深水浅层高分辨率多道地震勘探数据传输系统

摘要

一种深水浅层高分辨率多道地震勘探数据传输系统，包括主机、质量控制机、数据交换板、首数字包、从数字包和末端数字包，以及相应的下行命令通道和上行数据通道，其特征是在首数字包与主机之间设有中继器；与主机距离小于150米的每个数字包将数据通过LVDS传送到数据交换板，再通过CPCI总线将数据传递给主机；与主机距离大于150米的每个数字包将数据传输到中继器，由中继器完成数据中继，再通过LRH-PHY5802总线传送到数据交换板，最后通过CPCI总线将数据传递给主机。本发明解决了多道数、距离不等的数据采集、传输、预处理时，传输系统不稳定、不可靠、不能长时间工作的问题。

说明书

技术领域

本发明属于海上地球物理勘探领域，具体涉及一种深水浅层高分辨率多道地震勘探数据传输系统。

背景技术

海上多道地震勘探系统在进行多道数勘探作业时，为了避免因反射波信号长距离传输造成的衰减，不得不使用将信号通过数字包直接转变成数据再进行传输的方式。但是在进行浅层高分辨率多道地震勘探时，由于激发震源间隔小、采样率高，形成了海量数据，在进行高速、稳定传输数据传输时，数字包多级连接由于级数过多、主机与第一个采集数字包的距离远远大于两个数字包之间的距离，造成了传输系统不稳定，从而影响到多道地震的实时数据采集，严重时甚至造成无法实现实时数据采集。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水浅层高分辨率多道地震勘探数据传输系统，以解决海上深水浅层高分辨率多道地震勘探数字缆的海量数据的实时传送问题，弥补现有技术的不足。

本发明在主机数据接口与数字包之间加一个中继器，同时采用多协议实时传输的方法，实现分布式地震数据的实时采集与传输。

本发明在以分级管理的模式下，主机内部通过ARM控制的100M网络总线将接收数据实时发送到另外一台质量控制机，实现双主机系统控制下的实时控制、接收、预处理。在主机数据接口与数字包之间加一个中继器，并在构建的系统下通过如下的两种传输模式来实现地震数据的实时传输：1、数字包和中央控制记录单元主机之间距离小于150米时，数字包之间采用147Mbit/S的低压差分信号传输接口(LVDS)传输的传输控制协议；2、在数字包和中央控制记录单元主机之间距离大于150米时通过中继器采用长距离、高速传输协议，即长距离网路物理层5802传送方式。

两种协议在中央控制单元用FPGA硬件实现控制逻辑和核心算法，进行解释和转换。数传协议均为公知自定义协议、使用以太网的物理层芯片作为采集数据双绞线传输的信号驱动，借鉴以太网的思想，用FPGA实现物理层的数据转发，保证多种协议无缝连接，确保数传稳定可靠。

本发明解决了多道数、距离不等的数据采集、传输、预处理时，传输系统不稳定、不可靠、不能长时间工作的问题，还能够进一步简化系统管理流程，使各个部分的软件程序得到最大精简，可设计最适合各个部分的软、硬件系统，从而提升了整个系统的稳定性，使数字拖缆系统更好地满足海上施工要求，获得较高的经济效益。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明不通过中继器数据状态传输示意图。

图3为本发明通过中继器数据状态传输示意图。

图4为本发明的命令流水线示意图。

其中，1、主机；2、质量控制机；3、数据交换板；4、中继器；5、首数字包；6、从数字包；7、末端数字包；8、网络总线；9、CPCI总线；10、RS232标准串口；11、LRH-PHY5802总线；12、RS485总线；13、低压差分信号传输接口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来进一步说明本发明。

如图1所示，本发明包括：主机1、质量控制机2、数据交换板(SIE)3、中继器4、首数字包(DAMi)5、多个从数字包(DAMi)6、末端数字包(DAMi)7。针对不同功能，在模块内部设定了各自的已知行为模型及其之间的数据交换通讯协议。

主机1与数据交换板3的数据传输采用CPCI总线(COMPACTPCI)9，通过背板CPCI总线9，数据交换板3将数据传递到主机1，同时通过RS232标准串口10接收主机1系统软件的控制和配置信息下传。当主机1与末端数字包7间距大于150米，为了保证数据和状态参数上传的可靠，由中继器4完成对接收到的数据中继，再通过LRH-PHY5802总线11长距离以太网完成数据和状态的上传；中继器4通过RS485总线12接收主机命令，通过低压差分信号传输接口(LVDS)13与每个数字包(首数字包5、从数字包6和末端数字包7)完成下发命令和接收采集数据、状态。当主机1与末端数字包7间距小于150米，每个数字包直接通过低压差分信号传输接口(LVDS)13将数据、状态参数上传到数据交换板3，而数据交换板3下传的命令也通过低压差分信号传输接口(LVDS)13完成。

硬件系统总体方案决定了该系统数据传输存在三个逻辑通道：下行命令通道、上行数据通道和上行状态通道。为了实现数字包双向可交换，同时为了使得数字包结构设计简单，总体方案将这三个逻辑数据通道整合成两个对等的物理通道来实现，这意味着从物理实现上看，只存在两个通道，即：下行命令通道和上行状态数据通道。

1、命令传输通道下行命令通道包括：主机1与数据交换板3的命令传输协议采用标准PCI总线协议，主机1系统软件通过RS232标准串口10将控制和配置信息下传到数据交换板3，然后通过专用的命令通道进行传输，可与数据传输同步双工进行，下行命令传输到每一个数字包(从设备)都分成两路，一路直接下传，另一路进行本地解析(图4)。命令协议包括：起始位：设备地址：命令号：参数长度：参数列表：停止位。上述参数采用公知标准。

2、数据状态传输通道上行数据和状态传输通道包括：当主机1与末端数字包7间距小于150米，直接通过低压差分信号传输接口LVDS 13将数据从数字包传送到数据交换板3，再由CPCI总线9将数据传递给主机1(图2)。

由于传输延迟，数据传输采用流水线的方式。主机1发出的数据传输命令到达每个数字包的时间由近及远逐渐增加，每个数字包在收到该命令后，立即将本地数据和状态上传至上一级数字包，本地数据上传结束以后，才将后级数字包的数据上传，通过传输延迟控制数据序列，并用设备地址加以检验。数据协议包括：起始位：设备地址：帧类型：数据净荷：校验位：停止位。上述参数采用公知标准。上述参数采用公知标准。

当主机1与末端数字包7间距大于150米时，在首数字包5与主机1之间设置的中继器4接收与主机1间距大于150米的从数字包6和末端数字包7的数据，数字包将数据和参数传输到中继器4后，由中继器4完成对接收到的数据中继，再通过LRH-PHY5802总线11传送到数据交换板3，再通过CPCI总线9将数据传递给主机1(图3)。

通过上述的系统，本发明解决了多道数、距离不等的数据采集、传输、预处理时，传输系统不稳定、不可靠、不能长时间工作的问题，还能够进一步简化系统管理流程，使各个部分的软件程序得到最大精简，可设计最适合各个部分的软、硬件系统，从而提升了整个系统的稳定性。