一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置及方法，它包括系統(tǒng)主機(jī)同步裝置、發(fā)射機(jī)同步裝置和電測子站同步裝置，以ARM7數(shù)字處理器為核心控制，并接收GPS接收機(jī)輸出的國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖信號，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主機(jī)控制發(fā)射機(jī)在供電后多個(gè)電測子站的同步采集。同步裝置由主機(jī)、發(fā)射機(jī)和電測子站上的ARM7控制器通過串口控制GPS接收機(jī)接收秒脈沖信號，并與計(jì)數(shù)器相連形成同步秒信號。同時(shí)主機(jī)的ARM7處理器通過定時(shí)器控制發(fā)射機(jī)的正負(fù)供電方時(shí)間，并向電測子站發(fā)送電阻率采集指令，保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供電N秒（可通過主機(jī)自行設(shè)定）后，各電測子站同步采樣。提高了電測裝置的采集數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。
【專利說明】—種四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電阻率成像技術(shù)的研究隨著科學(xué)的發(fā)展和找礦的需要日臻完善，已從第一代發(fā)展到第四代。當(dāng)前，電阻率采集系統(tǒng)以串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)由主機(jī)完成，典型系統(tǒng)可分為集中式和分布式。第一至第三代電阻率成像儀器基本采用集中式，即將幾十根電極通過多芯電纜連接到一個(gè)轉(zhuǎn)換箱上，轉(zhuǎn)換箱再根據(jù)需要選擇電極進(jìn)行測量。進(jìn)入二十一世紀(jì)，出現(xiàn)了多通道的分布式高密度電阻率儀器。
[0003]電阻率成像技術(shù)是自然地質(zhì)災(zāi)害和地下污染物勘查的有效技術(shù)手段之一。但現(xiàn)有的二維和三維電阻率成像系統(tǒng)因同步管理電極數(shù)量少，難以在自然地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和地下污染物勘查過程中提供及時(shí)、準(zhǔn)確的地下目標(biāo)體電性信息的變化，使電阻率法勘探在該領(lǐng)域發(fā)揮的作用受到限制。因此，開發(fā)能對地下目標(biāo)體電性數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、大面積、準(zhǔn)確測量的四維電阻率成像技術(shù)已成為電阻率成像儀器的主要發(fā)展方向。
[0004]傳統(tǒng)電法儀器采用高精度恒溫石英晶體振蕩器提供高精度時(shí)鐘，但在實(shí)際應(yīng)用中受場地、距離等條件限制，而且晶體振蕩器會(huì)有時(shí)間累積誤差，而利用GPS的高精度時(shí)鐘和秒脈沖信號，可以很好地解決時(shí)間同步問題，無時(shí)間累積誤差，可以應(yīng)用于四維電阻率采集系統(tǒng)中，使其成為自然地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和地下污染物勘查的有效技術(shù)手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種能滿足四維電阻率成像系統(tǒng)中系統(tǒng)主機(jī)、發(fā)射機(jī)和電子子站實(shí)現(xiàn)同步的四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置及方法。
[0006]本發(fā)明四維電阻率成像系統(tǒng)，如圖1所示，由主機(jī)、發(fā)射機(jī)、電測子站和智能電極組成。其中，主機(jī)通過電纜控制發(fā)射機(jī)的正向供高壓電、停止供電和負(fù)向供高壓電三種狀態(tài)轉(zhuǎn)換；主機(jī)通過CAN總線與各電測子站相連控制各電測子站采集和傳輸數(shù)據(jù)；發(fā)射機(jī)通過供電電纜與子站相連并連接到各智能電極上，主機(jī)通過電測子站的485總線控制各智能電極的供電電極和測量電極兩種狀態(tài)切換。整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序圖如圖5所示。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案之一:一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，包括系統(tǒng)主機(jī)同步裝置、發(fā)射機(jī)同步裝置和電測子站同步裝置，所述系統(tǒng)主機(jī)同步裝置為:主機(jī)GPS接收機(jī)Ul的信號通過輸出端兩個(gè)引腳1、2號連接主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)串行接口 75、76號引腳，將UTC時(shí)間信息輸入主機(jī)ARM7處理器U2 ;主機(jī)ARM7處理器U2的四個(gè)GPIO 口 4、5、6、8號引腳連接主機(jī)計(jì)數(shù)器U4的輸入端四個(gè)引腳1、9、10、15號，主機(jī)計(jì)數(shù)器U4的四個(gè)輸出引腳
