面向CSEM的甲板移动操控仪设计与实现

摘要

面对日益枯竭的陆地资源及来自对能源需求日益增长的压力,海洋资源开始为各国所关注,也成为各国发展经济的重要战略基地。随着海洋油气勘探技术的迅速发展,CSEM方法在海洋油气勘探中受到广泛重视和关注。国外研究机构及相关油气公司应用可控源电磁勘探的方法在技术研发、设备制造方面已经达到实用化水平,但是国外对于海洋油气勘探只提供相关技术服务不提供设备。国内开展海洋可控源电磁勘探方法起步比较晚,设备仪器制造方面与国外还有一段距离。因此研制具有自主知识产权的海洋可控源电磁勘探仪器设备成为当前的重要任务。
　　本论文研究内容依托国家高技术研究发展计划(863计划)课题“海洋可控源水下系统装备研制和理论研究”和山东省科技发展计划课题“深海电场观测系统关键技术研究”,围绕CSEM的相关方法,根据现场工程作业的需求和方便海上作业现场的施工以及为满足部分仪器的授时、校时等特殊要求,设计并实现了功能较为完善的甲板移动操控仪。
　　本论文介绍了甲板移动操控仪的功能定义、系统整体规划、硬件电路设计、软件设计、人机操作界面的规划及设计。甲板移动操控仪主要功能包括:采集站的设备管理,GPS授时校时,采集站设备的唤醒、启动采集、停止采集、睡眠,采集站设备参数的设置,采集站设备下水前采集信息显示监测、采集站设备采集的信息高速导出存储、采集信息的联网上传。系统控制器采用的是意法半导体公司的 STM32F系列处理器。针对海底采集站时钟同步工作的要求,采用了 GPS授时、校时方法。为方便海上现场施工作业,操作命令用无线电台发送,大量数据用联网的方式传输。针对电磁记录仪采集的大量数据要求快速导出的问题,采用高速的 USB方法来实现。同时为保证数据快速、可靠的存储,硬件上采用STM32F207处理器提供的灵活静态存储控制器(FSMC)接口与外部存储介质CF卡相接,软件数据存储上采用文件系统。在实现相关功能的基础上,为降低系统功耗,在器件选型上考虑功耗较低的芯片及模块,同时在设备中设置了正常工作模式、休眠模式。
　　本文最后给出了甲板移动操控仪的相关实物图及系统联调测试的结果。测试结果表明,系统性能良好,人机交互界面操作灵活,可有效管理海底采集站的相关设备及提高海上工程作业的效率。该系统的各项功能完全能达到海底采集站功能需求。

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1 前言

1.1研究背景与意义

1.2课题来源

1.3 国内外发展历史及研究现状

1.4论文研究内容

1.5论文组织结构

2 甲板移动操控仪整体方案设计

2.1甲板移动操控仪的规划设计

2.2关键模块及方法设计

2.3本章小结

3 甲板移动操控仪的硬件设计

3.1甲板移动操控仪主控板电路设计

3.2甲板移动操控仪信号板电路设计

3.3甲板移动操控仪机械框架结构设计

3.4本章小结

4 甲板移动操控仪的软件设计

4.1甲板移动操控仪的软件架构

4.2 甲板移动操控仪主控板程序的设计

4.3 甲板移动操控仪信号板程序设计

4.4 人机界面的规划及程序设计

4.5本章小结

5 甲板移动操控仪测试及相关实物图

5.1 甲板移动操控仪测试

5.2 甲板移动操控仪相关实物图

5.3本章小结

6总结与展望

参考文献

致谢

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