分布式地震数据采集关键技术
大数据与云计算技术在地震预警中的应用
大数据与云计算技术在地震预警中的应用地震是自然灾害中最为致命的一种，其破坏力可谓无可匹敌。
因此，对于地震预警技术的研究和应用，成为了当今科学界的一个重要研究领域。
而在这个领域中，大数据和云计算技术的应用，成为了不可或缺的一环。
一、大数据技术在地震预警中的应用随着数字化时代的到来，大数据技术的应用越来越广泛。
在地震预警系统中，大数据技术的应用主要体现在两个方面。
1、地震数据收集和管理在地震预警系统中，数据的收集和管理是非常关键的。
而大数据技术则可以帮助科学家们更加方便快捷地收集和管理地震相关数据。
比如说，通过网络爬虫技术，科学家们可以从互联网上采集到大量的地震相关数据，这些数据包括地震时间、地震位置、地震震级等信息。
这些数据再经过大数据处理后，就可以形成相对完整的地震数据库，为地震预警提供数据支撑。
2、地震预警模型的构建地震预警模型是一种科学的地震预警手段。
通过地震数据的分析和挖掘，科学家们可以构建出一套合理的地震预警模型，从而对未来的地震进行预测。
而大数据技术则可以大大提高地震预警模型的准确性和精度。
比如说，通过机器学习算法，大数据技术可以从大量的地震数据中识别一些明显的地震预兆信号，即以前所谓的“声波信号”、“电磁信号” 等。
或者说，通过数学模型和物理模型的建造，这使大量的地震数据像数学分析和仿真投入到了科学家们手中，辅助他们对地震的研究和地震预警技术的提高。
二、云计算技术在地震预警中的应用在地震预警系统中，云计算技术的应用也是不可或缺的。
在云计算技术的帮助下，科学家们可以更加轻松地进行地震数据的处理和地震预警模型的建立。
1、地震数据处理在地震预警系统中，收集的数据量是非常大的。
这就要求科学家们能够处理这些数据，并且快速准确地分析出其中的规律性。
而云计算技术则可以帮助科学家们完成这一任务。
通过利用云计算技术中的 MapReduce 等分布式计算技术，科学家们可以将大规模的地震数据分成多个部分进行处理，从而提高了数据的处理效率。
地震接收系统
较简单的地区工作，进行构造地震勘探。
地震采集接收系统概况
第二代：模拟磁带记录地震仪－问题
1、记录动态范围小 2、地震道数少 3、多次覆盖次数受到限制 4、记录精度较低 5、地震资料处理方法少、效率 低和质量差等
地震采集接收系统概况
第三代：集中控制式数字地震仪
集中控制式数字地震仪(集成电路地震仪,即数字
到数据传输速率的限制，因此遥测地震仪地震
道数可达120、240、480道、千道，甚至万道，
适用三维地震勘探，施工效率高。
3、遥测地震仪由于道数多，必须采用高密度的
数字磁带机。集中控制式数字地震仪采用SEG-B
地震记录格式进行记录，遥测地震仪则大多采
用SEG-D格式进行记录。
地震采集接收系统概况
第四代：分布式遥测地震仪 －特点
面新技术的发展，产生了新一代遥测多道数控地震仪。
所谓遥测，就是利用电缆、光缆、无线电或其它传
输技术对远距离的物理点进行测量。
有线遥测：SN-348、SN-368、YKZ-480、SK-1004、
DFS-Ⅶ-200；无线遥测：Opseis 5586
分布式遥测地震仪数据采集系统 采集站1
采集站2
采集站n
这些仪器在电子和微电子、计算机技术、 传输技术等方面均代表了当前世界水平，
分布式遥测地震仪数据采集系统 采集站1
采集站2
采集站n
野外数字大线
VME总线控制
网络接口 采集控制 磁带机接口 其它接口 绘图仪接口
SN368和MDS16
计算机1
计算机2
标准计算机网络总线 磁带机
绘图仪
新一代分布式遥测地震仪数据采集系统
野外数字大线
VME总线控制
地震勘探数据处理技术的研究与应用
地震勘探数据处理技术的研究与应用地震勘探是一种重要的地球物理勘探方法，广泛应用于地质矿产勘探、工程地质勘察、地下水勘探及地震灾害预测等方面。
地震勘探数据的处理技术是地震勘探的重要组成部分，直接影响地震勘探的成果和应用效果。
本篇文章将从地震勘探数据的搜集与处理、数据处理方法与技术和数据处理的应用三个方面探讨地震勘探数据处理技术的研究与应用。
一、地震勘探数据的搜集与处理地震勘探数据搜集的核心是地震仪器和数据采集系统，包括重锤、爆炸震源、振动震源、地震测井、地震阻抗仪等。
地震勘探数据采集的精度和数据质量对后续数据处理的影响非常大，它直接决定了勘探数据的可靠程度。
时下在数据搜集与处理方面，地震勘探数据采集主要采用数字化的方法进行。
数字地震勘探系统的出现，使得数据采样量大幅增加、信噪比提高且数据采集精度较高。
一般情况下，数字地震勘探系统还会配备有实时监测数据的功能，实现快速优化的数据处理方法。
二、地震勘探数据处理方法和技术1.地震数据记录与处理地震数据处理是指通过高精度采样仪器搜集到的地震记录数据，对数据进行滤波处理、去除异常人工信号、对观测记录建立各种地震模型等操作。
数据处理过程需要运用多种方法和技术，其中最常用的有数据滤波处理、时序延迟处理、反演处理、信噪比改善等。
