用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)及其構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)及其構(gòu)建方法，該系統(tǒng)架構(gòu)包括若干個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，還包括系統(tǒng)監(jiān)控模塊、記錄存儲(chǔ)模塊和日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器均通過兩個(gè)以太網(wǎng)接口分別連接至系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊以分別實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的監(jiān)測及記錄存儲(chǔ)；各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器還通過高速串行接口連接日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)具備極強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，配置靈活且擴(kuò)展能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，能夠提高可靠性和工作效率。
【專利說明】用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)及其構(gòu)建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地球物理勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)及其構(gòu)建方法。

【背景技術(shù)】
[0002]用于石油、地質(zhì)等各種地球物理勘探方法中，地震勘探是最常用的一種有效方法。在此類方法中，通常采用人工方式來激發(fā)地震波，物探儀器通過布置的傳感器陣列(如陸上用動(dòng)圈式檢波器，海上用壓電陶瓷水聽器)收集地震波信號(hào)，并采集和記錄下來。陸地勘探作業(yè)時(shí)，通過分散的采集站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后利用交叉站將數(shù)據(jù)通過交叉線傳送至儀器車中的主機(jī)上進(jìn)行記錄；海洋物探作業(yè)時(shí)，物探船拖拽數(shù)條內(nèi)布置有壓電陶瓷水聽器的線纜陣列在海上進(jìn)行勻速前進(jìn)，線纜的數(shù)量決定了地震勘探作業(yè)的規(guī)模和精度。為了完成地震采集數(shù)據(jù)的收集，水下電路對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行采集，并通過信號(hào)傳輸線上傳到船載系統(tǒng)中進(jìn)行記錄。
[0003]為了解決海量地震勘探數(shù)據(jù)記錄的問題，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄架構(gòu)一般都會(huì)采用一個(gè)機(jī)箱，并在其中放置一些接口裝置以及機(jī)箱控制器等部件，以完成數(shù)據(jù)的接收、處理和記錄的過程。最常用的方式是機(jī)箱通過其背板總線，參與數(shù)據(jù)傳輸過程。具體地，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄架構(gòu)利用一臺(tái)具有高速背板總線(如PCI總線、CompactPCI總線、VME總線等)的機(jī)箱，機(jī)箱中安置數(shù)塊線纜(如陸地交叉線纜、海洋水下電纜)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器和一塊機(jī)箱控制器。其中，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器用于完成線纜所帶通道上傳數(shù)據(jù)的收集。通過背板總線，這些線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器先將數(shù)據(jù)傳送至機(jī)箱控制器，再通過機(jī)箱控制器上集成的網(wǎng)絡(luò)接口( 一般為千兆網(wǎng))轉(zhuǎn)發(fā)給磁帶機(jī)或其它存儲(chǔ)設(shè)備，如COSL的“海亮”高精度地震電纜采集系統(tǒng)、HydroScience的NTRS3C記錄系統(tǒng)等即是采用該架構(gòu)。
[0004]為在復(fù)雜地表和構(gòu)造條件下，尋找更多埋藏深度大、復(fù)雜度高的油氣藏，當(dāng)今的物探技術(shù)朝著“兩寬一高”的方向發(fā)展，即寬方位、寬頻帶、高分辨。將來勘探行業(yè)要求的高覆蓋、高密度、大偏移、寬方位、小道距等要求，需要發(fā)展高密度空間采樣、高精度時(shí)間采樣、多波多分量采集等技術(shù)。為了提高物探儀器的空間分辨能力，儀器通道數(shù)越來越大，而道間距越來越小，如COSL的“海亮”系統(tǒng)，道間距達(dá)到3.125米，這可以極大地提高物探儀器的空間分辨率，很容易就讓物探儀器的通道數(shù)增加到十萬道以上，因而對(duì)地震勘探儀器的實(shí)時(shí)帶道能力提出了極高的要求。與此同時(shí)，為了提高系統(tǒng)的時(shí)間分辨率，物探儀器前端對(duì)于模擬信號(hào)的數(shù)字化時(shí)間間隔越來越短，如傳統(tǒng)為1ms，現(xiàn)在可達(dá)0.25ms，而工程地質(zhì)勘探甚至達(dá)到0.0625ms，這又對(duì)物探儀器的實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)傳輸能力提出了極高的要求。
[0005]隨著物探技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄架構(gòu)逐漸暴露出其不足之處，主要體現(xiàn)在:I)擴(kuò)展能力存在不足。通道數(shù)和系統(tǒng)采樣率的急遽提升，造成傳統(tǒng)基于機(jī)箱背板總線方式的記錄架構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的壓力越來越大。這種架構(gòu)的特點(diǎn)是在數(shù)據(jù)記錄的過程中存在著數(shù)據(jù)二級(jí)“匯聚”的過程，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)先“匯聚”至機(jī)箱控制器，然后各個(gè)機(jī)箱控制器收集的數(shù)據(jù)再“匯聚”至記錄存儲(chǔ)設(shè)備。顯然，機(jī)箱控制器是該架構(gòu)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。為了提高儀器的實(shí)時(shí)帶道能力，需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器或數(shù)據(jù)讀出計(jì)算機(jī)的數(shù)量。當(dāng)擴(kuò)展線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器數(shù)量時(shí)，由于背板總線一般屬于時(shí)分復(fù)用的共享總線，多塊(如CompactPCI總線一般為四塊)總線設(shè)備會(huì)共享總線中斷控制信號(hào)線。當(dāng)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器數(shù)量過多時(shí)，有些線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器之間就會(huì)出現(xiàn)中斷請(qǐng)求沖突，需要額外的機(jī)制進(jìn)行處理。過多的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器也會(huì)因單機(jī)箱背板總線傳輸性能瓶頸的制約而難以保證數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸，同時(shí)機(jī)箱控制器上網(wǎng)絡(luò)接口(一般為千兆網(wǎng))也難以應(yīng)付過高的數(shù)據(jù)傳輸壓力。而擴(kuò)展控制器網(wǎng)口數(shù)量雖能夠提高數(shù)據(jù)傳輸帶寬，但為避免多網(wǎng)口以及線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器之間的相互影響，則需要網(wǎng)口分別掛載在不同的總線上，這顯然對(duì)機(jī)箱控制器的選擇提出了極高的要求。此外，新發(fā)展的高性能點(diǎn)到點(diǎn)背板總線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)(如ATCA等)，并利用高性能控制器(集成萬兆網(wǎng)絡(luò)接口)，從而提高記錄系統(tǒng)的傳輸帶寬，但這種方法的技術(shù)和制造成本極高。2)可靠性存在缺陷。物探儀器在進(jìn)行作業(yè)時(shí)對(duì)系統(tǒng)可靠性要求極高，需要其能夠在數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間內(nèi)不間斷地運(yùn)行。作為數(shù)據(jù)流“中轉(zhuǎn)站”作用的機(jī)箱控制器，既是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i，也容易造成單點(diǎn)失效。第一方面，如前所述，共享總線技術(shù)會(huì)造成多塊線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的總線沖突，解決方法通常僅限于固定驅(qū)動(dòng)器的插槽位置、擴(kuò)展機(jī)箱或研制新的同步機(jī)制等?？偩€沖突會(huì)造成整個(gè)機(jī)箱內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸故障，從而使得數(shù)據(jù)傳輸丟失;第二方面，為了達(dá)到高效的數(shù)據(jù)傳輸能力，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器一般利用DMA (直接內(nèi)存訪問)技術(shù)，將大量的數(shù)據(jù)快速傳輸至機(jī)箱控制器。然而DMA技術(shù)的前提條件是其每次傳輸數(shù)據(jù)量都會(huì)被嚴(yán)格地控制，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上可能僅僅是Ibit的錯(cuò)位都會(huì)造成整條線纜數(shù)據(jù)的失效，同時(shí)也可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)箱系統(tǒng)的崩潰；第三方面，為了在傳統(tǒng)的基于機(jī)箱背板總線方式的記錄架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)高可靠數(shù)據(jù)傳輸能力，需要利用多插件冗余結(jié)合熱交換技術(shù)，從而減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。然而這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度和成本都很大，一般用于電信設(shè)備，在物探裝備中較少涉及。