一种地下工程地质勘察无线地震仪组网方法及无线地震仪

摘要

本发明属于隧道无线地震仪通信领域，提供了一种隧道无线地震仪组网方法及无线地震仪。隧道无线地震仪组网方法用于实现无线地震仪中主站和多个终端的组网，包括在主站和终端开机时自动进入主动组网模式；所述主动组网模式为终端主动向主站发送组网请求指令，主站接收到指令后，储存终端地址，回复同意组网指令后完成主动组网；判断全部终端是否均成功组网，若是，则组网完成；否则，接收组网切换指令，进入被动组网模式；所述被动组网模式为主站广播被动组网指令，终端接收到被动组网指令后，根据自身的地址和已成功组网终端地址表生成请求组网顺序，多个终端顺序发送组网请求，依次与主站完成组网。主动组网模式和被动组网模式互补，完成安全高效的组网。

说明书

技术领域

本发明属于隧道无线地震仪通信领域，尤其涉及一种隧道无线地震仪组网方法及无线地震仪。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

采用无线地震仪隧道施工进行隧道超前地质预报作业时，由于隧道施工时，隧道内空间狭小，为保障探测作业的顺利进行，探测人员常常根据现场情况选取不同数量的终端组成网络实施探测。而且隧道施工时，隧道内环境恶劣，常伴有大量滴水、泥沙，这些都容易造成终端的损坏，当某些终端损坏，或者某些终端由于忘记充电导致电量不足时，需要用工作正常的终端替换这些有故障的终端。

发明人发现，一般组网过程为：人工输入待组网终端的地址，需要替换时，先删除有故障终端的地址再输入替换的终端的地址，然后由主站轮询组网。实际使用中，非常不方便，而且非常耗时。也有一些地面用无线地震仪采用复杂的自组网技术，协议层存在多级路由，而数据采集系统要求数据采样步调的严格一致，这种采用复杂自组网技术的数据采集系统中传递的同步指令传达到各个终端时，经过的路由层级和路由路径的不同，命令信息传递的延迟时间各不相同，即各个终端接收和确认同步命令的步调不一致，不能满足同步采样的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种隧道无线地震仪组网方法及无线地震仪，其利用无线数字传输技术，在主站不知道终端数量和地址的情况下，仍然能够灵活高效地组网，实现主站与终端的互联和数据采集的严格同步。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种隧道无线地震仪组网方法。

一种隧道无线地震仪组网方法，用于实现无线地震仪中主站和多个终端的组网，包括：

在主站和终端开机时自动进入主动组网模式；所述主动组网模式为终端主动向主站发送组网请求指令，主站接收到指令后，储存终端地址，回复同意组网指令后完成主动组网；

判断全部终端是否均成功组网，若是，则组网完成；否则，接收组网切换指令，进入被动组网模式；所述被动组网模式为主站广播被动组网指令，终端接收到被动组网指令后，根据自身的地址和已成功组网终端地址表生成请求组网顺序，多个终端顺序发送组网请求，依次与主站完成组网。

本发明的第二个方面提供一种无线地震仪。

一种无线地震仪，其包括主站及多个终端，主站用于接收任一终端传输的数据，任一终端用于接收主站和其他终端传输的数据，采用如上述所述的隧道无线地震仪组网方法进行组网。

本发明的有益效果是：

(1)本发明首先在主站和终端开机时自动进入主动组网模式；判断全部终端是否均成功组网，若是，则组网完成；否则，进入被动组网模式，利用主动组网模式和被动组网模式互补，完成安全高效的组网。

(2)本发明利用无线数字传输技术，在主站不知道终端数量和地址的情况下，仍然能够灵活高效地组网，实现主站与终端的互联和数据采集的严格同步。

(3)本发明可灵活配置组网的终端及其数量，主站可自动获取终端的地址和数量，避免了人工输入的繁琐；本发明所用通讯指令简洁安全，保证了通讯的准确与高效；本发明组网时，主站与终端之间的通讯，均可被其他终端接收，既提高了组网效率也避免了相互干扰。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的无线地震仪结构示意图；