2.地震数据反演地震勘探数据反演是指通过对大量的地震记录进行预处理，运用物理模型求解地下介质的分布特征和物理参数。
其中，反演算法是数据处理过程中的重要环节。
传统的地震勘探反演方法主要有走时反演、层析成像、全波形反演等技术。
3.基于数据挖掘技术的地震数据处理数据挖掘技术是一种利用计算机技术和统计学方法对大量数据进行分析、提取数据中有用信息的方法，通过数据挖掘技术对地震数据进行处理，可以提高地震勘探的搜寻效率和精度，是数据处理领域的新兴技术。
三、地震勘探数据处理的应用数据处理是地震勘探中不可或缺的一环，数据处理的好坏将直接影响勘探成果的精度和可靠程度。
基于PB级地震数据的GeoEast云平台架构研究
基于PB级地震数据的GeoEast云平台架构研究近年来，大数据技术的发展为地震数据的处理和分析提供了更好的解决方案。
GeoEast公司基于PB级地震数据，设计和开发了一套名为GeoEast云平台的地震数据处理平台。
本文将对该云平台的架构进行研究和分析。
GeoEast云平台的架构采用了微服务架构，这是一种将复杂应用程序拆分为一系列小型独立服务的架构风格。
每个微服务都有自己独立的开发、测试和部署过程，可以单独扩展，便于团队协作和维护。
该云平台的核心组件包括数据采集、数据存储、数据处理和数据分析等模块。
数据采集模块负责实时收集地震数据，并将数据存储到分布式文件系统中。
数据存储模块采用Hadoop分布式文件系统（HDFS）来存储PB级地震数据，具有高可靠性和可伸缩性。
数据处理模块负责对地震数据进行预处理和转换，以提供给用户更加精确、实时的地震信息。
数据分析模块则通过数据挖掘和机器学习算法，对地震数据进行分析和建模，为地震预测和防灾提供支持。
在架构设计上，GeoEast云平台采用了容器化技术来实现每个微服务的隔离和部署。
具体来说，平台使用Docker容器来打包和分发微服务，通过Kubernetes容器编排平台进行自动化管理和扩展。
这种容器化架构可以大大简化部署和管理的复杂性，提高系统的弹性和可扩展性。
除了数据处理模块外，GeoEast云平台还提供了一些其他功能模块，如用户管理、权限控制、任务调度和数据可视化等。
用户管理模块负责管理用户的注册、登录和权限分配，确保系统的安全性和可靠性。
权限控制模块则基于角色和权限的设计，实现对数据和功能的精细化控制。
任务调度模块用于管理和调度各个微服务的工作任务，保证系统的高效运行。
数据可视化模块将地震数据以可视化图形的形式展示，方便用户查看和分析。
基于PB级地震数据的GeoEast云平台采用了微服务架构和容器化技术，实现了地震数据的实时采集、存储、处理和分析。
该平台具有高可靠性、可伸缩性和易管理性的特点，为地震预测和防灾提供了有效的支持。
机器学习技术在地震预测中的应用方法
机器学习技术在地震预测中的应用方法地震是一种自然灾害，给人们的生命和财产安全带来了巨大的威胁。
为了防止和减轻地震可能带来的破坏，科学家们一直在寻找更有效的地震预测方法。
近年来，机器学习技术在地震预测中的应用越来越受到关注。
本文将介绍机器学习技术在地震预测中的应用方法，包括数据采集、特征提取和模型训练。
在地震预测中，数据采集是关键一步。
地震数据可以通过传感器网络、测量设备和卫星观测获取。
传感器网络包括地震仪、地磁仪、地形测量仪等，可以实时采集地震相关数据。
测量设备可以获取地下水位、土壤温度等地震前兆数据。
卫星观测提供了地表形变、地壳运动等数据。
这些数据通过网络传输到数据中心，为后续的地震预测提供基础。
一旦获取了大量的地震相关数据，接下来就需要进行特征提取。
特征提取是将原始数据转化为可用于机器学习的数学特征的过程。
在地震预测中，常用的特征包括震级、震源深度、震中位置等。
此外，还可以通过时频分析、小波分析等方法提取更多的特征。
特征提取的目的是将原始数据转化为能够反映地震特征的特征向量，为模型训练提供输入。
在特征提取完成后，接下来就是模型训练的过程。
根据不同的特征和预测目标，可以选择合适的机器学习模型进行训练。
常用的机器学习算法包括决策树、支持向量机、随机森林和深度神经网络等。
这些算法可以根据输入的特征向量预测地震的发生概率或震级等信息。
模型训练的关键是准备标注好的地震样本数据，通过对这些样本数据进行训练，使得机器可以学习到地震的规律，从而提高地震预测的准确率。
除了上述的数据采集、特征提取和模型训练外，还有一些其他的机器学习方法可以应用在地震预测中。
例如，聚类分析可以将地震数据划分为不同的类别，有助于揭示地震的空间分布规律；回归分析可以预测地震的震级和震中位置等重要参数；时间序列分析可以用来分析地震前兆数据的变化趋势。
尽管机器学习技术在地震预测中的应用取得了一定的进展，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，地震是一种复杂的自然现象，其发生规律往往不容易捕捉和理解。
第四章地震数据采集系统及相关技术.doc
