一种基于无线数据传输的分布式电极智能转换装置

摘要

本发明公开了一种基于无线数据传输的分布式电极智能转换装置，包括无线数据传输分布式电法仪主机、若干个无线数据传输电极、分布式电缆和供电电源；所述供电电源通过所述分布式电缆连接所述无线数据传输分布式电法仪主机和所述若干个无线数据传输电极，所述无线数据传输分布式电法仪主机和所述若干个无线数据传输电极无线连接。本发明可精确的调整工作管研磨抛光时的横向和纵向的位置以及工作管研磨的角度，使研磨抛光出的工作管的精度大大提高，同时效果更加优良。本发明满足了电法勘探分布式主机与中继装置实现无线数据和指令传输要求，同时减轻了电缆和主机重量的同时，提高了仪器的可靠性和数据的准确性。

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，具体涉及一种基于无线数据传输的分布式电极智能转换装置。

背景技术

电阻率成像技术的研究随着科学的发展和找矿的需要日臻完善，已从第一代发展到第四代。当前，电阻率采集系统以串行方式进行数据采集，数据传输与存储由主机完成，典型系统可分为集中式和分布式。第一至第三代电阻率成像仪器基本采用集中式，即将几十根电极通过多芯电缆连接到一个转换箱上，转换箱再根据需要选择电极进行测量。进入二十一世纪，出现了多通道的分布式高密度电阻率仪器，随着通信技术的进步，无线分布式电法仪已成为新的发展方向。

传统的集中式和分布式电法勘探所用电缆包含：高压供电、直流低压供电、模拟量信号传输等，以30道电法仪器为例，包含：高压供电2芯、直流低压供电2芯、模拟量信号传输30芯，共34芯。电缆的体积和重量严重影响了野外工作的效率，同时模拟信号远距离的传输也降低了信号的有效性。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于无线数据传输的分布式电极智能转换装置，满足电法勘探分布式主机与中继装置实现无线数据和指令传输的要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于无线数据传输的分布式电极智能转换装置，包括无线数据传输分布式电法仪主机、若干个无线数据传输电极、分布式电缆和供电电源；所述供电电源通过所述分布式电缆连接所述无线数据传输分布式电法仪主机和所述若干个无线数据传输电极，所述无线数据传输分布式电法仪主机和所述若干个无线数据传输电极无线连接。

所述无线数据传输分布式电法仪主机包括依次连接的第一核心处理器、第一无线数据传输模块和第一天线。

所述若干个无线数据传输电极包括第二核心处理器及与之连接的第二无线数据传输模块、数据存储器、模数转换器和若干个继电器，所述第二无线数据传输模块连接有第二天线。

所述分布式电缆为四芯，包括正向高压供电线、负向高压供电线、正向48V直流供电线和负向48V直流供电线。

所述第一核心处理器包括第一单片机LPC1788；所述第一无线数据传输模块包括型号为E32-DTU-1W处理芯片。

所述第二核心处理器包括第二单片机LPC1788，所述第二无线数据传输模块包括第二单片机E32-DTU-1W，所述数据存储器包括信号为NANDFLASHK9F5608U0D的芯片，模数转换器的芯片型号为ADS127L01。

所述第一单片机LPC1788的引脚F15连接所述第一单片机E32-DTU-1W F17的引脚RXD，所述第一单片机LPC1788的引脚F17连接所述第一单片机E32-DTU-1W F17的引脚TXD；所述第一单片机E32-DTU-1W和第一天线通过BNC接头连接。

所述第二单片机LPC1788的引脚F15连接所述第二单片机E32-DTU-1W F17的引脚RXD，所述第二单片机LPC1788的引脚F17连接所述第二单片机E32-DTU-1W F17的引脚TXD；所述第二单片机E32-DTU-1W和第二天线通过BNC接头连接；第二核心处理器LPC1788的引脚D0—D7、A19、A20连接到数据存储NANDFLASHK9F5608U0D的引脚I/O0—I/O7、ALE、CLE，第二核心处理器LPC1788的引脚A5、B5、C7、A8连接到模数转换器ADS127L01的引脚20、21、23、22。

所述若干个无线数据传输电极的数量为120个。

所述若干个无线数据传输电极间距为10米，各电极之间由分布式电缆连接。

本发明的有益效果为：由主机通过无线模块向各个电极发送指令，每个电极接到指令后完成状态转换并进行数据模数转换，采集到的数据存贮在片外存储器中，当电极处于未被选中工作时通过无线数据传输方式将数据主机，满足了电法勘探分布式主机与中继装置实现无线数据和指令传输要求，同时减轻了电缆和主机重量的同时，提高了仪器的可靠性和数据的准确性。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的无线数据传输分布式电法仪主机示意图；