綜上，由于在靈活性、可靠性等方面的缺陷，現(xiàn)有物探數(shù)據(jù)記錄架構(gòu)實(shí)現(xiàn)成本高、可擴(kuò)展性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差，無法適應(yīng)物探技術(shù)發(fā)展的方向，需要尋求新的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的物探數(shù)據(jù)記錄架構(gòu)存在實(shí)現(xiàn)成本高、可擴(kuò)展性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差等問題，提供一種新型的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，具備極強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，配置靈活且擴(kuò)展能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，能夠提高可靠性和工作效率。本發(fā)明還涉及一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，包括若干個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，還包括系統(tǒng)監(jiān)控模塊、記錄存儲(chǔ)模塊和日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，所述線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器均通過兩個(gè)以太網(wǎng)接口分別連接至系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊以分別實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的監(jiān)測及記錄存儲(chǔ)；各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口連接日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊分別與日月檢數(shù)據(jù)處理模塊相連，所述日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。
[0009]所述日月檢數(shù)據(jù)處理模塊包括相互連接的日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口連接日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊從而對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊上設(shè)置的以太網(wǎng)接口將合并處理結(jié)果輸出至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊分別與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述日月檢數(shù)據(jù)分析模塊綜合日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊顯示。
[0010]所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過自身的一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與系統(tǒng)監(jiān)控模塊相連，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過自身的另一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與記錄存儲(chǔ)模塊相連，所述日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊通過自身的以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述記錄存儲(chǔ)模塊還通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)。
[0011]還包括用于接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)的觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有時(shí)斷信號(hào)輸入接口和數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過時(shí)斷信號(hào)輸入接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的時(shí)斷信號(hào)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)向記錄存儲(chǔ)模塊有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)。
[0012]所述線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器包括第一 FPGA電路，所述第一 FPGA電路包括相互連接的數(shù)據(jù)流分離控制電路和串行處理模塊，所述數(shù)據(jù)流分離控制電路將線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，所述數(shù)據(jù)流分離控制電路連接兩個(gè)以太網(wǎng)接口從而分別將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流和記錄數(shù)據(jù)流輸至系統(tǒng)監(jiān)測模塊和記錄存儲(chǔ)模塊，與記錄存儲(chǔ)模塊相連的以太網(wǎng)接口為千兆以太網(wǎng)接口，分析數(shù)據(jù)流傳輸至串行處理模塊進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)的采集處理，采集處理的日月檢數(shù)據(jù)通過高速串行接口輸出至日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊；所述FPGA電路還包括時(shí)斷檢測及命令生成模塊，所述時(shí)斷檢測及命令生成模塊與時(shí)斷信號(hào)輸入接口相連。
[0013]所述記錄存儲(chǔ)模塊包括依次連接的第一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路和存儲(chǔ)設(shè)備，所述第一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的記錄數(shù)據(jù)以及震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路按照記錄存儲(chǔ)要求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路控制格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；所述記錄存儲(chǔ)模塊還包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路相連用于將記錄數(shù)據(jù)通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。
[0014]所述日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊包括第二 FPGA電路，所述第二 FPGA電路包括依次連接的解串處理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器，所述數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器連接日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的以太網(wǎng)接口，所述解串處理模塊接收多個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解串處理并作為完整單炮地震采集數(shù)據(jù)合并發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊，所述完整單炮地震采集數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊的控制下有序的依次通過數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器和以太網(wǎng)接口傳送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。
[0015]所述的觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊包括第三FPGA電路，所述第三FPGA電路包括時(shí)斷信號(hào)生成模塊以及與其同時(shí)相連的信號(hào)有效檢測模塊、時(shí)斷信號(hào)扇出模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送仲裁器，通過信號(hào)有效檢測模塊接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)，經(jīng)時(shí)斷信號(hào)生成模塊處理獲取到有效時(shí)斷信號(hào)再經(jīng)時(shí)斷信號(hào)扇出模塊輸出至線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)通過數(shù)據(jù)發(fā)送仲裁器接收來自線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)至記錄存儲(chǔ)模塊。
[0016]所述日月檢數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、指標(biāo)分析處理模塊和指標(biāo)發(fā)送模塊，通過第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果，由指標(biāo)分析處理模塊進(jìn)行指標(biāo)綜合分析處理再通過指標(biāo)發(fā)送模塊發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊；
[0017]所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊包括依次連接的第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、顯示模塊和控制終端，通過第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過顯示模塊顯示監(jiān)測結(jié)果，指標(biāo)發(fā)送模塊與顯示模塊相連進(jìn)而將分析結(jié)果也通過顯示模塊顯示，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊均設(shè)置有同步監(jiān)控配置模塊，所述控制終端與各同步監(jiān)控配置模塊相連。
[0018]一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，采用若干個(gè)同時(shí)設(shè)置兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將線纜上行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，通過一個(gè)以太網(wǎng)接口將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊，通過另一個(gè)以太網(wǎng)接口將記錄數(shù)據(jù)流發(fā)送至記錄存儲(chǔ)模塊，通過高速串行接口將分析數(shù)據(jù)流發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。