第四章 地震数据采集系统及相关技术第一节 地震数据采集系统组成地震勘探技术、电子技术、计算机技术及信息技术共同推动了地震数据采集仪器的不断发展和更新换代，共经历了模拟光点地震仪、模拟磁带地震仪、集中式数字地震仪和分布式遥测地震仪。
一、 集中式地震数据采集系统：上个世纪70年代中期，数字地震仪的出现，把地震勘探带入了一个崭新的时代， 出现了以DFS －V 和SN338为代表的集中式数字地震仪。
集中式地震数据采集仪器成功用于野外地震勘探约20年。
集中式地震勘探数据采集系统的最大特点是：采用IFP 与14位逐次逼近型A/D 转换器，IFP 采用3～4位增益码，A/D 转换器采用15位（1位符号位，14位尾数）逐次逼近型，集中式数字地震仪动态范围理论上可达168dB ，但实际考虑仪器噪声等因素的影响，仪器的系统动态范围一般不超过120dB 。
()20log DR =⨯记录的最大不失真电平理论（dB ）最小有效电平()max min ()20log 6DR G n =⨯+⨯理论()20logDR =⨯记录的最大不失真电平系统（dB ）仪器系统等效输入噪声电平其中：min max ~G G 为IFP 放大器的增益范围，n 为模数转换器的位数。
二、分布式遥测地震数据采集系统把数据采集系统中的放大器、滤波器、A/D转换器、数据传输控制逻辑以及整个控制用CPU做在一个小箱体内，称为“采集站”，将采集站放置在检波点上，每个采集站用小线与1～8道检波器连接，各采集站用数字大线或以无线方式与中央控制主机相连，构成分布式（Distributed）数据采集系统。
⒈由于受到采样间隔和大线重量的限制，集中式地震仪生产道数一般不超过120道，适应不了三维地震勘探对道数的要求。
而分布式遥测地震仪的道数可达到上千道甚至上万道，完全能够满足三维地震勘探的需要。
⒉集中式数字地震仪的检波器通过大线与采集系统连接，由于大线上传输的是模拟信号，传输的距离又比较远，因此，信号易受各种干扰因素的影响。
基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统
㊀２０２１年㊀第２期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２１㊀Ｎｏ．２㊀基金项目：国家自然科学基金杰出青年基金资助项目（６１５２５１０７）收稿日期：２０２０－０３－２４基于ＲＳ４８５总线的分布式高精度数据采集系统陈㊀航１，严㊀帅２，刘㊀胜１，张会新１（１．中北大学，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原㊀０３００５１；２．北京宇航系统工程研究所，北京㊀１０００７６）㊀㊀摘要：针对分布式测试系统中物理量种类多㊁相互之间易干扰，数据需要远距离传输的要求，设计了一种基于ＲＳ４８５总线的分布式数据采集系统㊂该系统主要包含上位机㊁主控站点和被控站点，通过定制ＵＳＢ和ＲＳ４８５总线通信协议，实现了总线上４０个站点的轮询测量或单站点单通道测量㊂实验结果表明，该系统实现了数据的可靠传输，有效解决了大面积环境下进行分布式高精度数据采集的问题，具有较好的实用价值㊂关键词：分布式；ＲＳ４８５总线；高精度；智能化；ＡＤＳ１２５８；数据采集中图分类号：ＴＰ３０２㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２１）０２－００７１－０４ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＨｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＲＳ４８５ＢｕｓＣＨＥＮＨａｎｇ１，ＹＡＮＳｈｕａｉ２，ＬＩＵＳｈｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＨｕｉ⁃ｘｉｎ１（１．ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａＴｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＤｙｎａｍｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＲＳ４８５ｂｕｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｅａｓｙｔｏｉｎｔｅｒｆｅｒｅｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄａｔａｎｅｅｄｓｔｏｂｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｏｖｅｒｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｓ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅｍａｓｔｅｒｓｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｔａｔｉｏｎ．