本發(fā)明涉及地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種電法勘探分布式電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電阻率成像技術(shù)的研究隨著科學(xué)的發(fā)展和找礦的需要日臻完善，已從第一代發(fā)展到第四代。當(dāng)前，電阻率采集系統(tǒng)以串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)由主機(jī)完成，典型系統(tǒng)可分為集中式和分布式。第一至第三代電阻率成像儀器基本采用集中式，即將幾十根電極通過多芯電纜連接到一個(gè)轉(zhuǎn)換箱上，轉(zhuǎn)換箱再根據(jù)需要選擇電極進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)入二十一世紀(jì)，出現(xiàn)了多通道的分布式高密度電阻率儀器。

傳統(tǒng)的集中式和分布式電法勘探所用電纜包含：高壓供電、直流低壓供電、模擬量信號(hào)傳輸?shù)?，?0道電法儀器為例，包含：高壓供電2芯、直流低壓供電2芯、模擬量信號(hào)傳輸30芯，共34芯。電纜的體積和重量嚴(yán)重影響了野外工作的效率，同時(shí)模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離的傳輸也降低了信號(hào)的有效性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在于提供一種電法勘探分布式電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將以前在電纜上長(zhǎng)距離傳輸模擬信號(hào)的分布式電法儀主機(jī)設(shè)計(jì)成短距離CAN總線傳輸模擬信號(hào)到中繼裝置和長(zhǎng)距離無(wú)線模塊傳輸數(shù)字信號(hào)到分布式電法儀主機(jī)的分布式電法儀數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，用以減輕電纜的體積和重量，以及保護(hù)采集的數(shù)據(jù)的有效性可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種電法勘探分布式電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括分布式無(wú)線電法儀主機(jī)，所述分布式無(wú)線電法儀主機(jī)包括無(wú)線傳輸模塊和有線傳輸模塊接口，所述有線傳輸模塊接口串聯(lián)有若干級(jí)勘探單元，所述勘探單元包括一個(gè)中繼裝置及與該中繼裝置串聯(lián)的若干個(gè)串聯(lián)電極，所述中繼裝置包括依次連接的天線、數(shù)據(jù)傳輸模塊、核心處理器和通信模塊，所述核心處理器還連接有供電模塊，所述供電模塊設(shè)置有第一前級(jí)接口，所述通信模塊設(shè)置有第一后級(jí)接口，其中，第一級(jí)勘探單元串聯(lián)電極的第一端連接所述有線傳輸模塊接口，第一級(jí)勘探單元串聯(lián)電極的第二端連接所述第一前級(jí)接口，所述第一后級(jí)接口連接下一級(jí)勘探單元的串聯(lián)電極的第一端，所述下一級(jí)勘探單元的串聯(lián)電極的第二端連接再下一級(jí)勘探單元，依此，若干級(jí)勘探單元依次連接；所述天線與所述無(wú)線傳輸模塊通信連接。

所述通信模塊為基于CAN總線的通信模塊，其中包括通信模塊處理器，所述通信處理器包括型號(hào)為CTM8251的芯片。

所述有線傳輸模塊接口為用于電纜連接的電纜接口；所述第一前級(jí)接口為用于電纜連接的第一前級(jí)電纜接口；所述第一后級(jí)接口為用于電纜連接的第一后級(jí)電纜接口。

所述若干個(gè)串聯(lián)的電極之間電纜連接；所述第一前級(jí)電纜接口和所述第一后級(jí)電纜接口與所述串聯(lián)電極電纜連接，所述中繼裝置與若干個(gè)串聯(lián)電極之間電纜連接。

所述有線傳輸模塊接口包括第二前級(jí)電纜接口和第二后級(jí)電纜接口，所述第二前級(jí)電纜接口和第二后級(jí)電纜接口分別連接有若干級(jí)勘探單元。

所述核心處理器包括型號(hào)為L(zhǎng)PC1788的芯片。

所述若干個(gè)串聯(lián)電極的個(gè)數(shù)為10個(gè)，電極間距為10米。

所述電纜為分布式電纜，包括6條線芯，分別為正向高壓供電、負(fù)向高壓供電、48V直流供電+、48V直流供電-、CAN通信H和CAN通信L。

本發(fā)明的有益效果為：使用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊來傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和發(fā)送分布式電法儀主機(jī)指令，省去了分布式電纜的大部分工作，減輕分布式電纜的重量和體積；

