【摘要】：隨著國家綜合國力和人民生活水平的不斷提高，能源和資源的消耗逐漸增加，導(dǎo)致了不斷開展各類資源勘探項(xiàng)目。目前有線遙測(cè)地震儀已經(jīng)成為我國地震勘探的主流儀器，在各種地震勘探和野外工程地質(zhì)評(píng)價(jià)中取得了很好的效果。目前，國內(nèi)地震勘探儀器很大程度上依賴進(jìn)口國外先進(jìn)的地震勘探儀器，此種情況已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展。為了擺脫長(zhǎng)期對(duì)國外儀器進(jìn)口的局面，本文結(jié)合國內(nèi)外有纜遙測(cè)地震儀器和交叉站，以實(shí)驗(yàn)室已有的二維遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研制了分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)交叉站單元樣機(jī)，從而為三維地震勘探奠定了基礎(chǔ)。分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)在野外地震勘探中主要用于三維地震勘探，方面能獲得地震剖面圖，另方面還能獲得三維空間的數(shù)據(jù)體，從而可以豐富全面的獲得地下的地質(zhì)形態(tài)。交叉站作為分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)的核心單元，方面要完成測(cè)線的建排管理和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，還兼有數(shù)據(jù)采集和觸發(fā)控制功能，根據(jù)此功能需求提出了分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)交叉站原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)思想，在室內(nèi)對(duì)交叉站原理樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試和分析，從而驗(yàn)證了交叉站方案的可行性。 以吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院研制的基于接力式以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的二維地震勘探系統(tǒng)為基礎(chǔ)，調(diào)研分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)對(duì)交叉站的要求，分析國外先進(jìn)的有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)交叉站功能指標(biāo)和設(shè)計(jì)思路。本文通過GNS3網(wǎng)絡(luò)仿真軟件驗(yàn)證了把二維地震勘探中接力式以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓展到三維地震勘探的可行性，，依據(jù)地震勘探野外工作滾動(dòng)和滾道測(cè)量的特點(diǎn)，提出分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)交叉站原理樣機(jī)研制的總體設(shè)計(jì)方案。 根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能交叉站分為采集模塊、電源模塊和控制模塊三個(gè)模塊組成，采集模塊和控制模塊之間通過雙排插針連接，構(gòu)成分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)交叉站的硬件平臺(tái)，采集板以24位A/D為核心，實(shí)現(xiàn)參考道、輔助道的高精度數(shù)據(jù)采集以及觸發(fā)控制信號(hào)的獲取。控制板以PowerPC芯片為核心，基于Linux操作系統(tǒng)的控制平臺(tái)，主要包括處理器模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、調(diào)試模塊，處理器模塊用于運(yùn)行和存儲(chǔ)Linux系統(tǒng)和相關(guān)軟件；網(wǎng)絡(luò)模塊主要完成地震數(shù)據(jù)的交換和轉(zhuǎn)發(fā)；調(diào)試模塊用于系統(tǒng)的測(cè)試。電源板為整個(gè)系統(tǒng)提供±5V、+3.3V和+12V電壓值。 詳細(xì)介紹和研究了交叉站硬件和軟件平臺(tái)的搭建、基于FPGA采集模塊和觸發(fā)控制電路的程序設(shè)計(jì)、分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方法、分布式遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)測(cè)控軟件設(shè)計(jì)。選擇了MPC8360處理器為核心搭建交叉站主控板，基于地震勘探數(shù)據(jù)采集的高精度原則選擇了以24位A/D套片作為交叉站雙通道數(shù)據(jù)采集板的核心器件；構(gòu)建了基于powerpc+Linux交叉編譯開發(fā)平臺(tái)并完成了Linux系統(tǒng)的移植；介紹了基于FPGA采集模塊字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)；介紹了多跳以太網(wǎng)架構(gòu)的分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方法，主要完成地震儀主機(jī)對(duì)排列中各節(jié)點(diǎn)IP地址的動(dòng)態(tài)分配和相應(yīng)路由表的建立，從而可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)與各節(jié)點(diǎn)命令的交互和地震數(shù)據(jù)的傳輸，此外根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的IP地址和物理編號(hào)可獲得各排列中各節(jié)點(diǎn)的連接順序；設(shè)計(jì)了款具有操作性能好、執(zhí)行效率高、野外工作運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)的分布式有纜遙測(cè)地震勘探系統(tǒng)上位機(jī)軟件，該軟件可以實(shí)現(xiàn)地震勘探數(shù)據(jù)的回收和顯示、測(cè)線管理、勘探系統(tǒng)各參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)的測(cè)試。 在室內(nèi)通過對(duì)交叉站原理樣機(jī)各功能指標(biāo)的測(cè)試，驗(yàn)證了自主研制的交叉站原理樣機(jī)的可行性和正確性。對(duì)交叉站的Linux系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試、FPGA采集模塊的正弦波采集測(cè)試和短接采集測(cè)試、FPGA觸發(fā)控制電路測(cè)試中均獲得了理想的效果;在實(shí)驗(yàn)室搭建的兩條測(cè)線勘探系統(tǒng)與上位機(jī)聯(lián)調(diào)測(cè)試中實(shí)現(xiàn)了對(duì)各節(jié)點(diǎn)IP地址的動(dòng)態(tài)分配和路由表的建立，并完成了主機(jī)和與各節(jié)點(diǎn)的命令交互和地震數(shù)據(jù)傳輸;最后對(duì)系統(tǒng)通訊速率和交叉站帶道能力進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明交叉站能夠提高單條測(cè)線的帶道能力并能滿足雙網(wǎng)口數(shù)據(jù)同時(shí)上傳主機(jī)的要求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P631.43

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本文編號(hào)：2663908