ＢｙｃｕｓｔｏｍｉｚｉｎｇｔｈｅＵＳＢａｎｄＲＳ４８５ｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ｉｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｐｏｌｌｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ４０ｓｔａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｂｕｓｏｒｓｉｎｇｌｅ⁃ｃｈａｎｎｅｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒ⁃ｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｓｒｅｌｉａｂｌｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｎｄｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｉｎｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ；ＲＳ４８５ｂｕｓ；ｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ；ＡＤＳ１２５８；ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ０㊀引言在一些分布式测试系统中，不可避免地要对被测环境不同位置地点多种物理量（湿度㊁温度㊁压力等）进行精确采集和测量［１－２］㊂传统的测试系统大多采用点对点连线的电缆对传感器的模拟量信号进行传输，这种方式一方面容易受到周围电磁环境的影响，降低采集精度；另一方面增加了测试系统中电缆的消耗量和成本，还在一定程度上影响采集系统的健壮性㊂为了提高测试系统的智能化程度和精确度，设计了一个基于ＲＳ４８５总线的分布式高精度数据采集系统，将各地点的传感器信号通过采样转换为数字信号，通过ＲＳ４８５总线传至系统主控站点［３－５］㊂和现有的测试系统相比，增加了数据采集通道个数和采集精度，最多可实现６４０个测点数据的轮询采集，提高了数据传输的智能化水平㊂１㊀系统总体设计分布式数据采集系统主要包含上位机㊁ＲＳ４８５总线主控站点和４０个ＲＳ４８５总线被控站点等部分，原理框图如图１所示㊂主控站点与上位机通过ＵＳＢ接口交换数据，在上位机下传的数据被解析后，ＦＰＧＡ将其通过主站ＲＳ４８５模块发出并与配对成功的被控站点通信㊂根据不同的命令，可以实现不同速率下的固定通道和自动扫描通道数据采集功能㊂主控站点在接收到数据后进行打包，通过ＵＳＢ接口传至上位机，实现了一主控站点多被控站点的高速ＲＳ４８５通信㊂每个被控站点包含ＲＳ４８５总线模块㊁ＦＰＧＡ控制模块㊁Ａ／Ｄ采集模块等，属于独立的数据采集子系统，原理设计图如图２所示㊂与主控站点下传的站点号匹配正确后，ＦＰＧＡ首先对ＡＤＳ１２５８相关寄存器进行配置，开始Ａ／Ｄ采集，完成后将数据传至主控单元㊂㊀㊀㊀㊀㊀７２㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀图１㊀系统整体原理框图图２㊀被控站点设计示意图２㊀系统硬件设计２．１㊀ＦＰＧＡ控制模块系统选用Ｓｐａｒｔａｎ－６系列ＦＰＧＡ作为主控芯片㊂在主控站点的硬件电路设计中，选择ＸＣ６ＳＬＸ１５０芯片对ＲＳ４８５总线通信芯片ＩＳＯ１１７６Ｔ和ＵＳＢ接口芯片ＦＴ２２３２进行控制，其电路连接示意如图３所示㊂被控站点的Ａ／Ｄ采集芯片ＡＤＳ１２５８及ＲＳ４８５通信芯片通过ＳＰＩ接口与ＦＰＧＡ连接，电路设计如图４所示㊂图３㊀主控站点ＦＰＧＡ电路设计图图４㊀被控站点ＦＰＧＡ电路设计图２．２㊀ＲＳ４８５总线模块分布式数据采集系统具有分布范围大㊁电磁环境复杂㊁传输节点要求多等特点㊂为满足设计要求，选用ＲＳ４８５总线通过差分线的压差传输数据，可以极大地减少传输过程中的共模干扰，提高数据传输系统的健壮性［６］㊂总线接口芯片ＩＳＯ１１７６Ｔ内部集成了变压器驱动器，在不要外部光耦的情况下实现隔离式供电，该芯片最大可支持２５６个从节点，最大数据传输速率达到４０Ｍｂｐｓ，详细的电路连接图如图５所示㊂图５㊀ＲＳ４８５总线模块电路连接图２．３㊀Ａ／Ｄ转换模块被控站点采用ＡＤＳ１２５８对来自传感器的模拟量信号进行模数转换㊂ＡＤＳ１２５８具有２４位采样分辨率，固定通道的采样速率能达到１２５ＫＳＰＳ，１６个通道同时采集最高速率可达２３．７ＫＳＰＳ，同时还集成了片上温度传感器，可以通过读取寄存器来读取芯片工作温度，它的工作温度为－４０ １０５ħ，此外还有低温漂㊁低噪声等特点，非常符合系统的设计要求［７－８］㊂ＦＰＧＡ和ＡＤＳ１２５８通过ＳＰＩ接口相连，ＣＬＫＩＯ为外部时钟输入引脚，来自ＦＰＧＡ的１６ＭＨｚ时钟通过５０Ω电阻后与其相连，同时要将时钟选择引脚ＣＬＫＳＥＬ置高，芯片模拟供电电压为ＡＶＤＤ＝５Ｖ，ＡＶＳＳ＝ＡＧＮＤ，参考电压为ＶＲＥＦ＝ＶＲＥＦＰ－ＶＲＥＦＮ＝５Ｖ，数字供电电压为ＤＶＤＤ＝３．