2、3、6、7號分別連接電測子站ARM7處理器U6的四個(gè)GPIO 口 23、25、32、33號引腳和發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的四個(gè)GPIO 口 23、25、32、33號引腳，當(dāng)主機(jī)計(jì)數(shù)器U4計(jì)數(shù)減到O時(shí)，則發(fā)出一個(gè)起始脈沖電平控制電測子站ARM7處理器U6、發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8開始工作。通信模塊U7的兩個(gè)引腳3、4號連接主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號，通信模塊U7的另兩個(gè)引腳6、7號連接電測子站ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號，電測子站ARM7處理器U6和主機(jī)ARM7處理器U2之間通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)主機(jī)ARM7處理器U2通過GPIO 口連接液晶屏U5、鍵盤U9等外設(shè)模塊。
[0008]優(yōu)選:所述發(fā)射機(jī)同步裝置，發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的兩個(gè)引腳6、7號與主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號連接，發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8接收到主機(jī)ARM7處理器U2傳輸?shù)墓╇娭噶詈?，通過發(fā)射機(jī)GPS接收機(jī)UlO輸出端1、2號連接發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的兩個(gè)串行接口 75、76號引腳輸入U(xiǎn)TC時(shí)間信息，發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的四個(gè)GPIO 口 4、5、6、8號引腳連接發(fā)射機(jī)計(jì)數(shù)器U12輸入端的四個(gè)引腳1、9、10、15號，發(fā)射機(jī)計(jì)數(shù)器U12的四個(gè)輸,屮,引腳2、3、6、7號一路連梓豐機(jī)ARM7處理器U2的四個(gè)GPIO 口 23、25、32、33號引腳，控制發(fā)射機(jī)處理器U8開始供電，另一路與正向高壓模塊U13和負(fù)向高壓模塊U14相連。根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)正向供電、斷電和反向供電之間的切換。
[0009]所述電測子站同步裝置，電測子站ARM7處理器U6和主機(jī)ARM7處理器U2之間通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)電測子站ARM7處理器U6接收到主機(jī)ARM7處理器U2發(fā)送的采集命令后，電測子站GPS接收機(jī)U15輸出端1、2連接電測子站ARM7處理器U6的兩個(gè)串行接口 75、76號引腳輸入U(xiǎn)TC時(shí)間信息，電測子站ARM7處理器U6的四個(gè)GPIO 口 4、5、6、8號引腳連接電測子站計(jì)數(shù)器U17的輸入端四個(gè)引腳1、9、10、15號，電測子站計(jì)數(shù)器U17的四個(gè)輸出引腳2、3、6、7號連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器U18和電極控制器U19，電測子站ARM7處理器U6的一個(gè)引腳23號連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器U18的一個(gè)引腳29號。