[0019]監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流通過一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與系統(tǒng)監(jiān)控模塊相連，記錄數(shù)據(jù)流通過自身的另一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與記錄存儲(chǔ)模塊相連，記錄存儲(chǔ)模塊還通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)；所述分析數(shù)據(jù)流先通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理，再通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊上設(shè)置的以太網(wǎng)接口將合并處理結(jié)果經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)輸出至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，由日月檢數(shù)據(jù)分析模塊綜合日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊顯
/Jn ο
[0020]采用觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)，并在各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置時(shí)斷信號(hào)輸入接口和數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過時(shí)斷信號(hào)輸入接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的時(shí)斷信號(hào)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)向記錄存儲(chǔ)模塊有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)。
[0021]分析數(shù)據(jù)流在日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊內(nèi)先進(jìn)行解串處理，多個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解串處理并作為完整單炮地震采集數(shù)據(jù)合并后通過數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制從而將數(shù)據(jù)有序地發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，日月檢數(shù)據(jù)分析模塊接收日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果后進(jìn)行指標(biāo)綜合分析處理再發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊；系統(tǒng)監(jiān)控模塊接收監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流后通過顯示模塊顯示監(jiān)測結(jié)果，顯示模塊還顯示日月檢數(shù)據(jù)分析模塊的指標(biāo)綜合分析處理結(jié)果；在系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊之間通過模塊監(jiān)控及配置進(jìn)程實(shí)時(shí)通信和同步，并通過在系統(tǒng)監(jiān)控模塊設(shè)置控制終端進(jìn)行人機(jī)交互。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0023]本發(fā)明提供的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，在各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器均通過兩個(gè)以太網(wǎng)接口分別連接至系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊以分別實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的監(jiān)測及記錄存儲(chǔ)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口連接日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)地球物理勘探運(yùn)行時(shí)的線纜數(shù)據(jù)特性，線纜上的地震采集數(shù)據(jù)(即線纜數(shù)據(jù))通過線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出三路并行且獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道，連接至系統(tǒng)監(jiān)控模塊形成的監(jiān)控通道實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的監(jiān)測，連接至記錄存儲(chǔ)模塊形成的存儲(chǔ)通道用于地震采集數(shù)據(jù)記錄的記錄，連接至日月檢數(shù)據(jù)處理模塊形成的分析通道用于日月檢數(shù)據(jù)綜合分析處理，這三路數(shù)據(jù)通道之間不形成相互約束和干擾，由于利用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，任何一條線纜數(shù)據(jù)的異常都不會(huì)造成數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)整體性的崩潰，并會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)完成重新連接，提高了系統(tǒng)架構(gòu)可靠性能和工作效率。該系統(tǒng)架構(gòu)放棄傳統(tǒng)技術(shù)采用的“中轉(zhuǎn)站”式的機(jī)箱控制器，脫離了現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)的機(jī)箱控制器背板總線的束縛，克服了采用機(jī)箱控制器導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問題，采用完全扁平化、并行化的數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)，結(jié)合以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過三路并行且相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道分離地震采集的數(shù)據(jù)流，并保證各數(shù)據(jù)流的獨(dú)立性和并行性，各條傳輸路徑完全平等，系統(tǒng)架構(gòu)在保證各條數(shù)據(jù)通道傳輸性能的同時(shí)，不會(huì)對(duì)任何一條通道路徑有特殊要求，從而使得系統(tǒng)架構(gòu)不受線纜數(shù)目的限制，具備極強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，以及極高的通用性，并能夠支持線纜數(shù)量的靈活配置及擴(kuò)展能力，而且系統(tǒng)架構(gòu)簡單，大大降低了實(shí)現(xiàn)難度和成本，滿足物探技術(shù)發(fā)展的方向。
[0024]本發(fā)明提供的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，采用若干個(gè)同時(shí)設(shè)置兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將線纜上行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，以保障三條數(shù)據(jù)流互不干擾地進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)流以網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)流量的大小不同，數(shù)據(jù)流的匯聚點(diǎn)可以進(jìn)行靈活的配置，從而保證構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)穩(wěn)定、可靠、高效地運(yùn)行。該構(gòu)建方法基于分布式全并行化數(shù)據(jù)處理技術(shù)構(gòu)建的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，能夠支持線纜數(shù)量的靈活配置，將線纜數(shù)據(jù)處理負(fù)荷進(jìn)行均衡分配、數(shù)據(jù)流分離，消除線纜數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)钠款i，構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)模不受線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器及傳統(tǒng)技術(shù)采用的機(jī)箱控制器的數(shù)量或空間的限制，系統(tǒng)架構(gòu)擴(kuò)展靈活方便，設(shè)置各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器均具備通過高性能以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出的能力，消除數(shù)據(jù)流的中間“中轉(zhuǎn)式”匯聚行為，直接從線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行三路數(shù)據(jù)流的分離設(shè)計(jì)，利用多進(jìn)程并行化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測、記錄存儲(chǔ)和日月檢數(shù)據(jù)分析的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的質(zhì)量控制以及故障修復(fù)，從而使得所構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)具有高可靠、全并行化以及高效運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的更新、升級(jí)配置也變得更加簡便，構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)的技術(shù)成本、經(jīng)濟(jì)成本和維護(hù)成本都可以做到很低，有利于安裝使用和推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為圖2所示系統(tǒng)架構(gòu)的外部連接示意圖。
[0028]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的記錄存儲(chǔ)模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖7為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖8為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中各標(biāo)號(hào)列示如下:
[0034]I—以太網(wǎng)接口 ；2 —以太網(wǎng)接口 ；3—高速串行接口 ；4一時(shí)斷信號(hào)輸入接口 ；5 —
