CN202066977U - 一种拖缆数据接口板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拖缆数据接口板，克服现有地球物理勘探接收和处理长拖缆高密度地震数据实时性较差的缺陷，其包括：拖缆接口，完成拖缆数据及拖缆控制命令的串/并行转换；数据处理器从并行的拖缆数据中解析出拖缆状态数据和地震数据，对地震数据进行时序到道序的转换并缓存于第一及第二存储器，接收控制器发送的拖缆控制命令并发送给拖缆接口；外部互联总线标准接口将拖缆状态数据发送给控制器；控制器根据拖缆状态数据及外部控制系统的指令产生拖缆控制命令并发送给数据处理器；紧凑型外部互联总线标准接口，将第一及第二存储器中缓存的道序数据传输给外部的工作站记录系统。本实用新型可用作室内记录仪器与水下拖缆部分的接口单元。

Description

一种拖缆数据接口板

技术领域

本实用新型涉及地球物理勘探领域，尤其涉及一种拖缆数据接口板。

背景技术

目前，地球物理勘探技术对三维高精度勘探的需求越来越大，高分辨率的三维地震勘探技术也在不断发展。目前已有产品大多基于传统的工业计算机VME（VersaModule Eurocard）总线结构，体积较大，拖缆道间距较大，而数据采集量小，传输速度较慢，已经不适合应用于高分辨地震勘探。

当前，高密度单点接收技术使地震记录仪需要具备上万道的采集处理能力，与传统的组合方式比较，采集的地震数据量成倍的增长。这对地震记录仪器的数据处理能力提出了巨大的挑战，特别是接收地震数据的接口部分的数据处理能力显得至关重要。

现有技术中，地震数据采集接口卡的数据总线传输带宽较低，常见的比如为32比特（bit）×33兆赫兹（MHz），最大支持6.48兆字节（Mbytes）/秒（s）的数据传输能力。与水下拖缆相连的光纤接口速率也较低，最大为160兆比特（Mbit）/s。并且接口板的数据缓存通常采用直插式同步动态随机存储器（SDRAM），稳定性较低。

综上所述，现有技术中地震数据采集接口卡的实时接收处理能力有限，可靠性较低，无法满足长拖缆高密度地震数据的接收与处理。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是在于需要提供一种拖缆数据接口板，克服现有地球物理勘探接收和处理长拖缆高密度地震数据实时性较差的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种拖缆数据接口板，包括拖缆接口、数据处理器、外部互联总线标准接口、控制器、紧凑型外部互联总线标准接口、第一存储器及第二存储器：

所述拖缆接口，接收水下拖缆以串行方式上传的拖缆数据，将串行的拖缆数据转换成并行的拖缆数据，接收并行的拖缆控制命令并转换为串行的拖缆控制命令下传给所述水下拖缆；

所述数据处理器，与所述拖缆接口及控制器连接，从所述并行的拖缆数据中解析出拖缆状态数据和地震数据，对所述地震数据进行时序到道序的转换，将所述转换得到的道序数据交替缓存于所述第一存储器及第二存储器；接收所述控制器发送的所述拖缆控制命令并发送给所述拖缆接口；