[0010]當(dāng)電測子站計(jì)數(shù)器U17計(jì)數(shù)減到0時(shí)，開始采集電位信號，電測子站ARM7處理器U6的兩個(gè)引腳64、66號連接通信模塊U7的兩個(gè)引腳6、7號，通信模塊U7的另外兩個(gè)引腳3、4號連接主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號。電測子站ARM7處理器U6和主機(jī)ARM7處理器U2之間通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案之二:一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步方法，采用主機(jī)同步裝置、發(fā)射機(jī)同步裝置和電測子站同步裝置，以ARM7數(shù)字處理器為核心控制，并接收GPS接收機(jī)輸出的國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖信號，實(shí)現(xiàn)各部分之間的同步。
[0012]優(yōu)選:
(1)主機(jī)同步裝置的主機(jī)GPS接收機(jī)Ul輸出的UTC時(shí)間信息輸入主機(jī)ARM7處理器U2，主機(jī)ARM7處理器U2通過主機(jī)計(jì)數(shù)器U4控制電測子站ARM7處理器U6、智能電極和發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8工作狀態(tài)，并通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)與電測子站ARM7處理器U6之間的數(shù)據(jù)傳輸；
(2)發(fā)射機(jī)同步裝置接收到主機(jī)ARM7處理器U2傳輸?shù)墓╇娭噶詈螅邮瞻l(fā)射機(jī)GPS接收機(jī)UlO輸出的UTC時(shí)間信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間參數(shù)實(shí)現(xiàn)正向供電、斷電和反向供電之間的切換；
(3)電測子站同步裝置接收到主機(jī)ARM7處理器U2傳輸?shù)牟杉詈?，接收電測子站GPS接收機(jī)U15輸出的UTC時(shí)間信息，并開始采集電位信號，采集完成后通過通信模塊U7完成與主機(jī)ARM7處理器U2之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選:主機(jī)通過CAN總線與各電測子站相連控制各電測子站采集和傳輸數(shù)據(jù)；發(fā)射機(jī)通過供電電纜與子站相連并連接到各智能電極上，主機(jī)通過電測子站的485總線控制各智能電極的供電電極和測量電極兩種狀態(tài)切換:
①首先由主機(jī)向發(fā)射機(jī)和電測子站的ARM7處理器發(fā)送接收GPS時(shí)間指令；
②然后主機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送正向供電指令，并控制第一臺(tái)電測子站I所連接的第一臺(tái)第一個(gè)智能電極1-1轉(zhuǎn)換為供電模式；通過供電電纜與發(fā)射機(jī)相連，向大地供正向800伏以上聞壓電；
③同時(shí)向所有電測子站發(fā)送采集指令，其余智能電極轉(zhuǎn)換為測量模式，測量大地電
位；
④經(jīng)過某一時(shí)間Tl后，主機(jī)向各所有電測子站發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，所有電測子站電測子站通過GPS接收機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖定時(shí)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸回主機(jī)，主機(jī)確認(rèn)接收完畢所有電測子站的數(shù)據(jù)后，向發(fā)射機(jī)發(fā)送停止供電指令；經(jīng)過5±1秒時(shí)間T2后，主機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送反向供 電指令；
⑤重復(fù)上述過程直至發(fā)射機(jī)停止供電，完成第一臺(tái)第一個(gè)智能電極1-1轉(zhuǎn)換供電的采集過程；
⑥通過主機(jī)控制，采用上述電極逐個(gè)單點(diǎn)供電，其余電極測量其余電極測量的全采集過程，完成各智能電極1-2、1-3……16-16轉(zhuǎn)換供電的采集過程，即實(shí)現(xiàn)了四維電阻率成像系統(tǒng)的同步測量。