３Ｖ，ＤＶＳＳ＝ＤＧＮＤ㊂ＡＤＳ１２５８的硬件电路如图６所示㊂㊀㊀㊀㊀㊀第２期陈航等：基于ＲＳ４８５总线的分布式高精度数据采集系统７３㊀㊀图６㊀ＡＤＳ１２５８接口电路设计图２．４㊀ＵＳＢ接口设计ＦＴ２２３２Ｈ为支持高速ＵＳＢ２．０通信的接口芯片，支持最高４８０Ｍｂｐｓ的通信速度㊂它有Ａ㊁Ｂ２个数据传输通道，根据设计需要可以配置成多种速度模式，具体的接口如图３所示㊂芯片的工作模式为ＦＴ２４５异步ＦＩＦＯ接口模式，９３ＬＣ５６Ｂ为ＥＥＰＲＯＭ，用于保存ＦＴ２２３２Ｈ配置完后的相关信息［９］㊂３㊀系统软件设计３．１㊀主控站点软件设计主控站点通过ＵＳＢ接口实现和上位机的数据交换，根据不同指令实现数据打包传输和被控站点寄存器配置功能［１０］㊂ＦＴ２２３２Ｈ的数据收发时序通过ＦＰＧＡ控制，具体的读写时序如图７所示㊂ＲＸＦ＃信号为芯片输出信号，当缓存Ｂｕｆｆｅｒ内部有读数空间时输出为低，这时可以拉低ＲＤ＃信号进行一次８位ＦＩＦＯ数据的读取，然后ＲＸＦ＃信号被拉高，这期间不能进行读数操作，等ＲＸＦ＃再次拉低时进行下一次读数操作，写数据过程和读数据过程类似㊂图７㊀ＦＴ２２３２Ｈ读写时序图上位机和主控站点的通信协议如表１所示㊂在系统上电完成复位后，若接收到命令的第一个字节为２５ｈ，再继续判断下一个字节，若命令是５５ｈ（查询指令），则根据表１所示的通信协议进行ＲＳ４８５总线通信，主控站点从１到４０依次查询被控站点，并将收到被控站点的数据上传至上位机进行显示㊁存储；若命令是ＡＣｈ（寄存器配置指令），则对上位机的命令拆分处理，把后４个字节的数据根据总线通信协议进行打包，然后转发至对应的被控站点㊂表１㊀上位机通信协议命令有效标志８ｂｉｔ命令字８ｂｉｔ数据位３２ｂｉｔ寄存器配置命令２５ｈＡＣｈ被控站点地址８ｂｉｔ站点配置数据２４ｂｉｔ查询命令２５ｈ５５ｈ无效位停止命令２５ｈ９０ｈ无效位㊀㊀总线数据传输采取ＣＲＣ－４进行差错控制，通信协议如表２所示㊂主控站点将校验无误的数据传送给上位机显示存储，校验不通过则再一次查询该站点，如果连续３次数据校验不通过，则将站点序号告诉上位机，然后进行下一个站点查询，避免了因某个站点工作异常而使整个系统无法工作，提高了数据采集系统的可靠性性和抗干扰能力［１１］㊂表２㊀ＲＳ４８５总线通信协议起始位１ｂｉｔ有效数据位３２ｂｉｔＣＲＣ码４ｂｉｔ停止位３ｂｉｔ０被控站点地址８ｂｉｔ站点数据㊀２４ｂｉｔＣＲＣ－４１１１３．２㊀被控站点软件设计被控站点作为独立的数据采集系统，主要完成１６路模拟量信号采集和ＲＳ４８５总线通信工作㊂根据系统设计要求，ＡＤＳ１２５８默认工作模式为以２３．７ＫＳＰＳ㊀㊀㊀㊀㊀７４㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀采样速率自动扫描１６个模拟量输入通道，寄存器通过ＳＰＩ接口进行配置，ＤＩＮ管脚为数据输入引脚，ＣＯＮＦＩＧ１寄存器主要涉及采样速率的设置，命令字和寄存器地址为６１ｈ，相应的配置数据为０３ｈ；ＭＵＸＳＧ０和ＭＵＸＳＧ１寄存器主要进行采样通道选择，命令字和寄存器地址分别为６４ｈ和６５ｈ，相应的配置数据都为ＦＦｈ㊂根据ＳＣＬＫ管脚的时序写入配置寄存器的数据，如图８所示，在片选信号ＣＳ拉低时，有效命令和数据在ＳＣＬＫ上升沿从最高位开始顺序进入ＤＩＮ管脚㊂图８㊀ＡＤＳ１２５８寄存器配置时序图系统运行后，被控单元首先按照默认值对ＡＤＳ１２５８的寄存器进行配置，配置完成后对相关寄存器的值进行读取，验证是否配置正确，随后开始监测ＲＳ４８５总线上的数据，当与总线上的站点序号验证成功后，进行数据采集和发送数据，工作软件设计流程如图９所示㊂上位机可以对各被控站点的寄存器进行重新配置，以满足特殊测试要求㊂图９㊀被控站点软件设计流程图ＡＤＳ１２５８开始进行数据采集时，首先将ＳＴＡＲＴ管脚进行拉高，程序开始检测ＤＲＤＹ管脚的电平状态，当为低电平时，表示一个通道模拟量完成转换，读取有效数据共计３２位，高８位包含状态信息和通道信息，低２４位代表转换的有效数据㊂ＡＤＳ１２５８可以在小于７００μｓ的时间内处理完１６路通道的数据采集㊂４㊀测试结果分布式数据采集系统的ＲＳ４８５总线上间隔１ｍ设置一个被控站点，总线长度共计４０ｍ㊂系统测试时，在第一个被控站点１５通道输入２Ｖ电压，其余的被控站点和通道不输入电压，使用上位机发送查询命令后回传的数据见图１０㊂图１０㊀测试数据根据上位机的数据显示，主控站点按顺序查询了被控站点的１６路采集通道，ＥＢ９０ＥＢ９０是子站点数据发送结束标志，很好地完成了主控站点控制下的数据采集功能㊂数据 ＡＤＤ００００１９６２Ｆ７７Ｅ９ 中 ＡＤＤ００００１９６ 表示第一个被控站点１５通道的数据采集结果， ２Ｆ７７Ｅ９ 转变成电压为１．９７７８Ｖ，高精度万用表显示实际电压为１．９７８９Ｖ，所以系统的采集精度为０．