CN217332883U - 一种节点地震仪存储数据下载系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于地震勘探技术领域，具体为一种节点地震仪存储数据下载系统，其包括：埋于地下的三分量检波器和与所述三分量检波器连接的地震仪节点，所述地震仪节点包括：数据采集单元、控制单元、无线通讯单元和电源单元，数据采集单元与所述三分量检波器连接，用于执行采集三分量检波器的检测数据；控制单元，与所述数据采集单元连接，用于执行接收数据采集单元采集的数据，并对数据进行双向传递；采用以太网有线数据下载方式，具有更快的下载速度，并且采用开断电路的方法，可以人工控制是否开启有线数据下载，使得有线数据传输更加灵活多变。

Description

一种节点地震仪存储数据下载系统

技术领域

本实用新型涉及地震勘探技术领域，具体为一种节点地震仪存储数据下载系统。

背景技术

作为地球物理勘探中的一个重要方法，地震勘探被广泛应用到煤，石油，天然气，金属矿产等资源的开发上，并且也广泛应用到许多地质灾害例如断裂，突水的超前预测上。随着地震勘探技术的发展，节点地震仪也逐渐取代了传统有缆遥测地震仪，使得地震仪更加轻便，灵活。

但是相对于传统的遥测地震仪，节点地震仪的数据回收方式一直是地震勘探的一个重要研究方向，同时基于各种协议的无线数据传输下载方式也相继投入使用，例如WiFi，ZigBee协议，蓝牙技术等。

ZigBee的通讯距离介于远距离和近距离之间，通常在几百米左右，并且传输速率不高，不适合大文件的地震数据下载；蓝牙传输速率足够，但是通信距离较短，不适合远距离数据下载，仅适合近距离的地震数据文件下载使用。

中国专利CN205490534U提出基于WLAN的节点地震仪数据回传系统，可以实时将地震采集数据传回给服务器并保存下来。但是这种数据传输下载方式受到带宽，传输速率以及中继设备状态的影响，可能存在严重的丢包或者数据传输通道断开，数据无法传输的状况，从而出现服务器保存的数据不完全的情况。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述和/或现有节点地震仪数据存储下载中存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型的目的是提供一种节点地震仪存储数据下载系统，采用三种不同的数据下载回收方式，可以根据不同的场景进行灵活的调配，在远程无线数据传输方便采用3×3MIMO的设计，数据发送速度更快，同时能够实时监测采集节点的采集状态和数据存储状态；采用以太网有线数据下载方式，具有更快的下载速度，并且采用开断电路的方法，可以人工控制是否开启有线数据下载，使得有线数据传输更加灵活多变。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：

一种节点地震仪存储数据下载系统，其包括：埋于地下的三分量检波器和与所述三分量检波器连接的地震仪节点，所述地震仪节点包括：

数据采集单元，与所述三分量检波器连接，用于执行采集三分量检波器的检测数据；

控制单元，与所述数据采集单元连接，用于执行接收数据采集单元采集的数据，并对数据进行双向传递；

无线通讯单元，与所述控制单元连接，用于执行实现无线数据通讯；

电源单元，用于执行为设备进行供电。

作为本实用新型所述的一种节点地震仪存储数据下载系统的一种优选方案，其中：所述数据采集单元采用基于ADS1282芯片组成一个三通道地震数据采集模块。

作为本实用新型所述的一种节点地震仪存储数据下载系统的一种优选方案，其中：所述控制单元包括CPLD模块、主控芯片STM32F429、蓝牙模块、存储模块、GPS授时模块和以太网模块，所述CPLD模块与数据采集单元连接，所述主控芯片STM32F429与CPLD模块连接，所述主控芯片STM32F429分别连接蓝牙模块、存储模块、GPS授时模块和以太网模块，所述以太网模块与无线通讯单元连接。

作为本实用新型所述的一种节点地震仪存储数据下载系统的一种优选方案，其中：所述无线通讯单元包括与控制单元连接的WiFi控制模块和与所述WiFi 控制模块连接的通信模块，所述通信模块采用5.8GHz通信模块。

作为本实用新型所述的一种节点地震仪存储数据下载系统的一种优选方案，其中：所述电源单元包括供电模块和与所述供电模块连接的电压转换模块。

作为本实用新型所述的一种节点地震仪存储数据下载系统的一种优选方案，其中：所述三分量检波器采用三分量的地震检波器。

作为本实用新型所述的一种节点地震仪存储数据下载系统的一种优选方案，其中：所述地震仪节点采用节点地震仪。

与现有技术相比：本实用新型采用三种不同的数据下载回收方式，可以根据不同的场景进行灵活的调配，在远程无线数据传输方便采用3×3MIMO的设计，数据发送速度更快，同时能够实时监测采集节点的采集状态和数据存储状态；采用以太网有线数据下载方式，具有更快的下载速度，并且采用开断电路的方法，可以人工控制是否开启有线数据下载，使得有线数据传输更加灵活多变。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本实用新型进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型系统结构示意图；