[0014]本發(fā)明以ARM7數(shù)字處理器為核心控制，并接收GPS接收機(jī)輸出的國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖信號，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主機(jī)控制發(fā)射機(jī)在供電后多個(gè)電測子站的同步采集。同步裝置由主機(jī)、發(fā)射機(jī)和電測子站上的ARM7控制器通過串口控制GPS接收機(jī)接收秒脈沖信號，并與計(jì)數(shù)器相連形成同步秒信號。同時(shí)主機(jī)的ARM7處理器通過定時(shí)器控制發(fā)射機(jī)的正負(fù)供電方時(shí)間，并向電測子站發(fā)送電阻率采集指令，保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供電N秒(可通過主機(jī)自行設(shè)定)后，各電測子站同步采樣。提高了電測裝置的采集數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明四維電阻率成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中主機(jī)部分同步裝置示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中發(fā)射機(jī)部分同步裝置示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中電測子站部分同步裝置示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中采集過程時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚，完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。因此，本發(fā)明的范圍并不限于下述實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1:
結(jié)合附圖對實(shí)例I作進(jìn)一步說明:
圖1中，以I臺(tái)主機(jī)控制I臺(tái)發(fā)射機(jī)和16個(gè)電測子站，每個(gè)子站連接16個(gè)智能電極為例。主機(jī)通過電纜控制發(fā)射機(jī)的正向供高壓電、停止供電和負(fù)向供高壓電三種狀態(tài)轉(zhuǎn)換；主機(jī)通過CAN總線與各電測子站相連控制各電測子站采集和傳輸數(shù)據(jù)；發(fā)射機(jī)通過供電電纜與子站相連并連接到各智能電極上，主機(jī)通過電測子站的485總線控制各智能電極的供電電極和測量電極兩種狀態(tài)切換。實(shí)現(xiàn)1-1號電極供電，其余電極測量；1_2號電極供電；……16-16號電極供電，其余電極測量其余電極測量的全采集過程。
[0022]圖2中，四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，包括系統(tǒng)主機(jī)同步裝置、發(fā)射機(jī)同步裝置和電測子站同步裝置，各部分的ARM7數(shù)字處理器控制GPS接收器，輸出與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)(UTC )誤差〈I U s的秒脈沖，通過的串口讀取輸出的UTC時(shí)間信息，其格式為時(shí)分秒(hhmmss) ?并把這一數(shù)據(jù)送到計(jì)數(shù)器當(dāng)中，同時(shí)對經(jīng)同步的秒信號開始計(jì)數(shù)，一旦當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0時(shí)，則邏輯單元發(fā)出一個(gè)起始脈沖電平，控制各部分開始工作。如果出現(xiàn)GPS短時(shí)失步、衛(wèi)星信號調(diào)整、天線干擾等導(dǎo)致時(shí)鐘信號失真時(shí)，即接收不到I pps秒脈沖和UTC時(shí)間，可以由高精度晶振U3產(chǎn)生同步于I pps秒脈沖的IH z信號代替。
[0023]主機(jī)GPS接收機(jī)Ul的信號通過輸出端兩個(gè)引腳1、2號連接主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)串行接口 75、76號引腳，將UTC時(shí)間信息輸入主機(jī)ARM7處理器U2 ;主機(jī)ARM7處理器U2的四個(gè)GPIO 口 4、5、6、8號引腳連接主機(jī)計(jì)數(shù)器U4的輸入端四個(gè)引腳1、9、10、15號，主機(jī)計(jì)數(shù)器U4的四個(gè)輸出引腳2、3、6、7號分別連接電測子站ARM7處理器U6的四個(gè)GPIO口 23、25、32、33號引腳和發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的四個(gè)GPIO 口 23、25、32、33號引腳，當(dāng)主機(jī)計(jì)數(shù)器U4計(jì)數(shù)減到0時(shí)，則發(fā)出一個(gè)起始脈沖電平控制電測子站ARM7處理器U6、發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8開始工作。通信模塊U7的兩個(gè)引腳3、4號連接主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號，通信模塊U7的另兩個(gè)引腳6、7號連接電測子站ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號，電測子站ARM7處理器U6和主機(jī)ARM7處理器U2之間通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)主機(jī)ARM7處理器U2通過GPIO 口連接液晶屏U5、鍵盤U9等外設(shè)模塊。