數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口 ；6 —第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)；7 —第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0036]無論地球物理勘探儀器的應(yīng)用多么復(fù)雜，環(huán)境多么的不同，其數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的核心功能都是一樣的，即完成地震采集數(shù)據(jù)的記錄和存儲(chǔ)。雖然前端分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)形式各異、傳感器種類和數(shù)量各不相同，但傳感器網(wǎng)絡(luò)與記錄系統(tǒng)之間最終必須要通過數(shù)條線纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，物探儀器規(guī)模的不同會(huì)造成這些線纜的數(shù)量上的不同。除此，差異性就體現(xiàn)在線纜上數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，如光纖或電、基帶或調(diào)制、LVDS或以太網(wǎng)等。因此，依據(jù)物探儀器中的記錄和傳輸系統(tǒng)職責(zé)的不同這一基本原則，本發(fā)明將與傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)度極高的傳輸系統(tǒng)與后端的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)相剝離，提出一種高性能、高可靠地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括若干個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，還包括系統(tǒng)監(jiān)控模塊、記錄存儲(chǔ)模塊和日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，其中，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過以太網(wǎng)接口 I連接系統(tǒng)監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的監(jiān)測，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過以太網(wǎng)接口 2連接記錄存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的記錄存儲(chǔ)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口 3連接日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊分別與日月檢數(shù)據(jù)處理模塊相連，日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。
[0037]圖2為本發(fā)明用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為其外部連接示意圖。該實(shí)施例的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)包括若干個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，還包括系統(tǒng)監(jiān)控模塊、記錄存儲(chǔ)模塊、日月檢數(shù)據(jù)處理模塊、第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊以及用于供電的標(biāo)準(zhǔn)式機(jī)架直流電源。其中，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過自身的以太網(wǎng)接口 I經(jīng)第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)6與系統(tǒng)監(jiān)控模塊相連，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過自身的另一個(gè)以太網(wǎng)接口 2經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)7與記錄存儲(chǔ)模塊相連，記錄存儲(chǔ)模塊還通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)7接收震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)；日月檢數(shù)據(jù)處理模塊包括相互連接的日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊通過自身的以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)7與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，系統(tǒng)監(jiān)控模塊與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，記錄存儲(chǔ)模塊經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)7與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口 3(如LVDS、LVPECL等)連接日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊從而對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊上設(shè)置的以太網(wǎng)接口將合并處理結(jié)果輸出至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，日月檢數(shù)據(jù)分析模塊綜合日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。此外，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上還設(shè)置有時(shí)斷信號(hào)輸入接口 4和數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口 5，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過時(shí)斷信號(hào)輸入接口 4 (簡稱TB接口，采用LVDS或RS485等電平標(biāo)準(zhǔn))與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的時(shí)斷信號(hào)，從而保證系統(tǒng)級(jí)的同步工作；各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口 5與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁，由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊決定哪塊(或哪些)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將記錄數(shù)據(jù)送出至記錄存儲(chǔ)模塊，從而實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)向記錄存儲(chǔ)模塊有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)。
[0038]線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器是整個(gè)物探裝備的核心部件，是數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)交互的界面，也是本發(fā)明通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)并行化數(shù)據(jù)傳輸方案區(qū)別于傳統(tǒng)方案的基礎(chǔ)，其主要作用是完成線纜(光纖或電纜)上傳地震采集數(shù)據(jù)的接收、時(shí)序道序處理、數(shù)據(jù)分流處理以及控制、配置命令的下發(fā)等。根據(jù)線纜采集陣列的設(shè)計(jì)方案，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器與線纜之間的數(shù)據(jù)交換接口可以利用光纖或高速電傳輸方式實(shí)現(xiàn)，具體方式和協(xié)議可以靈活選擇；而其與系統(tǒng)監(jiān)控模塊及記錄存儲(chǔ)設(shè)備(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn))之間的交互則利用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。為保證地震采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)性，在完成協(xié)議處理、時(shí)序道序轉(zhuǎn)換等操作后，該線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將所接收到的線纜數(shù)據(jù)進(jìn)行分流處理，即將線纜上行的數(shù)據(jù)流分離為并行的三路:第一路直接送至記錄存儲(chǔ)模塊；第二路送至監(jiān)控模塊；第三路由日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。由于系統(tǒng)監(jiān)控對(duì)數(shù)據(jù)有一定的刷新要求，并不需要對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行逐點(diǎn)監(jiān)控，因此監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流是線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器對(duì)原始數(shù)據(jù)流進(jìn)行抽取后生成的簡化數(shù)據(jù)流。這種設(shè)計(jì)方案形成的記錄系統(tǒng)架構(gòu)既能滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，也能減少監(jiān)控壓力。
[0039]在實(shí)際應(yīng)用中，可采用線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器箱體，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器箱體的主要作用是為線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器提供電源和機(jī)械支撐，不需要類似總線的數(shù)據(jù)接口，其數(shù)量根據(jù)作業(yè)規(guī)模需求進(jìn)行配置。該箱體中會(huì)放置一定數(shù)量的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，如圖2所示的每個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器箱體內(nèi)部安裝兩個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，共有箱體I至箱體N，并且，對(duì)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器在箱體中的位置并沒有任何約束。該箱體可以做成標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方便安裝到如19英寸的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。優(yōu)選將各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器箱體、日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊和觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊均安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)6和第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)7的作用是將所有組件通過以太網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，從而形成一個(gè)整體化的可網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ脭?shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)。