图3为本发明具体实施例的无线数据传输电极示意图；

图4为本发明具体实施例的分布式电缆结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

一种基于无线数据传输的分布式电极智能转换装置，它包括：无线数据传输分布式电法仪主机和无线数据传输电极，分布式电缆。主机通过无线模块向电极发送状态转换命令，智能电极通过继电器进行状态转换实现供电和采集之间的切换；信号采集完成后，电极将数据存储到片外存储器中，在闲时通过无线模块将数据传回电法仪。

无线数据传输分布式电法仪主机包括第一核心处理器，简称U1，型号为LPC1788、第一无线数据传输模块，简称U2，型号为E32-DTU-1W，第一天线；无线数据传输电极包括第二核心处理器，简称U3，型号为LPC1788，第二无线数据传输模块，简称U4，型号为E32-DTU-1W，第二天线，数据存储器，简称U5，型号为 NANDFLASHK9F5608U0D，模数转换器，简称U6，型号为ADS127L01，四个继电器，分别为继电器-状态A，简称U7，继电器-状态B，简称U8、继电器-状态M，简称U9，继电器-状态N，简称U10；分布式电缆总共四芯，包括正向高压供电、负向高压供电、48V直流供电+、48V直流供电-；

U1的引脚F15、F17连接到U2的引脚RXD、TXD，U2与第一天线通过BNC接头连接；U3的引脚D0—D7、A19、A20连接到U5的引脚I/O0—I/O7、ALE、CLE，U3与U6之间通过SPI串行通信总线连接，U3的引脚A5（MISO）、B5（MOSI）、C7（SSL）、A8（CLK）连接到U6的引脚20、21、23、22，U33的引脚C15、B14、A13、C10分别连接U7、U8、U9、U10；

无线数据传输分布式电法仪主机的第一核心处理器（U1，LPC1788）通过引脚F15传输状态转换命令到第一无限传输模块（U2，E32-DTU-1W）的引脚RXD，U2将接收的状态转换命令通过BNC接头连接的第一天线发送。无线数据传输电极将接收到的无线数据传输分布式电法仪主机发送的状态转换命令传输到BNC接头连接的第二无限传输模块（U4，E32-DTU-1W），U4通过引脚TXD将接收的状态转换命令传输到第二核心处理器（U3，LPC1788）的引脚F17 ，U3识别命令并向引脚C15、B14、A13、C10传输相应电平到继电器-状态A（U7)、继电器-状态B（U8)、继电器-状态M（U9)、继电器-状态N（U10)，实现该无线数据传输电极供电和采集之间的切换；

无线数据传输分布式电法仪主机的第一核心处理器（U1， LPC1788）与无线数据传输电极的第二核心处理器（U3，LPC1788）之间通过第一无线数据传输模块（U2，E32-DTU-1W）和第一天线、第二天线和第二无线传输模块实现无线数据传输。信号采集时所获取的模拟信号通过模数转换器(U6， ADS127L01)转换为数字信号，通过SPI串行通信总线的MISO，即模数转换器（U6，ADS127L01)的引脚20传输到第二核心处理器（U3，LPC1788）的引脚A5，信号采集完成后，U3通过引脚D0—D7八位数据总线连接数据存储器（U5，NANDFLASHK9F5608U0D)的引脚I/O0—I/O7发送此次信号采集所获取的所有数字信号并保存在U5，U3在闲时读取保存在U5的数据，通过无线数据传输电极的第二无线数据传输模块（U3，E32-DTU-1W）和第二天线发送给无线数据传输分布式电法仪主机。

第一核心处理器和第二核心处理器，选择型号为LPC1788，是基于 ARM Cortex-M3内核的微控制器，适用于要求高度集成和低功耗的嵌入式场合，LPC1788 操作频率可达120MHz，具有三级流水线和哈佛（Harvard）结构，带独立的本地指令和数据总线以及用于外设的第三条总线。

模数转换器ADS127L01（U6）是一款24 位Δ-Σ 模数转换器(ADC)，其数据速率最高可达512kSPS。该器件兼具出色直流精度和卓越交流性能。高阶、斩波稳定调制器在低带内噪声条件下实现极低漂移。片上抽取滤波器抑制调制器带外噪声，除低延迟滤波器外，ADS127L01 还提供多个纹波小±0.00004dB 的宽带滤波器以及在奈奎斯特速率下实现-116dB 阻带衰减的选项。

本实施例所用无线数据传输电极有120个，电极间距为10米，各电极之间由分布式电缆连接，分布式电缆由无线数据传输分布式电法仪主机引出。分布式电缆仅需承担高压和供电功能，减轻了电缆和主机重量。本发明的数据和指令传输的是无线模块，避免了过长电缆的模拟信号传输带来的误差，提高了仪器的可靠性和数据的准确性。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。