[0024]圖3中，發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的兩個(gè)引腳6、7號與主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號連接，發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8接收到主機(jī)ARM7處理器U2傳輸?shù)墓╇娭噶詈?，通過發(fā)射機(jī)GPS接收機(jī)UlO輸出端1、2號連接發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的兩個(gè)串行接口 75、76號引腳輸入U(xiǎn)TC時(shí)間信息，發(fā)射機(jī)ARM7處理器U8的四個(gè)GPIO 口 4、5、6、8號引腳連接發(fā)射機(jī)計(jì)數(shù)器U12輸入端的四個(gè)引腳1、9、10、15號，發(fā)射機(jī)計(jì)數(shù)器U12的四個(gè)輸出引腳2、3、6、7號一路連梓豐機(jī)ARM7處理器U2的四個(gè)GPIO 口 23、25、32、33號引腳，控制發(fā)射機(jī)處理器U8開始供電，另一路與正向高壓模塊U13和負(fù)向高壓模塊U14相連。根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)正向供電、斷電和反向供電之間的切換。
[0025]圖4中，電測子站ARM7處理器U6和主機(jī)ARM7處理器U2之間通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)電測子站ARM7處理器U6接收到主機(jī)ARM7處理器U2發(fā)送的采集命令后，電測子站GPS接收機(jī)U15輸出端1、2連接電測子站ARM7處理器U6的兩個(gè)串行接口 75、76號引腳輸入U(xiǎn)TC時(shí)間信息，電測子站ARM7處理器U6的四個(gè)GPIO 口 4、5、6、8號引腳連接電測子站計(jì)數(shù)器U17的輸入端四個(gè)引腳1、9、10、15號，電測子站計(jì)數(shù)器U17的四個(gè)輸出引腳2、3、6、7號連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器U18和電極控制器U19，電測子站ARM7處理器U6的一個(gè)引腳23號連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器U18的一個(gè)引腳29號。
[0026]當(dāng)電測子站計(jì)數(shù)器U17計(jì)數(shù)減到0時(shí)，開始采集電位信號，電測子站ARM7處理器U6的兩個(gè)引腳64、66號連接通信模塊U7的兩個(gè)引腳6、7號，通信模塊U7的另外兩個(gè)引腳
3、4號連接主機(jī)ARM7處理器U2的兩個(gè)引腳64、66號。電測子站ARM7處理器U6和主機(jī)ARM7處理器U2之間通過通信模塊U7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
[0027]所述器件優(yōu)選為:ARM7處理器采用LPC2290，計(jì)數(shù)器采用74HC193，晶振采用TDK-0SC40MHZ, GPS接收機(jī)的GPS模塊采用⑶_730，通信模塊采用CTM8251。
[0028]結(jié)合附圖1和5，四維電阻率成像系統(tǒng)同步方法:主機(jī)通過CAN總線與各電測子站相連控制各電測子站采集和傳輸數(shù)據(jù)；發(fā)射機(jī)通過供電電纜與子站相連并連接到各智能電極上，主機(jī)通過電測子站的485總線控制各智能電極的供電電極和測量電極兩種狀態(tài)切換:
①首先由主機(jī)向發(fā)射機(jī)和電測子站的ARM7處理器發(fā)送接收GPS時(shí)間指令；
②然后主機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送正向供電指令，并控制第一臺(tái)電測子站I所連接的第一臺(tái)第一個(gè)智能電極1-1轉(zhuǎn)換為供電模式；通過供電電纜與發(fā)射機(jī)相連，向大地供正向800伏以上聞壓電；
③同時(shí)向所有電測子站發(fā)送采集指令，其余智能電極轉(zhuǎn)換為測量模式，測量大地電
位；
