地球物理勘探数据传输系统中电源站设计

发布时间：2020-07-16 03:03

【摘要】：地球物理勘探通过地球物理相关的仪器,测量地球内部结构和资源分布。对地球内部结构和资源分布的更深了解,使得人类有能力预测一系列的地质灾害,同时可以帮助我们发现石油、天然气、矿石等资源,对于人类发展有着极其重要的意义。人类发明了一系列用于地球物理勘探的方法,推算地下构造。然而随着对地球内部结构推算的更深入和更精确的要求,必须部署更高密度、更高精度的传感器,从而使得数据采集网络变得越来越庞大。多通道瞬变电磁法由于具有更高的空间采样率,对地质空间结构具有更高的解释精度,己经成为瞬变电磁法的发展趋势。瞬变电磁法多通道的拓展对数据传输系统,无论是对大量分布传感器的命令管理还是传感器数据的回传都提出了一系列的挑战。为了解决由数据中心直接管理大规模数据采集网络,随着传感器数目增多而面临的瓶颈问题,必须要设计一种分层次的分布式中心网络,能够使得数据中心知晓传输系统的每个细节,却不需要直接的管理数据传输系统的所有传感器单元。数据中心只需要管理有限的几个下级单元,然后通过这些下级单元便可以管理整个数据传输网络。本实验室己经根据地球物理勘探在低功耗、高数据率等方面的的要求,结合瞬变电磁法的拓扑特点,设计了一套分层次的分布式数据传输系统。该系统对大量分布的数据采集站体采用分区域管理的方式,赋予下级站体交叉站、电源站一定的管理能力,使得一个下级管理站体管理一个区域的数据采集站体,而数据中心仅仅需要管理有限的几个下级管理站体,使得海量数据采集站体的管理成为可能同时,增强了系统的拓展性和可靠性。这套数据传输系统可以实现对传感器的命令管理和传感器的数据回传。随着数据传输系统规模的扩展,原先设计的电源站已经不能满足数据传输系统的要求。数据传输系统对电源站在可靠性、低功耗、数据率等方面都提出了新的需求。本文针对数据传输系统对电源站在可靠性、低功耗、数据率等方面提出的新需求,实现电源站低功耗模式和低功耗唤醒功能,使得空闲时的电源站可以进入低功耗模式并可以随时唤醒,低功耗模式的电源站功耗仅为原先的13%左右。针对需要充分利用百兆链路带宽的功能,设计新的数据传输机制,使得电源站的百兆以太网链路可以实现满速率传输。针对电源站单个端口下需要同步150个采集站时钟频率的需求,设计新的采集站时钟同步机制。解决了串联采集站增多而导致的同步方案失效的问题。并针对电源站自身的特点,满足了电源站链路检测、异常报警、中继站等特色需求。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631;TM46
【图文】：

图１．１系统简要拓扑图逡逑

图３．邋１电源站时钟频率与ＧＰＳ同步框图逡逑ＭＣＵＧＰＳ，ＭＣＵ一，逡逑

图３．邋２电源站同步帧产生框图逡逑ｍ逡逑

【参考文献】

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本文编号：2757426