图2为本实用新型WiFi模块下载数据总流程图；

图3为本实用新型无线模块设计框图；

图4为本实用新型蓝牙APP实时数据和数据下载界面图；

图5为本实用新型以太网模块开关电路电路图。

图中：100三分量检波器、200地震仪节点、210数据采集单元、220控制单元、230无线通讯单元、240电源单元。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型提供一种节点地震仪存储数据下载系统，采用三种不同的数据下载回收方式，可以根据不同的场景进行灵活的调配，在远程无线数据传输方便采用3×3MIMO的设计，数据发送速度更快，同时能够实时监测采集节点的采集状态和数据存储状态；采用以太网有线数据下载方式，具有更快的下载速度，并且采用开断电路的方法，可以人工控制是否开启有线数据下载，使得有线数据传输更加灵活多变，请参阅图1-图5，包括：三分量检波器100和地震仪节点 200。

埋于地下的三分量检波器100和与三分量检波器100连接的地震仪节点200，地震仪节点200包括：

数据采集单元210与三分量检波器100连接，用于执行采集三分量检波器 100的检测数据，数据采集单元210采用基于ADS1282芯片组成一个三通道地震数据采集模块。

控制单元220与数据采集单元210连接，用于执行接收数据采集单元210 采集的数据，并对数据进行双向传递，控制单元220包括CPLD模块、主控芯片 STM32F429、蓝牙模块、存储模块、GPS授时模块和以太网模块，CPLD模块与数据采集单元210连接，主控芯片STM32F429与CPLD模块连接，主控芯片STM32F429 分别连接蓝牙模块、存储模块、GPS授时模块和以太网模块，以太网模块与无线通讯单元230连接。

无线通讯单元230与控制单元220连接，用于执行实现无线数据通讯，无线通讯单元230包括与控制单元220连接的WiFi控制模块和与WiFi控制模块连接的通信模块，通信模块采用5.8GHz通信模块。

电源单元240用于执行为设备进行供电，电源单元240包括供电模块和与供电模块连接的电压转换模块。

三分量检波器100采用三分量的地震检波器。

地震仪节点200采用节点地震仪。

由基于STM32F429芯片的主控模块控制，GPS模块同步授时，电源单元240 供电，实现三种不同的数据下载模式：基于WiFi控制模块实现远程无线数据下载模式，节点地震仪在与上位机建立握手连接后，通过无线通信单元230与AP 中继设备，将数据发送给上位机，上位机收到数据将文件保存在本地，实现远程无线数据下载功能；基于蓝牙模块B-0004BLE的近距离数据下载模式，移动端通过蓝牙连接到节点地震仪，在仪器进行布设时，完成对仪器采集状态和存储状态的检测；当无线通信链路堵塞时，可以采用基于以太网PHY控制器DP83848，通过以太网口与电脑相连，实现数据的有线下载。

地震数据采集节点的结构包括一个三分量的地震检波器埋于地下，然后与节点地震仪相连，其结构框图如图1所示，CPLD模块以5.8GHz频段的WiFi模块组成，将60到100个节点布置在监测范围周围。

数据采集模块210主要是基于ADS1282芯片组成一个三通道地震数据采集模块，同时该模块与CPLD模块相连，无线数据传输的WiFi模块与以太网模块相连，同时以太网模块引出以太网口，可以实现与上位机的有线连接，实现数据的有线下载。5.8GHz频段的WiFi模块是基于802.11ac协议，这里采用3× 3MIMO的天线技术实现快速的数据发送，外接5.8GHz，增益13dB的天线，增大 WiFi的通信距离，实现远距离的无线数据下载。蓝牙模块是基于蓝牙无线传输模块B-0004BLE设计，通过蓝牙配对与安卓设备相连，安卓终端有自研的APP，可以通过蓝牙对节点地震仪进行访问，读取SD卡中的文件并且进行数据下载。电源模块负责给其他模块供电，通过电压转换模块将外部的12V电压转换成模块工作的5V或者3.3V电压。

所设计的节点地震仪工作过程如图2所以，当开启仪器时候，仪器首先进入自检状态，对自身工作状态进行检测，同时仪器SD卡中写入配置文件与仪器的ID号相匹配，如果自检过程发现二者不匹配，则自检不通过，仪器不能正常工作；当仪器自检通过之后GPS芯片开始工作，并且将GPS信息交个STM32主控芯片进行解析，得到UTC时间，完成同时授时定位工作；然后主控模块在SD 卡中建立基于当前日期的文件夹，并提前建立好后3天的文件夹，每个文件夹中有24个子文件夹，存储一天中每小时的文件，每个子文件中有60个数据，每分钟存储一个地震数据；在采集模块采集到地震数据后主控模块将数据发送给以太网模块并且将数据存储在SD卡中；以太网模块再将数据传输给无线传输模块，通过5.8GHz的WiFi技术将数据传回上位机；如果无线传输出现问题，则启用有线数据传输模式，以太网模块直接将数据通过以太网口沿网线传回上位机，实现有线数据下载模式。