④經(jīng)過某一時(shí)間Tl后，主機(jī)向各所有電測子站發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，所有電測子站電測子站通過GPS接收機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖(如=120305表示為12時(shí)03分05秒)定時(shí)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸回主機(jī)，主機(jī)確認(rèn)接收完畢所有電測子站的數(shù)據(jù)后，向發(fā)射機(jī)發(fā)送停止供電指令；經(jīng)過5±1秒時(shí)間T2后，主機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送反向供電指令；
⑤重復(fù)上述過程直至發(fā)射機(jī)停止供電，完成第一臺(tái)第一個(gè)智能電極1-1轉(zhuǎn)換供電的采集過程；` ⑥通過主機(jī)控制，采用上述電極逐個(gè)單點(diǎn)供電，其余電極測量其余電極測量的全采集過程，完成各智能電極1-2、1-3……16-16轉(zhuǎn)換供電的采集過程，即實(shí)現(xiàn)了四維電阻率成像系統(tǒng)的同步測量。
【權(quán)利要求】
1.一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，它包括系統(tǒng)主機(jī)同步裝置、發(fā)射機(jī)同步裝置和電測子站同步裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)主機(jī)同步裝置為:主機(jī)GPS接收機(jī)(Ul)通過輸出端兩個(gè)引腳(1、2)連接主機(jī)ARM7處理器(U2)的兩個(gè)串行接口(75、76)，將UTC時(shí)間信息輸入主機(jī)ARM7處理器(U2 );主機(jī)ARM7處理器(U2 )的四個(gè)GPIO 口( 4、5、6、8 )連接主機(jī)計(jì)數(shù)器(U4)的輸入端四個(gè)引腳(1、9、10、15)，主機(jī)計(jì)數(shù)器(U4)的四個(gè)輸出引腳(2、3、6、7)分別連接電測子站ARM7處理器(U6 )的四個(gè)GPIO 口( 2 3、25、32、33 )和發(fā)射機(jī)ARM7處理器(U8 )的四個(gè)GPIO 口(23、25、32、33);通信模塊(U7)的兩個(gè)引腳(3、4)連接主機(jī)ARM7處理器(U2)的兩個(gè)引腳(64、66)，通信模塊(U7)的另兩個(gè)引腳(6、7)連接電測子站ARM7處理器(U2)的兩個(gè)引腳(64、66)，電測子站ARM7處理器(U6)和主機(jī)ARM7處理器(U2)之間通過通信模塊(U7)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，其特征在于:所述發(fā)射機(jī)同步裝置，發(fā)射機(jī)ARM7處理器(U8)的兩個(gè)引腳(6、7)與主機(jī)ARM7處理器(U2)的兩個(gè)引腳(64、66)連接，發(fā)射機(jī)GPS接收機(jī)(UlO)輸出端(1、2)連接發(fā)射機(jī)ARM7處理器(U8)的兩個(gè)串行接口(75、76號引腳)輸入U(xiǎn)TC時(shí)間信息，發(fā)射機(jī)ARM7處理器(U8)的四個(gè)GPIO 口(4、5、6、8)連接發(fā)射機(jī)計(jì)數(shù)器(U12)輸入端的四個(gè)引腳(1、9、10、15);發(fā)射機(jī)計(jì)數(shù)器(U12)的四個(gè)輸,屮,引腳(2、3、6、7) —路連梓豐機(jī)ARM7處理器(U2)的四個(gè)GPIO 口(23、25、32、33)，另_二M與正向高壓模塊(U13)和負(fù)向高壓模塊(U14)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，其特征在于:所述電測子站同步裝置，電測子站ARM7處理器(U6)和主機(jī)ARM7處理器(U2)之間通過通信模塊(U7)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，電測子站GPS接收機(jī)(U15)輸出端(1、2)連接電測子站ARM7處理器(U6)的兩個(gè)串行接口( 75、76)輸入U(xiǎn)TC時(shí)間信息，電測子站ARM7處理器(U6)的四個(gè)GPIO 口(4、5、6、8號引腳)連接電測子站計(jì)數(shù)器(U17)的輸入端四個(gè)引腳(1、9、10、15)，電測子站計(jì)數(shù)器(U17)的四個(gè)輸出引腳(2、3、6、7)連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U18)和電極控制器(U19)，電測子站ARM7處理器(U6)的一個(gè)引腳(23)連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U18)的一個(gè)引腳(29)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，其特征在于:電測子站ARM7處理器(U6 )的兩個(gè)引腳(64、66 )連接通信模塊(U7 )的兩個(gè)引腳(6、7 )，通信模塊(U7 )的另外兩個(gè)引腳(3、4)連接主機(jī)ARM7處理器(U2)的兩個(gè)引腳(64、66)。