[0040]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，其與采集線纜之間存在兩條并行雙向的數(shù)據(jù)通道，工作模式為全雙工。線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器主要包括第一 FPGA電路，該第一 FPGA電路以硬件邏輯的形式實(shí)現(xiàn)整個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)處理和控制算法，以保證其實(shí)時(shí)性和可靠性。第一 FPGA電路包括依次連接的地震數(shù)據(jù)接收接口模塊、協(xié)議解析數(shù)據(jù)生成模塊、時(shí)序道序轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)流分離控制電路和串行處理模塊，還包括依次連接的時(shí)斷檢測及命令生成模塊、系統(tǒng)協(xié)議封裝模塊和系統(tǒng)命令發(fā)送接口模塊，其中，地震數(shù)據(jù)接收接口模塊、協(xié)議解析數(shù)據(jù)生成模塊、時(shí)序道序轉(zhuǎn)換模塊、系統(tǒng)協(xié)議封裝模塊和系統(tǒng)命令發(fā)送接口模塊均為傳統(tǒng)的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的常規(guī)組件。數(shù)據(jù)流分離控制電路將線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流分離控制電路連接兩個(gè)以太網(wǎng)接口從而分別將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流和記錄數(shù)據(jù)流輸至系統(tǒng)監(jiān)測模塊和記錄存儲(chǔ)模塊，與記錄存儲(chǔ)模塊相連的以太網(wǎng)接口優(yōu)選為高性能的千兆以太網(wǎng)接口，千兆以太網(wǎng)接口可具有非常高的數(shù)據(jù)傳輸速度，其數(shù)據(jù)傳輸率為lOOOMpbs，分析數(shù)據(jù)流傳輸至串行處理模塊進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)的采集處理，采集處理獲得的日月檢數(shù)據(jù)通過高速串行接口輸出至日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊；時(shí)斷檢測及命令生成模塊與時(shí)斷信號(hào)輸入接口相連。
[0041]線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的工作原理如下:為了提高記錄系統(tǒng)的通用性，保證其與復(fù)雜多樣的傳感器陣列傳輸系統(tǒng)之間的連接，線纜上傳數(shù)據(jù)信號(hào)首先需要經(jīng)過線纜信號(hào)適配模塊進(jìn)行處理，然后送至地震數(shù)據(jù)接收接口模塊進(jìn)行統(tǒng)一化處理，之后再送至協(xié)議解析數(shù)據(jù)生成模塊以恢復(fù)出有效的數(shù)據(jù)，并通過時(shí)序道序轉(zhuǎn)換模塊將其從時(shí)序轉(zhuǎn)換為道序數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包含了地震采集數(shù)據(jù)以及采集系統(tǒng)的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被送至數(shù)據(jù)流分離控制電路進(jìn)行處理，從而分離出并發(fā)傳輸?shù)娜窋?shù)據(jù)，即分析數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。當(dāng)然，也可以說是三條數(shù)據(jù)流，即分析數(shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流。其中，記錄數(shù)據(jù)流和監(jiān)測數(shù)據(jù)流通過線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上的兩個(gè)以太網(wǎng)接口直接送至記錄節(jié)點(diǎn)(記錄存儲(chǔ)模塊)以及監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(系統(tǒng)監(jiān)控模塊)上供進(jìn)一步處理；而分析數(shù)據(jù)流則被送至日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊進(jìn)行合并匯聚處理，以供系統(tǒng)指標(biāo)分析之用。在數(shù)據(jù)下行方向上，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過千兆以太網(wǎng)接口接收來自系統(tǒng)監(jiān)控模塊發(fā)送的控制或配置命令數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)協(xié)議封裝模塊進(jìn)行協(xié)議封裝，并經(jīng)過系統(tǒng)命令發(fā)送接口模塊進(jìn)行與數(shù)據(jù)上傳通道類似的通用化處理、線纜信號(hào)適配模塊處理后發(fā)送至分布式前端傳感器陣列中。另外，該線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器還能夠接收來自通過斷檢測及命令生成模塊接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的TB (時(shí)斷)信號(hào)以控制系統(tǒng)的同步運(yùn)行。其中，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的以太網(wǎng)接口可采用模塊化方式，用嵌入式Linux來完成網(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議棧的處理；線纜信號(hào)適配模塊也采用模塊化設(shè)計(jì)，以達(dá)到適配不同傳輸技術(shù)的目的。
[0042]記錄存儲(chǔ)模塊的作用是通過千兆以太網(wǎng)接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送過來的地震采集數(shù)據(jù)，并連同相關(guān)頭段數(shù)據(jù)一起以特定的格式進(jìn)行保存。物探儀器開始作業(yè)時(shí)，每條線纜幾乎同時(shí)將采集到的地震數(shù)據(jù)上傳至線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄，可以有兩種方式:一是將所有線纜數(shù)據(jù)匯聚到一臺(tái)記錄存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上；另一個(gè)是線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過網(wǎng)絡(luò)接口各自存儲(chǔ)到一臺(tái)記錄存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上以實(shí)現(xiàn)并行、分布式存儲(chǔ)。利用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的優(yōu)勢，通過簡單地配置存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)靈活多樣的存儲(chǔ)方式，既可保留數(shù)據(jù)的匯總存儲(chǔ)模式，也可消除匯總而進(jìn)行獨(dú)立存儲(chǔ)。存儲(chǔ)設(shè)備可以采用網(wǎng)絡(luò)硬盤或者磁盤陣列，也可以利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的磁帶機(jī)組。記錄存儲(chǔ)模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，包括依次連接的第一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路和存儲(chǔ)設(shè)備，還包括與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路相連的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。其中，第一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊可設(shè)置若干個(gè)，分別用于接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的記錄數(shù)據(jù)流以及震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)流，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路按照記錄存儲(chǔ)要求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路控制格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊用于將記錄數(shù)據(jù)作為分析數(shù)據(jù)流通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。記錄存儲(chǔ)模塊還可包括同步監(jiān)控配置模塊，該同步監(jiān)控配置模塊由系統(tǒng)監(jiān)控模塊控制實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信和同步。
[0043]記錄存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)(記錄存儲(chǔ)設(shè)備)獨(dú)立于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)方式則依賴于通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的配置模式，即既可以運(yùn)行在一臺(tái)工作站上，甚至可以與系統(tǒng)監(jiān)控模塊及日月檢數(shù)據(jù)分析模塊共同運(yùn)行在一臺(tái)工作站上，也可以分拆成多個(gè)工作站并發(fā)運(yùn)行，從而能夠達(dá)到極高的數(shù)據(jù)處理性能。網(wǎng)絡(luò)全并行化程序架構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得整個(gè)監(jiān)控、分析及記錄存儲(chǔ)構(gòu)成一個(gè)異構(gòu)形式，從而對(duì)軟件執(zhí)行主機(jī)沒有具體的要求，大大簡化了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難度和成本。通過配置，可以實(shí)現(xiàn)多條線纜向一臺(tái)記錄存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的功能，也可以每臺(tái)線纜數(shù)據(jù)各自存儲(chǔ)到一臺(tái)記錄存儲(chǔ)設(shè)備中，靈活性和可靠性均大為提高，以達(dá)到性能、負(fù)載和成本的均衡分配。