图2是本发明实施例的主动组网模式下主站组网流程；

图3是本发明实施例的主动组网模式下终端组网流程；

图4是本发明实施例的被动组网模式下主站组网流程；

图5是本发明实施例的被动组网模式下终端组网流程。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

本实施例的用于无线地震仪中主站与多个终端的组网。本实施例的无线地震仪中主站与多个终端的组网，主站利用无线传输技术，实现与多个终端建立连接，并将终端的地址储存在主站中。如图1所示，无线地震仪由主站和多个终端组成。其中，主站可以接收任一终端传输的数据；终端可以接收主站和其他终端的数据。

本实施例所述的终端为采集终端，其结构为现有结构，比如包括检波器，用于检测相应方向的振动信号。采集终端的结构可采用现有结构来实现，此处不再累述。

本实施例的隧道无线地震仪组网方法，包括：

在主站和终端开机时自动进入主动组网模式；所述主动组网模式为终端主动向主站发送组网请求指令，主站接收到指令后，储存终端地址，回复同意组网指令后完成主动组网；

判断全部终端是否均成功组网，若是，则组网完成；否则，接收组网切换指令，进入被动组网模式；所述被动组网模式为主站广播被动组网指令，终端接收到被动组网指令后，根据自身的地址和已成功组网终端地址表生成请求组网顺序，多个终端顺序发送组网请求，依次与主站完成组网。

具体地，主站接收预先输入的组网终端数量，进而来判断全部终端是否均成功组网。若至少存在一个终端组网失败，则接收外界输入 (比如：通过人为输入)的组网切换指令，进入被动组网模式。

本实施例利用无线数字传输技术，在主站不知道终端数量和地址的情况下，仍然能够灵活高效地组网，实现主站与终端的互联和数据采集的严格同步。

本实施例可灵活配置组网的终端及其数量，主站可自动获取终端的地址和数量，避免了人工输入的繁琐；所用通讯指令简洁安全，保证了通讯的准确与高效；组网时，主站与终端之间的通讯，均可被其他终端接收，既提高了组网效率也避免了相互干扰。

在本实施例中，所述终端最多可扩展至48个，地址范围为1～48。

需要说明的是，在其他实施例中，终端也可为其他数量。

在本实施例中，组网方法能够实现的必要条件是，每个终端都有唯一的地址，该地址用于计算被动组网模式下终端的延时，还用于区分无线通讯数据的接收方。

具体地，所述组网请求指令，包含请求组网指令字和终端地址；所述同意组网指令，包含同意组网指令字和终端地址。

所述被动组网指令，包含被动组网命令字和已成功组网终端地址表；所述请求组网指令、同意组网指令和被动组网指令均为32字节定长指令帧，指令帧包含帧头、指令字、地址、数据、有无后续帧、校验和和帧尾。

请求组网指令、同意组网指令和被动组网指令均为32字节定长指令帧，帧格式如下：

请求组网指令帧包含请求组网指令和终端地址，共32个字节，格式如下：

同意组网指令帧包含请求组网指令和终端地址，共32个字节，格式如下：

主站广播的被动组网指令帧包含被动组网命令字、广播地址和已成功组网终端的地址表IDsn，共32个字节，格式如下：

如果已成功组网终端地址表IDsn所需字节数多于26个字节，那么主站广播的被动组网指令共2帧，其中第1帧中的第30个字节设置为有后续帧，第2帧中的第30个字节设置为无后续帧。