5.1一4任一權(quán)利要求所述的四維電阻率成像系統(tǒng)同步裝置，其特征在于:所述器件優(yōu)選為:ARM7處理器采用LPC2290，計(jì)數(shù)器采用74HC193，GPS接收機(jī)的GPS模塊采用⑶-730，通信模塊采用CTM8251。
6.一種四維電阻率成像系統(tǒng)同步方法，其特征在于:采用主機(jī)同步裝置、發(fā)射機(jī)同步裝置和電測子站同步裝置，以ARM7數(shù)字處理器為核心控制，并接收GPS接收機(jī)輸出的國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖信號，實(shí)現(xiàn)各部分之間的同步。`
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四維電阻率成像系統(tǒng)同步測量方法，其特征在于， (1)主機(jī)同步裝置的主機(jī)GPS接收機(jī)(Ul)輸出的UTC時(shí)間信息輸入主機(jī)ARM7處理器(U2 )，主機(jī)ARM7處理器(U2 )通過主機(jī)計(jì)數(shù)器(U4 )控制電測子站ARM7處理器(U6 )、智能電極和發(fā)射機(jī)ARM7處理器(U8)工作狀態(tài)，并通過通信模塊(U7)實(shí)現(xiàn)與電測子站ARM7處理器(U6)之間的數(shù)據(jù)傳輸； (2)發(fā)射機(jī)同步裝置接收到主機(jī)ARM7處理器(U2)傳輸?shù)墓╇娭噶詈螅邮瞻l(fā)射機(jī)GPS接收機(jī)(UlO)輸出的UTC時(shí)間信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間參數(shù)實(shí)現(xiàn)正向供電、斷電和反向供電之間的切換； (3)電測子站同步裝置接收到主機(jī)ARM7處理器(U2)傳輸?shù)牟杉詈?，接收電測子站GPS接收機(jī)(U15)輸出的UTC時(shí)間信息，并開始采集電位信號，采集完成后通過通信模塊(U7)完成與主機(jī)ARM7處理器(U2)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的四維電阻率成像系統(tǒng)同步測量方法，其特征在于，主機(jī)通過CAN總線與各電測子站相連控制各電測子站采集和傳輸數(shù)據(jù)；發(fā)射機(jī)通過供電電纜與子站相連并連接到各智能電極上，主機(jī)通過電測子站的485總線控制各智能電極的供電電極和測量電極兩種狀態(tài)切換: ①首先由主機(jī)向發(fā)射機(jī)和電測子站的ARM7處理器發(fā)送接收GPS時(shí)間指令； ②然后主機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送正向供電指令，并控制第一臺(tái)電測子站(I)所連接的第一臺(tái)第一個(gè)智能電極(1-1)轉(zhuǎn)換為供電模式；通過供電電纜與發(fā)射機(jī)相連，向大地供正向800伏以上聞壓電； ③同時(shí)向所有電測子站發(fā)送采集指令，其余智能電極轉(zhuǎn)換為測量模式，測量大地電位； ④經(jīng)過某一時(shí)間(Tl)后，主機(jī)向各所有電測子站發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，所有電測子站電測子站通過GPS接收機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)秒脈沖定時(shí)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸回主機(jī)，主機(jī)確認(rèn)接收完畢所有電測子站的數(shù)據(jù)后，向發(fā)射機(jī)發(fā)送停止供電指令；經(jīng)過5±1秒時(shí)間(T2)后，主機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送反向供電指令； ⑤重復(fù)上述過程直至發(fā)射機(jī)停止供電，完成第一臺(tái)第一個(gè)智能電極(1-1)轉(zhuǎn)換供電的米集過程； ⑥通過主機(jī)控制，采用上述電極逐個(gè)單點(diǎn)供電，其余電極測量其余電極測量的全采集過程，完成各智能電極(1-2、1_3……16-16)轉(zhuǎn)換供電的采集過程，即實(shí)現(xiàn)了四維電阻率成像系統(tǒng)的同步測量。
【文檔編號】H04L7/04GK103454689SQ201310412694
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】劉慶成, 徐哈寧, 龔育齡, 肖慧, 黎正根, 曾正軍, 湯洪志, 鄧居智 申請人:東華理工大學(xué)