智能電極在采集后，直接在智能電極上經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，直接與分布式電法儀主機(jī)相連的兩條電纜上的智能電極的狀態(tài)切換都是由分布式電法儀主機(jī)控制，不使用中繼裝置進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸裝置，使用電纜上CAN總線通信傳送數(shù)據(jù)直接給分布式電法儀主機(jī)，其余分布式電纜上的智能電極所獲得數(shù)字信號(hào)由CAN總線傳輸?shù)街欣^裝置中保存，最后使用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送給分布式電法儀主機(jī)，從而保證采集的數(shù)據(jù)的可靠和有效性，滿足了電法儀對(duì)采集數(shù)據(jù)精度的要求，保證了使用電法儀的便利。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施的中繼裝置與分布式電法儀主機(jī)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的中繼裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例分布式電纜的內(nèi)部線芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中繼裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1~2所示，一種電法勘探分布式電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括分布式無(wú)線電法儀主機(jī)，分布式無(wú)線電法儀主機(jī)包括無(wú)線傳輸模塊和有線傳輸模塊接口，有線傳輸模塊接口串聯(lián)有若干級(jí)勘探單元，勘探單元包括一個(gè)中繼裝置及與該中繼裝置串聯(lián)的若干個(gè)串聯(lián)電極，中繼裝置包括依次連接的天線、數(shù)據(jù)傳輸模塊、核心處理器和通信模塊，核心處理器還連接有供電模塊，供電模塊設(shè)置有第一前級(jí)接口，通信模塊設(shè)置有第一后級(jí)接口，其中，第一級(jí)勘探單元串聯(lián)電極的第一端連接有線傳輸模塊接口，第一級(jí)勘探單元串聯(lián)電極的第二端連接第一前級(jí)接口，第一后級(jí)接口連接下一級(jí)勘探單元的串聯(lián)電極的第一端， 下一級(jí)勘探單元的串聯(lián)電極的第二端連接再下一級(jí)勘探單元，依此，若干級(jí)勘探單元依次連接；天線與無(wú)線傳輸模塊通信連接。本實(shí)施例核心處理器包括型號(hào)為L(zhǎng)PC1788的芯片。

通信模塊為基于CAN總線的通信模塊，其中包括通信模塊處理器，通信處理器包括型號(hào)為CTM8251的芯片。

有線傳輸模塊接口為用于電纜連接的電纜接口；第一前級(jí)接口為用于電纜連接的第一前級(jí)電纜接口SI1；第一后級(jí)接口為用于電纜連接的第一后級(jí)電纜接口SI2。

若干個(gè)串聯(lián)的電極之間電纜連接；第一前級(jí)電纜接口和第一后級(jí)電纜接口與串聯(lián)電極電纜連接，中繼裝置與若干個(gè)串聯(lián)電極之間電纜連接。本實(shí)施例的若干個(gè)串聯(lián)電極的個(gè)數(shù)為10個(gè)，電極間距為10米。

有線傳輸模塊接口包括第二前級(jí)電纜接口和第二后級(jí)電纜接口，第二前級(jí)電纜接口和第二后級(jí)電纜接口分別連接有若干級(jí)勘探單元。

如圖3所示，核心控制模塊使用核心處理器LPC1788芯片U1，分布式電纜裝置供電模塊使用DC-DC模塊URB4805YMD-6WR3芯片U2，CAN總線通信模塊使用CTM8251芯片U3，分布式電纜裝置無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊包括E32-DTU-1W無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊U4和天線A1，分布式電纜內(nèi)部總共6條線芯，包括正向高壓供電、負(fù)向高壓供電、48V直流供電+、48V直流供電-、CAN通信H和CAN通信L；分布式無(wú)線電法儀主機(jī)的第二前級(jí)電纜接口MI1和第二后級(jí)電纜接口MI2連接的每組分布式電纜的編址都是從1到10進(jìn)行編號(hào)；

分布式電纜的編號(hào)方法只針對(duì)每一條分布式電纜，分布式電法儀主機(jī)和中繼裝置之間連接是完成野外實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)；電纜的編址是采集過程中分布式電法儀主機(jī)區(qū)分不同智能電極的唯一標(biāo)識(shí)，每條分布式電纜制造相同，使用以下編址方法進(jìn)行區(qū)分：分布式無(wú)線電法儀主機(jī)的第二前級(jí)電纜接口MI1一端連接編號(hào)為1一端的分布式電纜，編址為a-1、a-2、a-3直到a-10；分布式電纜智能電極編址為a-10一端連接中繼裝置的第一前級(jí)電纜接口SI1；中繼裝置的第一后級(jí)電纜接口SI2連接另一條編號(hào)為1一端的分布式電纜，編址為b-1、b-2、b-3直到b-10；分布式電纜智能電極編址為b-10一端連接下一個(gè)中繼裝置的第一前級(jí)電纜接口SI1，第二個(gè)中繼裝置的第一后級(jí)電纜接口SI2連接編號(hào)為1一端的分布式電纜，編址為c-1、c-2、c-3直到c-10；以此類推，得到分布式無(wú)線電法儀主機(jī)的第二前級(jí)電纜接口MI2一端連接的方式以及分布式電纜上智能電極編址的方法；