[0044]日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的作用是收集各個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送過來的單炮完整地震采集數(shù)據(jù)，匯總后經(jīng)由第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行指標(biāo)的在線分析以及進(jìn)一步送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊進(jìn)行單炮道集波形顯示等。圖6為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)中的日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖，包括第二 FPGA電路，該第二FPGA電路包括依次連接的解串處理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器，數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器連接日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的以太網(wǎng)接口(即圖中所示的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊)，可設(shè)置多個(gè)解串處理模塊，分別接收各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)并分別進(jìn)行解串處理后作為完整單炮地震采集數(shù)據(jù)合并發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊，合并的完整單炮地震采集數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊的控制下有序的依次通過數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器和以太網(wǎng)接口傳送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。如圖6所示，日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊能夠接收來自四個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送過來的完整單炮地震采集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊的控制下，有序地通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模塊送至日月檢分析節(jié)點(diǎn)(日月檢數(shù)據(jù)分析模塊)上。為了適配網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送狀況，在數(shù)據(jù)送至網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊之前，增加一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器。為了簡化數(shù)據(jù)輸入接口，線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器送過來的數(shù)據(jù)為串行化處理后的比特流，可以利用LVDS、LVPECL等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)配置線纜數(shù)量大于四時(shí)，還可以利用日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)功能，從而擴(kuò)展該模塊的數(shù)據(jù)接收和處理能力。
[0045]日月檢數(shù)據(jù)分析模塊的作用包括日月檢各項(xiàng)指標(biāo)分析和報(bào)表生成等，系統(tǒng)監(jiān)控模塊的作用包括系統(tǒng)運(yùn)行控制、參數(shù)配置以及狀態(tài)監(jiān)測顯示等，系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊主要用于作業(yè)的操控及儀器質(zhì)量控制。系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊同樣獨(dú)立于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，兩模塊整體運(yùn)行于通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)中工作站的操作終端上(如圖3所示)，與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜系統(tǒng)通過高性能以太網(wǎng)網(wǎng)連接。如圖7所示優(yōu)選結(jié)構(gòu)，日月檢數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、指標(biāo)分析處理模塊和指標(biāo)發(fā)送模塊，通過第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果，由指標(biāo)分析處理模塊進(jìn)行指標(biāo)綜合分析處理再通過指標(biāo)發(fā)送模塊發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊的顯示模塊進(jìn)行圖形或數(shù)字顯示分析結(jié)果；系統(tǒng)監(jiān)控模塊包括依次連接的第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、顯示模塊和控制終端，通過第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過顯示模塊顯示監(jiān)測結(jié)果，系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊均設(shè)置有同步監(jiān)控配置模塊，控制終端與各同步監(jiān)控配置模塊相連從而實(shí)現(xiàn)縣實(shí)時(shí)通fg和同步。
[0046]本發(fā)明的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)正式運(yùn)行前，需要通過系統(tǒng)監(jiān)控模塊上的控制終端(人機(jī)交互接口，一般是圖形界面)完成整個(gè)系統(tǒng)的配置，包括線纜數(shù)、通道數(shù)、采樣率、采樣時(shí)間等具體參數(shù)。對(duì)于陸地系統(tǒng)，還包括排列助手。系統(tǒng)正式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)控模塊接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并完成相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)操作。日月檢數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)的檢查分析、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、濾波處理、噪音編輯、相關(guān)疊加等，并將最終結(jié)果生成相應(yīng)的報(bào)表。為了完成指標(biāo)的分析功能，該模塊需要接收完整的單炮采集數(shù)據(jù)。當(dāng)需要對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析或顯示時(shí)，可以通過第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊從記錄存儲(chǔ)設(shè)備中讀取回放的數(shù)據(jù)。為了達(dá)到高性能和高可靠的設(shè)計(jì)目的，兩模塊形成的整體被設(shè)計(jì)成完全并行化運(yùn)行架構(gòu)，各個(gè)模塊以獨(dú)立進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，相互之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信和同步。從而能夠保證各自的獨(dú)立性，并能夠根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)模的不同而運(yùn)行在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，即既可以運(yùn)行在一臺(tái)工作站上，也可以運(yùn)行在兩臺(tái)甚至多臺(tái)工作站上，各個(gè)分布式進(jìn)程之間通過模塊監(jiān)控及配置進(jìn)程實(shí)時(shí)通信和同步。比如，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模增大時(shí)，為保證性能均衡分配，可將系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊設(shè)置到不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，二者之間通過自定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行互聯(lián)互通。作業(yè)人員則通過位于系統(tǒng)監(jiān)控模塊上的控制終端與整個(gè)裝備數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)進(jìn)行交互，該終端為圖形界面方式。
[0047]觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊的作用是接收震源控制系統(tǒng)(一般，海洋是組合氣槍，陸地是遙爆系統(tǒng)或可控震源)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷(TB，time break)信號(hào)，并同步扇出至各個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，作為整個(gè)通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)同步運(yùn)行的控制信號(hào)。觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，主要包括第三FPGA電路，該第三FPGA電路包括時(shí)斷信號(hào)生成模塊以及與其同時(shí)相連的信號(hào)有效檢測模塊、時(shí)斷信號(hào)扇出模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送仲裁器。觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊的運(yùn)行主要包括兩個(gè)方面:一方面通過信號(hào)有效檢測模塊接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送過來的啟動(dòng)(Start)和時(shí)斷(TB)信號(hào)，經(jīng)時(shí)斷信號(hào)生成模塊處理獲取到有效時(shí)斷信號(hào)(有效TB)再經(jīng)時(shí)斷信號(hào)扇出模塊將所檢測到的有效TB進(jìn)行扇出(共支持16路扇出能力)至線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器；另一方面則通過數(shù)據(jù)發(fā)送仲裁器接收來自線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁即根據(jù)這些信號(hào)決定哪個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送數(shù)據(jù)至記錄存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，從而保證所有線纜數(shù)據(jù)的有序發(fā)送和存儲(chǔ)。具體工作時(shí)，可以根據(jù)配置選擇線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)并行發(fā)送還是以令牌環(huán)方式控制下的同步發(fā)送。