６％，表明数据采集系统的精度很高㊂５㊀结束语分布式数据采集系统的设计采用２４位的模数转换芯片ＡＤＳ１２５８，提高了模拟量数据采集精度，选用ＲＳ４８５总线进行数据的传输，增加了系统挂载的站点数量，总线驱动器芯片ＩＳＯ１１７６Ｔ的使用实现了电源隔离，减少了周围环境的干扰㊂测试表明，系统数据传输可靠，精度很高，同时还可以根据（下转第７９页）㊀㊀㊀㊀㊀第２期李鹏飞等：基于ＮＶＩＤＩＡＴＸ２模块的双目视觉信号采集系统设计７９㊀㊀效果图，在界面上定义一个全黑灰度图，将接收到的坐标点以白色画出，实时采集发送帧率为１４０ｆｐｓ，采集处理图像无丢帧失帧现象，发送数据包无丢包现象，稳定性好，满足了设计要求㊂６ 结论针对胶体三维信息检测面临的缺失高帧率㊁采集实时性的问题，设计了一套双目视觉信号采集系统，该采集系统具有４路线结构光采集系统，实现了双目实时信号采集㊂其中以嵌入式ＮＶＩＤＩＡＴＸ２为核心详细介绍了图像采集㊁处理以及中心线坐标发送的全过程，结合了小型化硬件以及简便的上位机界面，集成了一套小体积㊁高效率㊁方便操作和移动的采集系统㊂实验测试表明系统稳定性好，精度高，满足了设计要求，为汽车关键部件胶体三维测量做好了充分准备，具有较好的实用价值㊂参考文献：［１］㊀任勇峰，王国忠．基于ＣＭＯＳ传感器的高性能图像采集系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（１）：６４－６７．［２］㊀岳昊，武栓虎．基于机器视觉的医用瓶盖质检系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（１０）：８３－８７．［３］㊀杨长辉，黄琳．基于机器视觉的滚动接触疲劳失效在线检测［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（４）：６５－６９．［４］㊀相江．线结构光传感器系统建模与误差分析［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，２０１９．［５］㊀章金敏．基于激光三角法的物体三维轮廓测量系统［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２０１５．［６］㊀戴力．汽车涂胶工艺应用研究［Ｊ］．汽车零部件，２０１７，２３（８）：７１－７４．［７］㊀朱立忠，陈美洋．一种基于机器学习的汽车涂胶缺陷检测研究［Ｊ］．沈阳理工大学学报，２０１８，２３（４）：１８－２２．车工艺师，２０１９，２５（７）：６１－６４．［９］㊀吴勇，雷旭智．科惠力测量技术在缸体表面刀痕问题中的应用［Ｊ］．装备制造技术，２０１７，１６（８）：１２１－１２３．［１０］㊀唐广辉，穆建华，夏志豪．基于科惠力测量技术的发动机故障诊断应用［Ｊ］．汽车科技，２０１５，２３（１）：５２－５６．［１１］㊀ＯＬＥＮＳＫＹＪＡＧ，ＤＯＮＩＳＩＲ，ＢＯＲＮＨＯＲＳＴＧＭ．Ｎｏｎｄｅ⁃ｓｔｒｕｃｔｉｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｎｇｅｓｄｕｒｉｎｇｉｎｖｉｔｒｏｇａｓｔｒｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｏｆａｐｐｌｅｓｕｓｉｎｇ３Ｄｔｉｍｅ⁃ｓｅｒｉｅｓｍｉｃｒｏ⁃ｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，２６７：１－１１．［１２］㊀金贝．基于ＨＡＬＣＯＮ的机器视觉教学实验系统设计［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１２．［１３］㊀方玉红．基于机器视觉的轨道缺陷图像检测系统设计［Ｄ］．南昌：南昌大学，２０１３．［１４］㊀ＭＩＣＨＡＥＬＬＢ，ＮＥＬＥＶ，ＰＡＮＦＩＬＯＶＡＶ，ｅｔａｌ．Ｒ⁃Ｆｒｏｍ⁃ＴａｓａｃｏｍｍｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｒｒｈｙｔｈｍｉａｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｉｎｌｏｎｇＱＴｓｙｎｄｒｏｍｅｓ［Ｊ］．Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ．ＡｒｒｈｙｔｈｍｉａａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１９，１２（１２）：１－１５．［１５］㊀李杰强．基于线阵ＣＣＤ的微位移传感器设计与研究［Ｄ］．广州：华南理工大学，２０１２．［１６］㊀刘文倩，沈三民，刘利生，等．基于以太网与ＦＰＧＡ的多通道信号源的系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（１）：３０－３３．［１７］㊀何能正，董建云，何岸．以太网数据包分段传输技术［Ｊ］．光通信技术，２０１３，３７（９）：２４－２７．