【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目。目前有線遙測地震儀已經(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)評價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口國外先進的地震勘探儀器，此種情況已經(jīng)嚴重制約了我國地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展。為了擺脫長期對國外儀器進口的局面，本文結(jié)合國內(nèi)外有纜遙測地震儀器和交叉站，以實驗室已有的二維遙測地震勘探系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研制了分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)交叉站單元樣機，從而為三維地震勘探奠定了基礎(chǔ)。分布式有纜遙測地震勘探系統(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地震勘探系統(tǒng)的核心單元，方面要完成測線的建排管理和數(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地震勘探系統(tǒng)交叉站原理樣機的設(shè)計思想，在室內(nèi)對交叉站原理樣機進行了測試和分析，從而驗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)拓撲結(jié)構(gòu)的二維地震勘探系統(tǒng)為基礎(chǔ)，調(diào)研分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)對交叉站的要求，分析國外先進的有纜遙測地震勘探系統(tǒng)交叉站功能指標和設(shè)計思路。本文通過GNS3網(wǎng)絡(luò)仿真軟件驗證了把二維地震勘探中接力式以太網(wǎng)拓撲結(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和滾道測量的特點，提出分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)交叉站原理樣機研制的總體設(shè)計方案。 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)成分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)交叉站的硬件平臺，采集板以24位A/D為核心，實現(xiàn)參考道、輔助道的高精度數(shù)據(jù)采集以及觸發(fā)控制信號的獲取�？刂瓢逡訮owerPC芯片為核心，基于Linux操作系統(tǒng)的控制平臺，主要包括處理器模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、調(diào)試模塊，處理器模塊用于運行和存儲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)的測試。電源板為整個系統(tǒng)提供±5V、+3.3V和+12V電壓值。 詳細介紹和研究了交叉站硬件和軟件平臺的搭建、基于FPGA采集模塊和觸發(fā)控制電路的程序設(shè)計、分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)方法、分布式遙測地震勘探系統(tǒng)測控軟件設(shè)計。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)動程序的設(shè)計；介紹了多跳以太網(wǎng)架構(gòu)的分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方法，主要完成地震儀主機對排列中各節(jié)點IP地址的動態(tài)分配和相應(yīng)路由表的建立，從而可以實現(xiàn)主機與各節(jié)點命令的交互和地震數(shù)據(jù)的傳輸，此外根據(jù)各節(jié)點的IP地址和物理編號可獲得各排列中各節(jié)點的連接順序；設(shè)計了款具有操作性能好、執(zhí)行效率高、野外工作運行可靠等優(yōu)點的分布式有纜遙測地震勘探系統(tǒng)上位機軟件，該軟件可以實現(xiàn)地震勘探數(shù)據(jù)的回收和顯示、測線管理、勘探系統(tǒng)各參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)的測試。 在室內(nèi)通過對交叉站原理樣機各功能指標的測試，驗證了自主研制的交叉站原理樣機的可行性和正確性。對交叉站的Linux系統(tǒng)運行測試、FPGA采集模塊的正弦波采集測試和短接采集測試、FPGA觸發(fā)控制電路測試中均獲得了理想的效果;在實驗室搭建的兩條測線勘探系統(tǒng)與上位機聯(lián)調(diào)測試中實現(xiàn)了對各節(jié)點IP地址的動態(tài)分配和路由表的建立，并完成了主機和與各節(jié)點的命令交互和地震數(shù)據(jù)傳輸;最后對系統(tǒng)通訊速率和交叉站帶道能力進行了測試，測試結(jié)果表明交叉站能夠提高單條測線的帶道能力并能滿足雙網(wǎng)口數(shù)據(jù)同時上傳主機的要求。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P631.43

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本文編號：2663908