地震勘探数据无线采集的异构网络传输系统开发研究

摘要

基于大规模自组织无线传感器网络开发地震勘探数据采集传输系统是一个重要的研究方向。本文为满足地震勘探数据的无线采集需求，分别在地震勘探数据无线采集、无线网络数据传输和地震勘探采集中心控制系统三个方面开展开发研究。
　　针对地震勘探数据的无线采集需求，地震勘探无线采集节点使用芯体为PS-10X型VW3X1动圈式检波器实现地震检波，利用ADS1256实现地震波模拟数字转换。地震数据无线节点的采样精度可达24位，采样率最高2000SPS，可以满足实时输出地震勘探数据采集的需求。
　　针对地震勘探数据无线网络传输的需求，充分分析了现有的各类无线传输方案的优缺点，采取混合异构的无线传输区域分簇网络。由地震采集节点组成的簇内网络，节点组网采用物理层基于IEEE802.15.4标准的ZigBee协议，既满足检波器节点的地震数据上传速率，又能降低功耗和成本;在连接各个簇的簇间网络，采用物理层基于IEEE802.11 b/g标准的嵌入式Linux Ad-hoc网络，既保证节点的计算能力，又能保证了地震数据上传速率和传输的实时性。
　　针对地震勘探采集中心控制系统设计，在Ubuntu12.04环境下使用Xserve中间件作为地震采集节点网络与上层应用的接口;采用二次开发的Ekoview Web系统设计应用界面;Web服务器采用Apache2配置。中心控制系统可以根据XML文件解析上传地震数据，将对应节点的地震数据存储至CSV文件中，并且在Web界面实时显示上传的地震数据包信息。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 地震勘探原理及应用

1．2 地震勘探无线采集研究现状

1．3 地震勘探无线采集的特点

1．4 本文研究内容

第2章 地震勘探无线采集系统概述

2．1 无线传感器网络简介

2．1．1 无线传感器网络的特点

2．1．2 无线传感器网络协议对比分析

2．2 地震勘探无线采集系统组成

2．2．1 地震勘探无线采集节点

2．2．2 地震勘探无线传输系统

2．3．3 地震勘探采集中心控制系统

第3章 地震勘探无线采集节点设计

3．1 地震检波器工作原理

3．1．1 动圈式地震检波器工作原理

3．1．2 PS-10X型地震检波器工作原理

3．2 模／数转换及数据流控制设计

3．2．1 ADS1256电路

3．2．2 STC15W408S微控制电路

3．2．3 数据流输出控制模块

3．3 地震勘探无线采集节点功能实现

3．3．1 地震勘探无线采集节点的组成结构

3．3．2 基于CC2530的节点控制与无线收发

3．3．3 地震勘探无线节点的数据采集

第4章 异构网络传输方案设计

4．1 基于IEEE 802．15．4的低功耗传输网络

4．1．1 ZigBee协议

4．1．2 无线自组织组网实现

4．1．3 地震数据分事务传输

4．2 基于IEEE 802．11b／g的高速传输网络

4．2．1 嵌入式Linux平台及交叉编译环境配置

4．2．2 基于Linux的Ad-Hoc网络实现

4．2．3 地震数据的Socket传输实现

4．3 异构网络的融合

4．3．1 异构网络的融合测试

4．3．2 异构网络间的干扰和共存性分析

第5章 地震勘探采集中心控制系统

5．1 基于XServe中间件的地震数据上传

5．1．1 XServe功能

5．1．2 XServe安装配置

5．2 基于XML格式的地震数据解析

5．2．1 地震数据包设计

5．2．2 地震数据包解析与存储

5．3 Web服务器配置

第6章 总结与展望

参考文献

致谢