作者简介：李鹏飞（１９９４ ），硕士研究生，主要研究方向为嵌入式机器视觉㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｐｅｎｇｆｅｉｈｕｆｔ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：卢荣胜（１９６３ ），教授，博士生导师，主要从事机器视觉和精密测量等方面的研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｒｓｌｕ＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ（上接第７４页）要求变换采集通道数量和采集速率，该分布式数据采集系统具有较好的实用价值㊂参考文献：［１］㊀韩慧．基于ＲＳ４８５总线的温室环境监测系统［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１２（３）：６４－６５．［２］㊀李木国，王延国，孙慧涛．基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线的串联型分布式据采集系统设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２０１６，２４（６）：１９５－１９８．［３］㊀童一飞，王红亮，低功耗ＩＥＰＥ传感器数据采集系统的设计与实现［Ｊ］．电测与仪表，２０１９，５６（５）：１０１－１０４．［４］㊀唐夕晴，李建闽，佘晓烁．ＲＳ４８５总线接口性能测试仪设计与开发［Ｊ］．电测与仪表，２０１８，５６（７）：１４２－１４７．［５］㊀张志，李琮琮，王平欣，等．智能电能表ＲＳ４８５接口设计方案综述［Ｊ］．电测与仪表，２０１５，５３（５）：１２４－１２８．［６］㊀白冰．基于４８５总线的分布式输入输出系统［Ｄ］．天津：天津大学，２０１７．［７］㊀吴平，骆朝亮．基于ＵＳＢ的ＡＤＳ１２５８传感器信号采集系统［Ｊ］．软件导刊，２０１０（６）：６５－６７．［８］㊀金永杰，龙平，熊剑平．２４位高精度模数转换器ＡＤＳ１２５８的原理及应用［Ｊ］．电子设计工程，２００８（６）：６１－６４．［９］㊀王辉，陈爱生．基于ＦＴ２２３２Ｈ的ＵＳＢ２．０数据采集系统设计［Ｊ］．电子器件，２０１５（１）：１４４－１４７．［１０］㊀李超．基于ＦＰＧＡ＋ＵＳＢ２．０高速数据采集系统的研究与设计［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２０１３．［１１］㊀ＴＯＮＧＸＲ，ＳＨＥＮＧＺＢ．ＤｅｓｉｇｎｏｆＵＡＲＴｗｉｔｈＣＲＣｃｈｅｃｋｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１２，４９０－４９５：１２４１－１２４５．作者简介：陈航（１９９３ ），硕士研究生，研究方向为嵌入式智能仪器㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：６１４４４１５０９＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：张会新（１９８０ ），博士，副教授，研究方向为动态测试技术与仪器㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｈｘ＠ｎｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ。
地震数据处理中的常见挑战与解决方法
地震数据处理中的常见挑战与解决方法地震是一种自然灾害，对人类社会造成了巨大的破坏和伤害。
为了更好地了解地震的发生机制和预测未来可能发生的地震，科学家们进行了大量的地震数据处理和分析工作。
然而，在地震数据处理过程中，常常会遇到一些挑战，本文将探讨这些挑战以及相应的解决方法。
首先，地震数据的采集是一个重要的环节。
地震数据采集需要使用地震仪等专业设备，但是在实际操作中，由于地震仪的精度和稳定性等因素，采集到的数据常常存在噪声和干扰。
为了解决这个问题，科学家们通常会采用滤波技术来去除噪声和干扰，以获取更准确的地震数据。
其次，地震数据的处理和分析需要考虑到地震波传播的复杂性。
地震波在地球内部的传播路径是非常复杂的，受到地壳结构、地球物理性质等多种因素的影响。
因此，在进行地震数据处理时，需要考虑这些因素的影响，并进行相应的校正和修正。
例如，科学家们通常会使用地震速度模型来模拟地震波传播路径，以便更准确地分析地震数据。
此外，地震数据处理中还面临着数据量庞大和计算复杂度高的问题。
地震数据通常是以时间序列形式呈现的，每秒钟可能产生数千个数据点。
对于这么大规模的数据，传统的数据处理方法往往无法满足需求。
为了解决这个问题，科学家们通常会采用并行计算和分布式计算等技术，以提高数据处理的效率和准确性。
此外，地震数据处理还需要考虑到数据的可靠性和可重复性。
地震数据对于地震研究和预测具有重要意义，因此需要保证数据的可靠性和可重复性。