数据下载部分设计主要包括三部分，第一部分是远程无线数据下载模块，无线数据传输下载部分主要是通过5.8GHz频段进行地震数据传输，这部分采用 QCA9880集成WLANSOC芯片，该芯片同时具有无线网卡功能和无线网络处理功能，可以完成对数据的实时处理和收发工作；射频单元主要包括发射功放和接收放大的功能，这里采用SKY85703射频芯片，然后与QCA9880的WiFi通信芯片结合组成通信模块，然后通过上位机控制地震数据文件的收发和下载功能。采用3×3的MIMO结构来提升传输速度，使用SKY85703射频芯片作为射频接收器，以QCA9880芯片作为基础单元，其模块示意图如图3所示

第二部分是通过无线蓝牙的方式近距离对地震数据进行回收下载。节点地震仪中设计与主控芯片STM32F429相连的无线蓝牙传输模块，通过ID配对可以与其他的装有蓝牙模块的设备进行连接。该系统中所采用的蓝牙模块是搭载 CC2541F256芯片的低功耗B-0004BLE无线透传模块，支持Android4.3以上的终端操作系统，该模块可以通过串口或者SPI进行通信，内置上下拉电阻，退耦电容，端接电阻等，使用方便，只需要使用VCC，GND，TXD以及RXD四个接口便可以连接其他蓝牙串口。其蓝牙通信的另一端是搭载自主研发的实时地震数据监控APP软件的安卓设备，通过蓝牙与节点地震仪进行连接，输入密码后可以进入节点实时监控模式，同时也支持对节点地震仪的内存进行访问的功能，直接对SD卡进行访问，并进行相应的数据读取操作，通过蓝牙5.0协议对所需要的地震数据进行下载。其APP操作界面示意图如图4所示，文件夹查看按钮可以对地震仪中的文件夹进行选择，然后通过下载按钮将地震仪中的数据下载到移动端设备存储空间内。由于蓝牙所能连接的距离在10米左右，最大下载速率在20MB/s，所以适用于野外实地考察或布置仪器时对以及采集状态和存储状态进行实时查看的要求。

第三部分是通过有线的方式针对因无线通讯链路堵塞导致无法无线回收数据的情况，采用基于以太网PHY控制器DP83848设计的有线数据回收模块，该控制器通过RMII接口与主控芯片连接，同时该DP83848具有单独的引脚控制电源来为其实现上电断电操作，如图5所示。在无需进行有线数据传输的时候，将ETH_POWER设置为低电平，三极管截止不工作，场效应管上的栅极和源极通过电阻R1连接，使得NET_VCC与外部电源断开，DP83848不工作；当将ETH_POWER 引脚设置为高电平时，三极管开始导通工作，场效应管由于栅极与地相连也导通工作，电路中的NET_VCC引脚也可以与供电电源相连，使得DP83848工作，实现基于以太网口的有线数据下载模式。

虽然在上文中已经参考实施方式对本实用新型进行了描述，然而在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本实用新型所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本实用新型并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，包括：埋于地下的三分量检波器(100)和与所述三分量检波器(100)连接的地震仪节点(200)，所述地震仪节点(200)包括：

数据采集单元(210)，与所述三分量检波器(100)连接，用于执行采集三分量检波器(100)的检测数据；

控制单元(220)，与所述数据采集单元(210)连接，用于执行接收数据采集单元(210)采集的数据，并对数据进行双向传递；

无线通讯单元(230)，与所述控制单元(220)连接，用于执行实现无线数据通讯；

电源单元(240)，用于执行为设备进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，所述数据采集单元(210)采用基于ADS1282芯片组成一个三通道地震数据采集模块。

3.根据权利要求1所述的一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，所述控制单元(220)包括CPLD模块、主控芯片STM32F429、蓝牙模块、存储模块、GPS授时模块和以太网模块，所述CPLD模块与数据采集单元(210)连接，所述主控芯片STM32F429与CPLD模块连接，所述主控芯片STM32F429分别连接蓝牙模块、存储模块、GPS授时模块和以太网模块，所述以太网模块与无线通讯单元(230)连接。

4.根据权利要求1所述的一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，所述无线通讯单元(230)包括与控制单元(220)连接的WiFi控制模块和与所述WiFi控制模块连接的通信模块，所述通信模块采用5.8GHz通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，所述电源单元(240)包括供电模块和与所述供电模块连接的电压转换模块。

6.根据权利要求1所述的一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，所述三分量检波器(100)采用三分量的地震检波器。

7.根据权利要求1所述的一种节点地震仪存储数据下载系统，其特征在于，所述地震仪节点(200)采用节点地震仪。

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