分布式無(wú)線電法儀主機(jī)的第二后級(jí)電纜接口MI2一端連接編號(hào)為1一端的分布式電纜，編址為1-1、1-2、1-3直到1-10；分布式電纜智能電極編址為1-10一端連接中繼裝置的第一前級(jí)電纜接口SI1；中繼裝置的第一后級(jí)電纜接口SI2連接另一條編號(hào)為1一端的分布式電纜，編址為2-1、2-2、2-3直到2-10；分布式電纜智能電極編址為2-10一端連接下一個(gè)中繼裝置的第一前級(jí)電纜接口SI1，第二個(gè)中繼裝置的第一后級(jí)電纜接口SI2連接編號(hào)為1一端的分布式電纜，編址為3-1、3-2、3-3直到3-10；以此類推，得到分布式無(wú)線電法儀主機(jī)的第二后級(jí)電纜接口MI2一端連接的方式以及分布式電纜上智能電極編址的方法；

核心處理器LPC1788芯片U1的+5V引腳連接URB4805YMD-6WR3芯片U2的+5V引腳；URB4805YMD-6WR3芯片U2的+48V引腳通過前級(jí)電纜接口SI1連接分布式電纜內(nèi)部的48V直流供電+引腳，DC-DC模塊URB4805YMD-6WR3芯片U2將+48V降壓為+5V，滿足中繼裝置的供電要求；

核心處理器LPC1788芯片U1的T14引腳連接CTM8251芯片U3的CTXD引腳，核心處理器LPC1788芯片U1的U15引腳連接CTM8251芯片U3的CRXD引腳，核心處理器LPC1788芯片U1的T14引腳和U15引腳用作CAN通訊與CAN總線通信模塊進(jìn)行通信；CTM8251芯片U3的CANH引腳和CANL引腳通過第一后級(jí)電纜接口SI2分別與分布式電纜上的CAN通信H和CAN通信L連接，分布式電法儀主機(jī)通過無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊將電極的切換命令發(fā)送至相應(yīng)的中繼裝置，中繼裝置收到命令解析后通過分布式電纜使用CAN總線來發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電纜上的10個(gè)智能電極的控制；智能電極通過接受命令控制繼電器進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)供電與采集之間的切換；信號(hào)采集完成后，智能電極通過CAN總線將數(shù)據(jù)傳回分布式電法儀主機(jī)或中繼裝置保存，中繼裝置存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過無(wú)線模塊將數(shù)據(jù)傳輸給分布式無(wú)線電法儀主機(jī)；

數(shù)據(jù)采集過程、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)發(fā)送基于本發(fā)明設(shè)計(jì)的中繼裝置，首先利用智能電極采集模擬電信號(hào)，在智能電極上由模數(shù)轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)，通過分布式電纜的CAN總線傳輸給相應(yīng)連接的中繼裝置或分布式電法儀主機(jī)中保存，中繼裝置存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)直接通過無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊直接發(fā)送給分布式電法儀主機(jī)；其中編址為a開頭和1開頭的分布式電纜，即直接與分布式電法儀主機(jī)相連的兩條電纜，這兩條分布式電纜一端連接到分布式電法儀主機(jī)，另一端連接中繼裝置的第一前級(jí)電纜接口SI1，直接有分布式電法儀主機(jī)控制電極狀態(tài)切換，不使用中繼裝置進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸裝置，直接使用電纜上CAN總線通信傳送數(shù)據(jù)直接給分布式電法儀主機(jī)；

核心處理器LPC1788芯片U1的F15引腳連接E32-DTU-1W無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊U4的RXD引腳，核心處理器LPC1788芯片U1的F17引腳連接E32-DTU-1W無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊U4的TXD引腳，中繼裝置通過CAN總線接受分布式電纜上智能電極采集的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)保存在核心處理器LPC1788芯片U1，核心處理器LPC1788芯片U1通過與E32-DTU-1W無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊U4的引腳連接實(shí)現(xiàn)對(duì)中繼裝置無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊控制，通過天線A1直接傳輸給分布式無(wú)線電法儀主機(jī)。

圖4為本實(shí)施例的中繼裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

需要說明的是，以上所述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。