其中，如图2所示，主动组网模式下主站的组网流程如下：

(1.1)主站开机后，即进入主动组网模式；

(1.2)判断是否接收到终端发送的请求组网指令帧，如是则执行步骤(1.3)，否则执行步骤(1.4)；

(1.3)主站终端地址添加进已成功组网地址表IDsn，并回复同意组网指令帧；

(1.4)判断当前组网模式是否仍为主动组网模式，如是则执行步骤(1.2)，反之则结束主动组网模式。

如图3所示，主动组网模式下终端的组网流程如下：

(2.1)终端开机后，即进入主动组网模式；

(2.2)将自身组网标志位置为0，表示未组网；并将尝试组网次数Nt置为0；

(2.3)预设时间Tk内检测空中是否有通讯进行，如有则执行步骤(2.4)，反之则执行步骤(2.5)；

(2.4)尝试组网次数Nt＝Nt+1，判断尝试组网次数Nt是否大于预设次数Nz，如是则执行步骤(2.9)，反之则执行步骤(2.3)；

(2.5)发送请求组网指令帧；

(2.6)预设时间Tw1内检测是否接收到主站回复的同意组网指令帧，如是则执行步骤(2.7)，反之则执行步骤(2.4)；

(2.7)终端将自身组网标志位置为1，表示已组网；

(2.8)终端组网成功，退出主动组网模式，流程结束；

(2.9)终端组网失败，退出主动组网模式，进入被动组网模式，流程结束。

如图4所示，被动组网模式下主站的组网流程如下：

(3.1)主站进入被动组网模式；

(3.2)主站读取储存的已成功组网终端的地址表IDsn；

(3.3)主站广播被动组网指令帧，该指令帧中包含已成功组网终端的地址表IDsn；

(3.4)主站开始延时Tzd＝(终端总数量-IDsn中终端数量)*Ts；其中Ts不小于一个完整帧的发送时间；其中，本实施例的终端总数量为48；

(3.5)延时时间Tzd内检测是否接收到某一终端的请求组网指令帧，如是则执行步骤(3.6)，反之则执行步骤(3.7)；

(3.6)主站延时终止，将该终端地址添加进IDsn，并回复同意组网指令帧，之后执行步骤(3.4)；

(3.7)主站退出被动组网模式，流程终止。

如图5所示，被动组网模式下终端的组网流程如下：

(4.1)终端接收到被动组网指令帧后，即进入被动组网模式；

(4.2)判断自身地址IDb是否在已成功组网终端地址表IDsn中，如是则执行步骤(4.10)，反之则执行步骤(4.3)；

(4.3)终端根据自身的地址IDb和接收到的地址表IDsn计算生成组网顺序编号Nsx；Nsx＝IDb-IDsn中小于IDb的终端数量-1；

(4.4)终端开始延时，延时时间Td＝Nsx*Ts，并将尝试组网次数Nt置为0；

(4.5)延时Td内检测是否接收到其他终端的请求组网指令帧，如是则执行步骤(4.6)，反之则执行步骤(4.8)；

(4.6)延时终止；预设时间Tw2内检测是否收到主站回复其他终端的同意组网指令帧，如是则执行步骤(4.7)，反之则执行步骤 (4.13)；

(4.7)终端重新计算生成组网顺序编号Nsx＝Nsx-1，之后执行步骤(4.4)；

(4.8)发送请求组网指令帧；

(4.9)预设时间Tw1内检测是否收到主站回复的同意组网指令帧，如是则执行步骤(4.10)，反之则执行步骤11；

(4.10)将自身组网标志位置为1，表示已组网，执行步骤(4.12)；

(4.11)请求组网尝试字数Nt＝Nt+1，判断Nt是否大于预设次数Nz，如是则执行步骤(4.13)；反之则执行步骤(4.9)；

(4.12)终端组网成功，退出被动组网模式，流程结束；

(4.13)终端组网失败，退出被动组网模式，流程结束。

在一个或多个实施例中，隧道无线地震仪，其包括主站及多个终端，主站用于接收任一终端传输的数据，任一终端用于接收主站和其他终端传输的数据，采用如上述所述的隧道无线地震仪组网方法进行组网。

本实施例首先在主站和终端开机时自动进入主动组网模式；判断全部终端是否均成功组网，若是，则组网完成；否则，进入被动组网模式，利用主动组网模式和被动组网模式互补，完成安全高效的组网。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。