[0048]本發(fā)明還涉及一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，該方法也可以理解為是實(shí)現(xiàn)上述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，是采用若干個(gè)同時(shí)設(shè)置兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將線纜上行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，通過一個(gè)以太網(wǎng)接口將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊，通過另一個(gè)以太網(wǎng)接口將記錄數(shù)據(jù)流發(fā)送至記錄存儲(chǔ)模塊，通過高速串行接口將分析數(shù)據(jù)流發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。其中，該構(gòu)建方法所采用的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0049]優(yōu)選地，可參考圖2所示將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流通過一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與系統(tǒng)監(jiān)控模塊相連，記錄數(shù)據(jù)流通過自身的另一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與記錄存儲(chǔ)模塊相連，記錄存儲(chǔ)模塊還通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)流先通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理，再通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊上設(shè)置的以太網(wǎng)接口將合并處理結(jié)果經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)輸出至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，由日月檢數(shù)據(jù)分析模塊綜合日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊顯示。其中，該構(gòu)建方法所采用的記錄存儲(chǔ)模塊和系統(tǒng)監(jiān)控模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖5和圖7所示。
[0050]采用觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)，并在各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置時(shí)斷信號(hào)輸入接口和數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口，參考圖2和圖3所示，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過時(shí)斷信號(hào)輸入接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的時(shí)斷信號(hào)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)向記錄存儲(chǔ)模塊有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)。其中，該構(gòu)建方法所采用的觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖8所示。
[0051]該構(gòu)建方法所采用的日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖6和圖7所示。分析數(shù)據(jù)流在日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊內(nèi)先進(jìn)行解串處理，多個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解串處理并作為完整單炮地震采集數(shù)據(jù)合并后通過數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制從而將數(shù)據(jù)有序地發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，日月檢數(shù)據(jù)分析模塊接收日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果后進(jìn)行指標(biāo)綜合分析處理再發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊的顯示模塊顯示分析結(jié)果；系統(tǒng)監(jiān)控模塊接收監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流后通過顯示模塊顯示監(jiān)測結(jié)果，顯示模塊還顯示日月檢數(shù)據(jù)分析模塊的指標(biāo)綜合分析處理結(jié)果；在系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊之間通過模塊監(jiān)控及配置進(jìn)程實(shí)時(shí)通信和同步，并通過在系統(tǒng)監(jiān)控模塊設(shè)置控制終端進(jìn)行人機(jī)交互。
[0052]應(yīng)當(dāng)指出，以上所述【具體實(shí)施方式】可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，包括若干個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，還包括系統(tǒng)監(jiān)控模塊、記錄存儲(chǔ)模塊和日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，所述線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器均通過兩個(gè)以太網(wǎng)接口分別連接至系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊以分別實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)的監(jiān)測及記錄存儲(chǔ)；各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口連接日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊分別與日月檢數(shù)據(jù)處理模塊相連，所述日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述日月檢數(shù)據(jù)處理模塊包括相互連接的日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過高速串行接口連接日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊從而對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊上設(shè)置的以太網(wǎng)接口將合并處理結(jié)果輸出至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊和記錄存儲(chǔ)模塊分別與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述日月檢數(shù)據(jù)分析模塊綜合日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過自身的一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與系統(tǒng)監(jiān)控模塊相連，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過自身的另一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與記錄存儲(chǔ)模塊相連，所述日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊通過自身的以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與日月檢數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述記錄存儲(chǔ)模塊還通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，還包括用于接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)的觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊，所述各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有時(shí)斷信號(hào)輸入接口和數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過時(shí)斷信號(hào)輸入接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的時(shí)斷信號(hào)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)向記錄存儲(chǔ)模塊有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器包括第一 FPGA電路，所述第一 