所述外部互联总线标准接口，与所述数据处理器及控制器相连，采用外部互联总线标准将所述拖缆状态数据发送所述给控制器；

所述控制器，与所述数据处理器及外部互联总线标准接口相连，根据所述拖缆状态数据及外部控制系统的指令产生所述拖缆控制命令并发送给所述数据处理器；

所述紧凑型外部互联总线标准接口，与所述第一存储器及第二存储器相连，将所述第一存储器及第二存储器中缓存的道序数据传输给外部的工作站记录系统。

优选地，所述拖缆接口包括光接口、电接口及串/并转换器，其中：

所述光接口及电接口互为备份地从所述水下拖缆接收所述拖缆数据，将所述拖缆控制命令发送给所述水下拖缆；

所述串/并转换器，将串行的拖缆数据转换成并行的拖缆数据，将并行的拖缆控制命令转换为串行的拖缆控制命令。

优选地，所述光接口包括数据光接口及命令光接口，所述电接口包括数据电接口及命令电接口。

优选地，所述数据处理器包括解析模块、转换模块以及转发模块，其中：

所述解析模块，对所述水下拖缆数据进行解析，获得拖缆状态数据和地震数据；

所述转换模块，对所述地震数据进行时序到道序的转换，得到道序数据；

所述转发模块，接收所述控制器发送的所述拖缆控制命令并转发给所述拖缆接口。

优选地，所述转换模块为现场可编程逻辑门阵列。

本实用新型与现有技术相比，数据的接收与处理能够实时进行，克服了现有地球物理勘探接收和处理长拖缆高密度地震数据实时性较差的缺陷，能满足高密度长拖缆的数据采集。本实用新型的实施例大量采用表贴式宽温器件，具有减低功耗，提高稳定性与可靠性等特点，满足生产作业的需求。本实用新型中的接口板可用作室内记录仪器与水下拖缆部分的接口单元。

附图说明

图1为本实用新型接口板一实施例的组成示意图。

图2为图1所示实施例中接口的一应用实例的组成示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式。

图1为本实用新型接口板一实施例的组成示意图，该实施例主要包括拖缆接口110、数据处理器120、PCI接口130、控制器140、CPCI接口150、第一存储器160及第二存储器170，其中：

拖缆接口110，连接水下拖缆，接收水下拖缆以高速串行方式上传的拖缆数据（差分信号），将高速串行的拖缆数据转换为并行的拖缆数据后发送给数据处理器120；接收数据处理器120以并行方式发送的拖缆控制命令，将并行的拖缆控制命令转换为串行的拖缆控制命令后发送给水下拖缆，以控制水下拖缆的工作；

数据处理器120，与拖缆接口110、第一存储器160及第二存储器170相连，接收拖缆接口110发送的并行的拖缆数据，从拖缆数据中解析出拖缆状态数据和地震数据，对地震数据进行时序到道序的转换，并将转换得到的道序数据交替缓存于两个大容量的第一存储器160及第二存储器170中，将控制器140发送的拖缆控制命令并行地发送给拖缆接口110；

PCI接口130，与数据处理器120及控制器140相连，采用外部互联总线标准，将拖缆状态数据发送给控制器；

控制器140，与数据处理器120及PCI接口130相连，根据PCI接口130发送的拖缆状态数据以及外部控制系统的指令产生拖缆控制命令并发送给数据处理器120，负责接口板的控制、调度功能，包括接口板的上电初始化配置、工作参数的设置等；

CPCI接口150，与第一存储器160及第二存储器170相连，通过紧凑型外部互联总线标准（Compact Peripheral Component Interconnect，简称：Compact PCI或CPCI）高速背板总线进行数据传输，将第一存储器160及第二存储器170中缓存的道序数据传输给外部的工作站记录系统。

图2为上述实施例中拖缆接口110的一应用实例的组成示意图。请参考图1所示的接口板实施例，图2所示的拖缆接口110主要包括光接口210、电接口220及串/并转换器230。光接口210和电接口220均与串/并转换器230相连，实现相同的功能，互为备份，以方便现场根据实际的工作环境选择使用。光接口210更分为数据光接口211和命令光接口212，电接口220更分为数据电接口221和命令电接口222。其中数据光接口212和数据电接口222上传拖缆数据至数据处理器120，命令光接口214和命令电接口224下传拖缆控制命令至水下拖缆。串/并转换器230，与数据处理器120相连，实现拖缆数据与拖缆控制命令的串/并转换。由于水下拖缆传输的数据与命令是串行格式，而数据处理器120中的数据和命令为并行格式，因此需要在拖缆接口110进行数据格式的串/并转换，以将拖缆数据转换为并行信号后发送给数据处理器120，将数据处理器120发送的拖缆控制命令转换为串行差分信号发送到水下拖缆。

上述实施例中数据处理器120主要包括解析模块、转换模块以及转发模块。其中，解析模块，接收拖缆接口110发送的水下拖缆数据，对水下拖缆数据进行解析和分离，获得拖缆状态数据和地震数据。转换模块对地震数据进行时序到道序的转换，得到道序数据。转发模块接收将控制器140发送的拖缆控制命令并转发给拖缆接口110。在本实施例中，转换模块为一现场可编程逻辑门阵列（FPGA）。

本实用新型的接口板，基于CPCI背板设计，在已经实现的一具体应用上，体现了如下的主要特征：

（1）CPCI总线带宽为64bit×66MHz；

（2）拖缆接口工作速率可达320Mbit/s；

（3）上行数据实时接收能力大于12.96M Bytes/s，分别支持（1000道，4kSPS采样率）、（2000道，2kSPS采样率）和（4000道，1kSPS采样率）；

