專利名稱:一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由瞬變電磁接收機(jī)與發(fā)射機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)和手持式操作終端構(gòu)成。手持式操作終端運(yùn)行用戶操作界面軟件并通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與瞬變電磁接收機(jī)、發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)交互；用戶操作界面軟件采用LabVIEW設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及采集電磁數(shù)據(jù)的處理和顯示；本實(shí)用新型提供了一種不同于現(xiàn)有電磁探測儀一體化設(shè)計(jì)的操作平臺(tái)，采用平板電腦等便攜式手持式操作終端可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的通信、控制及數(shù)據(jù)顯示，用戶操作界面軟件以“圖形化”的語言代替了文本式的語言編程，減少硬件投入，簡化了人機(jī)交互的復(fù)雜度，提高了數(shù)據(jù)處理的速度，測量結(jié)果直觀顯示，操作方便快捷。
【專利說明】一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及地球物理探測儀器儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、工程、環(huán)境、災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查中。目前，在電磁探測領(lǐng)域，瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要對(duì)在不同環(huán)境下采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、保存和復(fù)雜的算法分析，有時(shí)還需要對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、繪圖、打印等，現(xiàn)有儀器多采用液晶顯示屏作為用戶界面，其功耗大、體積重、成本造價(jià)昂貴、功能單一、無法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等弊端，已經(jīng)不能滿足實(shí)際測量工作中多樣性、多功能及便攜性的需要。因此，友好便捷、功能更強(qiáng)的操作終端及用戶操作界面軟件是電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展所必不可少的一部分。虛擬儀器技術(shù)是隨著PC技術(shù)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器控制、測試測量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的用戶操作界面軟件在組成和改變儀器的功能和技術(shù)性能方面具有極大的靈活性與經(jīng)濟(jì)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在手持式操作終端(如平板電腦)上實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬變電磁接收機(jī)的參數(shù)設(shè)置及采集電磁數(shù)據(jù)的處理和顯不O
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:提供了一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由瞬變電磁接收機(jī)與發(fā)射機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)和手持式操作終端構(gòu)成；所述的瞬變電磁接收機(jī)與發(fā)射機(jī)通過所述的無線網(wǎng)絡(luò)與所述手持式操作終端之間進(jìn)行通信。
[0005]以上所述的無線網(wǎng)絡(luò)支持藍(lán)牙、W1-Fi兩種無線通信鏈路。
[0006]以上所述的手持式操作終端采用是便攜式移動(dòng)終端，便于在野外實(shí)地作業(yè)時(shí)快速移動(dòng)和隨身攜帶。
[0007]以上所述的手持式操作終端采用的便攜式移動(dòng)終端是平板電腦。
[0008]以上所述手持式操作終端平臺(tái)軟件是Windows操作系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010]1、本實(shí)用新型采用虛擬儀器技術(shù)，建立圖形化的“虛擬”操作面板，來實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制、顯示、通信等功能，使儀器變得更加易用；同時(shí)，操作平臺(tái)界面友好，功能全面，具有很強(qiáng)的實(shí)用性；
[0011]2、本實(shí)用新型提供了一種不同于現(xiàn)有電磁探測儀一體化設(shè)計(jì)的操作平臺(tái)，操作平臺(tái)所依托的上位機(jī)選擇平板電腦等手持式操作終端，便于在野外實(shí)地作業(yè)時(shí)快速移動(dòng)和隨身攜帶；
[0012]3、本實(shí)用新型的無線網(wǎng)絡(luò)支持藍(lán)牙、W1-Fi兩種通信模式，用戶可根據(jù)實(shí)際需求，在不改變操作界面的條件下，選擇不同的通信模式實(shí)現(xiàn)手持式操作終端與瞬變電磁接收機(jī)的數(shù)據(jù)交互。

【附圖說明】

[0013]圖1為本實(shí)用新型基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的用戶操作界面主界面控件功能框圖。
[0015]圖3為本實(shí)用新型基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的用戶操作界面軟件工作流程圖示意圖一。
[0016]圖4為本實(shí)用新型基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的用戶操作界面軟件工作流程圖不意圖二。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及創(chuàng)作特性更加清楚明白，下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018]如圖1所示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由瞬變電磁接收機(jī)與發(fā)射機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)和手持式操作終端構(gòu)成，瞬變電磁接收機(jī)實(shí)現(xiàn)多路電磁信號(hào)的高精度采集；發(fā)射機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種電磁勘探信號(hào)波形的發(fā)射；手持式操作終端運(yùn)行用戶控制界面軟件并通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與瞬變電磁接收機(jī)的數(shù)據(jù)交互，用戶操作界面軟件采用LabVIEW設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及采集電磁數(shù)據(jù)的處理和顯示；無線網(wǎng)絡(luò)可支持藍(lán)牙、W1-Fi兩種通信模式；手持式操作終端為平板電腦，平板電腦采用的平臺(tái)軟件是Windows操作系統(tǒng)，在本實(shí)施例中，平板電腦的具體型號(hào)為微軟Surface 2 ;終端運(yùn)行的用戶操作界面軟件采用LabVIEW設(shè)計(jì)。