FPGA電路包括相互連接的數(shù)據(jù)流分離控制電路和串行處理模塊，所述數(shù)據(jù)流分離控制電路將線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，所述數(shù)據(jù)流分離控制電路連接兩個(gè)以太網(wǎng)接口從而分別將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流和記錄數(shù)據(jù)流輸至系統(tǒng)監(jiān)測模塊和記錄存儲(chǔ)模塊，與記錄存儲(chǔ)模塊相連的以太網(wǎng)接口為千兆以太網(wǎng)接口，分析數(shù)據(jù)流傳輸至串行處理模塊進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)的采集處理，采集處理的日月檢數(shù)據(jù)通過高速串行接口輸出至日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊；所述FPGA電路還包括時(shí)斷檢測及命令生成模塊，所述時(shí)斷檢測及命令生成模塊與時(shí)斷信號(hào)輸入接口相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述記錄存儲(chǔ)模塊包括依次連接的第一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路和存儲(chǔ)設(shè)備，所述第一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的記錄數(shù)據(jù)以及震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路按照記錄存儲(chǔ)要求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制電路控制格式轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)至存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；所述記錄存儲(chǔ)模塊還包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換電路相連用于將記錄數(shù)據(jù)通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊包括第二FPGA電路，所述第二FPGA電路包括依次連接的解串處理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器，所述數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器連接日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的以太網(wǎng)接口，所述解串處理模塊接收多個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解串處理并作為完整單炮地震采集數(shù)據(jù)合并發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊，所述完整單炮地震采集數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制模塊的控制下有序的依次通過數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器和以太網(wǎng)接口傳送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述的觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊包括第三FPGA電路，所述第三FPGA電路包括時(shí)斷信號(hào)生成模塊以及與其同時(shí)相連的信號(hào)有效檢測模塊、時(shí)斷信號(hào)扇出模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送仲裁器，通過信號(hào)有效檢測模塊接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)，經(jīng)時(shí)斷信號(hào)生成模塊處理獲取到有效時(shí)斷信號(hào)再經(jīng)時(shí)斷信號(hào)扇出模塊輸出至線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)通過數(shù)據(jù)發(fā)送仲裁器接收來自線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)至記錄存儲(chǔ)模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)，其特征在于，所述日月檢數(shù)據(jù)分析模塊包括依次連接的第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、指標(biāo)分析處理模塊和指標(biāo)發(fā)送模塊，通過第二網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果，由指標(biāo)分析處理模塊進(jìn)行指標(biāo)綜合分析處理再通過指標(biāo)發(fā)送模塊發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊； 所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊包括依次連接的第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊、顯示模塊和控制終端，通過第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收模塊接收線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過顯示模塊顯示監(jiān)測結(jié)果，指標(biāo)發(fā)送模塊與顯示模塊相連進(jìn)而將分析結(jié)果也通過顯示模塊顯示，所述系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊均設(shè)置有同步監(jiān)控配置模塊，所述控制終端與各同步監(jiān)控配置模塊相連。
10.一種用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，采用若干個(gè)同時(shí)設(shè)置兩個(gè)以太網(wǎng)接口和一個(gè)高速串行接口的線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器將線纜上行的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分離處理得到監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流、記錄數(shù)據(jù)流和分析數(shù)據(jù)流，通過一個(gè)以太網(wǎng)接口將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊，通過另一個(gè)以太網(wǎng)接口將記錄數(shù)據(jù)流發(fā)送至記錄存儲(chǔ)模塊，通過高速串行接口將分析數(shù)據(jù)流發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)處理模塊，日月檢數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并綜合該合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，其特征在于，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流通過一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第一網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與系統(tǒng)監(jiān)控模塊相連，記錄數(shù)據(jù)流通過自身的另一個(gè)以太網(wǎng)接口經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與記錄存儲(chǔ)模塊相連，記錄存儲(chǔ)模塊還通過第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)接收震源控制系統(tǒng)的頭段數(shù)據(jù)；所述分析數(shù)據(jù)流先通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊對(duì)各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理，再通過日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊上設(shè)置的以太網(wǎng)接口將合并處理結(jié)果經(jīng)第二網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)輸出至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，由日月檢數(shù)據(jù)分析模塊綜合日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果進(jìn)行日月檢數(shù)據(jù)分析，并將分析結(jié)果送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊顯示。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，其特征在于，采用觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊接收并檢測震源控制系統(tǒng)發(fā)送的啟動(dòng)和時(shí)斷信號(hào)，并在各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置時(shí)斷信號(hào)輸入接口和數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過時(shí)斷信號(hào)輸入接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而接收來自觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊扇出的時(shí)斷信號(hào)，各線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器通過數(shù)據(jù)記錄請(qǐng)求接口與觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊相連從而由觸發(fā)同步及數(shù)據(jù)仲裁模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)仲裁實(shí)現(xiàn)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的線纜數(shù)據(jù)向記錄存儲(chǔ)模塊有序發(fā)送以及記錄存儲(chǔ)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于地球物理勘探的通用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建方法，其特征在于，分析數(shù)據(jù)流在日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊內(nèi)先進(jìn)行解串處理，多個(gè)線纜數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出的日月檢數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解串處理并作為完整單炮地震采集數(shù)據(jù)合并后通過數(shù)據(jù)發(fā)送路由控制從而將數(shù)據(jù)有序地發(fā)送至日月檢數(shù)據(jù)分析模塊，日月檢數(shù)據(jù)分析模塊接收日月檢數(shù)據(jù)合并處理模塊的合并處理結(jié)果以及記錄存儲(chǔ)模塊的線纜數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)結(jié)果后進(jìn)行指標(biāo)綜合分析處理再發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控模塊；系統(tǒng)監(jiān)控模塊接收監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流后通過顯示模塊顯示監(jiān)測結(jié)果，顯示模塊還顯示日月檢數(shù)據(jù)分析模塊的指標(biāo)綜合分析處理結(jié)果；在系統(tǒng)監(jiān)控模塊和日月檢數(shù)據(jù)分析模塊之間通過模塊監(jiān)控及配置進(jìn)程實(shí)時(shí)通信和同步，并通過在系統(tǒng)監(jiān)控模塊設(shè)置控制終端進(jìn)行人機(jī)交互。
【文檔編號(hào)】G01V1/24GK104237935SQ201410509816
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】陳曦, 張可立, 唐斌 申請(qǐng)人:北京優(yōu)科海青技術(shù)發(fā)展有限公司