（4）支持至少18秒的连续数据采集与缓冲；

（5）系统工作死时间（一炮数据记录完毕到下一炮记录准备好的时间）：0秒。

在本实施例中，PCI接口130为一外部互联总线标准接口芯片（PCI9054）。

本实施例中，CPCI接口150采用CPCI接口芯片（QL5064），它具有零等待状态猝发连接能力，可提供高达600MB/s的PCI数据传输率，可实现大数据量的吞吐。

本实施例中，由于接收的水下拖缆数据具有数据量大、实时性强等特点，因此两块大容量的双通道同步动态随机存储器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，简称：DDR SDRAM）即第一存储器160及第二存储器170构成乒乓存储结构，以此降低系统工作死时间，提高数据处理能力。

本实用新型接口板，基于紧凑型外部互联总线标准（Compact Peripheral Component Interconnect，简称：Compact PCI或CPCI）背板设计，采用嵌入式实时系统VxWorks，配合高性能现场可编程逻辑阵列（Field Programmable Gate Array，简称：FPGA）和大容量双通道同步动态随机存储器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，简称：DDR SDRAM）等，完成实时接收与处理大容量的拖缆地震数据，解决了高密度三维地震采集带来的大数据率的问题，克服了现有地球物理勘探接收和处理长拖缆高密度地震数据实时性较差的缺陷。

由此可见，本实用新型接口板具有实时采集、接收及处理大容量拖缆地震数据的能力，通过上行数据光纤实时接收拖缆地震数据，对数据进行时序到道序的转换，并完成拖缆地震数据的抽取及各种状态数据的分离等功能。接口板还通过下行光纤完成与水下拖缆的实时通信功能。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种拖缆数据接口板，其特征在于，包括拖缆接口、数据处理器、外部互联总线标准接口、控制器、紧凑型外部互联总线标准接口、第一存储器及第二存储器：

所述拖缆接口，接收水下拖缆以串行方式上传的拖缆数据，将串行的拖缆数据转换成并行的拖缆数据，接收并行的拖缆控制命令并转换为串行的拖缆控制命令下传给所述水下拖缆；

所述数据处理器，与所述拖缆接口及控制器连接，从所述并行的拖缆数据中解析出拖缆状态数据和地震数据，对所述地震数据进行时序到道序的转换，将所述转换得到的道序数据交替缓存于所述第一存储器及第二存储器；接收所述控制器发送的所述拖缆控制命令并发送给所述拖缆接口；

所述外部互联总线标准接口，与所述数据处理器及控制器相连，采用外部互联总线标准将所述拖缆状态数据发送所述给控制器；

所述控制器，与所述数据处理器及外部互联总线标准接口相连，根据所述拖缆状态数据及外部控制系统的指令产生所述拖缆控制命令并发送给所述数据处理器；

所述紧凑型外部互联总线标准接口，与所述第一存储器及第二存储器相连，将所述第一存储器及第二存储器中缓存的道序数据传输给外部的工作站记录系统。

2.根据权利要求1所述的拖缆数据接口板，其特征在于，所述拖缆接口包括光接口、电接口及串/并转换器，其中：

所述光接口及电接口互为备份地从所述水下拖缆接收所述拖缆数据，将所述拖缆控制命令发送给所述水下拖缆；

所述串/并转换器，将串行的拖缆数据转换成并行的拖缆数据，将并行的拖缆控制命令转换为串行的拖缆控制命令。

3.根据权利要求2所述的拖缆数据接口板，其特征在于：

所述光接口包括数据光接口及命令光接口，所述电接口包括数据电接口及命令电接口。

4.根据权利要求1所述的拖缆数据接口板，其特征在于，所述数据处理器包括解析模块、转换模块以及转发模块，其中：

所述解析模块，对所述水下拖缆数据进行解析，获得拖缆状态数据和地震数据；

所述转换模块，对所述地震数据进行时序到道序的转换，得到道序数据；

所述转发模块，接收所述控制器发送的所述拖缆控制命令并转发给所述拖缆接口。

5.根据权利要求4所述的拖缆数据接口板，其特征在于：

所述转换模块为现场可编程逻辑门阵列。

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