[0019]瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集前，需要對(duì)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的測量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，LabVIEff軟件中主界面的用戶參數(shù)命令設(shè)置控件主要采用下拉菜單的形式和數(shù)據(jù)直接輸入框。發(fā)射機(jī)需要設(shè)置的命令參數(shù)有:波形選擇，發(fā)射頻率，占空比，頻數(shù)設(shè)定；接收機(jī)需要設(shè)置的參數(shù)有:通道選擇，采樣頻率，采樣點(diǎn)數(shù)，疊加次數(shù)，信號(hào)增益，系統(tǒng)調(diào)零。下拉菜單中包含可供用戶選擇的參數(shù)，根據(jù)需要，用戶可以選擇相應(yīng)的參數(shù)。參數(shù)設(shè)置完畢后按統(tǒng)一的命令格式下發(fā)至瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其控制功能。
[0020]數(shù)據(jù)處理模塊可以方便地對(duì)瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在不同環(huán)境下采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、顯示、保存，同時(shí)可以完成對(duì)歷史采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行重現(xiàn)和反演算法分析。數(shù)據(jù)處理完成將采集的電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行解算成真實(shí)電壓值；數(shù)據(jù)顯示用于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，本實(shí)用新型操作平臺(tái)采用三種方式顯示，包括一維數(shù)組、二維波形圖、調(diào)用Matlab對(duì)數(shù)坐標(biāo)；數(shù)據(jù)保存完成對(duì)界面設(shè)置的參數(shù)和處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行完整的保存，便于事后的分析和參考；數(shù)據(jù)重現(xiàn)完成將保存的命令參數(shù)重現(xiàn)和歷史保存的數(shù)據(jù)以波形的形式重現(xiàn)；數(shù)據(jù)反演完成對(duì)電磁探測儀采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的反演算法后以波形顯示。
[0021]根據(jù)與瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)際通信的需求，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)支持兩種無線通信模式，包括藍(lán)牙通信、W1-Fi通信。利用藍(lán)牙通信實(shí)現(xiàn)與儀器的近距離無線數(shù)據(jù)傳輸，利用W1-Fi實(shí)現(xiàn)在野外實(shí)地測量環(huán)境中與儀器的遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0022]如圖2所示本實(shí)用新型的用戶操作界面軟件主界面控件功能框圖，包括開始工作、停止工作、啟動(dòng)采集、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)重現(xiàn)、數(shù)據(jù)反演、用戶幫助和退出系統(tǒng)，“用戶幫助”按鍵幫助用戶熟悉本實(shí)用新型的工作流程，“退出系統(tǒng)”按鍵將退出整個(gè)操作平臺(tái)。主界面是頂層界面，相應(yīng)的按鍵控件實(shí)現(xiàn)各功能的模塊化管理，程序運(yùn)行時(shí)，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕即可進(jìn)入相應(yīng)的功能模塊，給用戶提供一個(gè)直觀的操作界面。
[0023]如圖3和圖4分別所示的本實(shí)用新型用戶操作界面軟件工作流程圖示意圖一與示意圖二，其具體工作流程如下:
[0024](I)開啟手持式操作終端，打開瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的用戶操作界面軟件，運(yùn)行該軟件；
[0025](2)根據(jù)實(shí)際需要，選擇手持式操作終端與瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的通信模式；
[0026](3)點(diǎn)擊“開始工作”按鍵，等待“設(shè)備工作狀態(tài)”指示燈亮起后，根據(jù)用戶對(duì)話框提示設(shè)置發(fā)射機(jī)和接收機(jī)及測量參數(shù)；
[0027](4)參數(shù)設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊“啟動(dòng)采集”按鍵，手持式操作終端無線通信模塊將用戶設(shè)置的參數(shù)發(fā)送至儀器，接收機(jī)開始采集數(shù)據(jù)；
[0028](5)采集完成，接收機(jī)將采集的數(shù)據(jù)打包發(fā)送至手持式操作終端；
[0029](6)點(diǎn)擊選項(xiàng)卡選擇數(shù)據(jù)采集界面，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”按鍵，采集后經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)顯示到該界面區(qū)；
[0030](7)點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)保存”，用戶在界面設(shè)置的參數(shù)和本次采集的數(shù)據(jù)將以固定的格式保存至用戶設(shè)定路徑下的文件中；
[0031](8)點(diǎn)擊選項(xiàng)卡選擇數(shù)據(jù)重現(xiàn)界面，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)重現(xiàn)”按鍵，歷史保存的參數(shù)命令和數(shù)據(jù)將重現(xiàn)至數(shù)據(jù)重現(xiàn)界面；
[0032](9)點(diǎn)擊選項(xiàng)卡選擇數(shù)據(jù)反演界面，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)反演”按鍵，采集數(shù)據(jù)經(jīng)過反演算法后將顯示至數(shù)據(jù)反演界面；
[0033](10)點(diǎn)擊“停止工作”按鍵，手持式操作終端用戶操作界面軟件將停止與瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信；
[0034](11)點(diǎn)擊“退出系統(tǒng)”按鍵，將退出用戶操作界面軟件。
【權(quán)利要求】
1.一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)由瞬變電磁接收機(jī)與發(fā)射機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)和手持式操作終端構(gòu)成；所述的瞬變電磁接收機(jī)與發(fā)射機(jī)通過所述的無線網(wǎng)絡(luò)與所述手持式操作終端之間進(jìn)行通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的無線網(wǎng)絡(luò)支持藍(lán)牙、W1-Fi兩種無線通信鏈路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的手持式操作終端采用是便攜式移動(dòng)終端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述的手持式操作終端采用的便攜式移動(dòng)終端是平板電腦。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬儀器的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述手持式操作終端平臺(tái)軟件是Windows操作系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01V3-12GK204287507SQ201420601971
【發(fā)明者】王廣君, 李玥, 曾旭明, 冀連杰, 徐朝玉, 陳曉夢(mèng), 李寧 [申請(qǐng)人]中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）