为了解决这个问题，科学家们通常会进行数据校验和验证，以确保数据的准确性和一致性。
同时，科学家们还会将地震数据公开共享，以便其他研究人员进行验证和复现。
最后，地震数据处理还需要考虑到数据的可视化和解释。
地震数据通常呈现为数值和图形形式，但这些数据对于非专业人士来说往往难以理解。
为了解决这个问题，科学家们通常会使用可视化技术，将地震数据转化为直观的图像和动画，以便更好地传达地震信息和研究成果。
综上所述，地震数据处理中存在着许多挑战，但科学家们通过不断研究和创新，已经提出了许多解决方法。
地震观测数据分布式存储的研究与应用
地震观测数据分布式存储的研究与应用作者：李正黎斌董非非查小惠项月文来源：《科技视界》2019年第20期【摘要】通过对ceph集群的三种接口的学习与实践，利用老旧的X86服务器，构建基于ceph的分布式存储系统，实现观测数据的分布式存储。
【关键词】ceph mds osd;文件系统;对象存储中图分类号： TP333 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）20-0107-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2019.20.0500 引言地震观测数据具有数量大，连续性等特点，由于服务器存储空间的限制，我局往往通过数据刻盘的形式进行离线数据备份。
但是数据的应用研究和共享往往需要连续的在线数据波形，这就对我局的数据存储提出了更高的要求。
传统存储能解决数据连续在线的问题，但是也存在一些弊端。
首先是传统存储设备采购和维护成本高，其次是传统存储设备硬盘扩展到一定数量后，硬盘的读写效率会降低，影响用户体验。
根据现有在硬件资源，经过比选后，作者对目前应用比较广泛的分布式存储系统Ceph 进行研究，用于存储地震观测数据，以达到海量数据在线存储，高可用性、高并发访问的目的。
1 Ceph系统分析图1 Ceph文件系统架构图Ceph是一个可靠地、自动重均衡、自动恢复的分布式存储系统，根据场景划分可以将Ceph分为三大块，分别是对象存储、块设备存储和文件系统服务，本次主要研究文件系统服务。
Ceph相比其它存储的优势点在于它不单单是存储，同时还充分利用了存储节点上的计算能力，在存储每一个数据时，都会通过计算得出该数据存储的位置，尽量将数据分布均衡，同时由于Ceph的良好设计，采用了CRUSH算法、HASH环等方法，使得它不存在传统的单点故障的问题，且随着规模的扩大性能并不会受到影响。
一套ceph集群通常由诺干个守护进程（Ceph Object Storage Device、OSD）、至少1个元数据服务器（Ceph Metadata Server、MDS）和一组监控组件（Monitor）组成，每个OSD就是一个存储节点，能够支持上千个存储节点的规模，达到PB级的数据容量。
地震监测数据共享平台的开放标准和技术规范
地震监测数据共享平台的开放标准和技术规范地震是一种自然灾害，它的发生会给人们的生命财产安全带来严重威胁。
准确地监测和预测地震的活动变得至关重要。
为了提高地震预警和灾害应对能力，建立一个地震监测数据共享平台是必要的。
这个平台将为不同地区的科研人员和灾害应对部门提供准确、实时的地震数据，以便更好地理解地震活动并采取相应措施。
1. 数据共享平台的开放标准地震监测数据共享平台的开放标准是确保数据共享和交换的关键。
开放标准应该包括以下方面：1.1 数据格式标准化为了实现不同系统之间的数据交换和共享，数据的格式需要进行标准化。
通用的标准格式能够确保数据的一致性和可读性。
在地震监测数据共享平台中使用的数据格式应该能够适用于不同的设备和系统。
1.2 数据接口标准化数据接口标准化是实现不同平台间数据互操作性的关键。
这些标准应该定义数据的访问和查询方法，以便用户能够方便地获取所需的地震数据。
标准化的数据接口能够提高系统的互通性和可扩展性。
1.3 安全性标准化数据共享平台必须确保数据的安全性和隐私性。
开放标准应该包括数据加密、身份验证和权限管理等安全措施，以保护数据免受潜在的威胁。
2. 技术规范地震监测数据共享平台的技术规范是确保平台稳定运行并满足用户需求的必要条件。
以下是一些技术规范的建议：2.1 高性能服务器和存储系统地震监测数据的实时更新和快速查询对于预警和响应至关重要。
建立一个高性能的服务器和存储系统能够保证数据的快速存取和处理，提高系统的响应速度。
2.2 分布式计算和网络架构地震监测数据共享平台需要处理大量的数据，分布式计算和网络架构是保证系统高效运行的关键。
采用分布式计算和网络架构能够加快数据的处理速度，并且提高系统的可靠性和扩展性。
2.3 数据备份和恢复机制地震监测数据的安全备份和灾难恢复是确保数据不丢失和系统持续运行的关键。
建立定期备份机制和数据恢复机制能够有效地应对硬件故障和其他灾难性事件。
2.4 数据可视化和分析工具为了更好地理解地震数据，数据共享平台应该提供数据可视化和分析工具。
地震数据分布式存储系统建设模式与服务效能研究
地震数据分布式存储系统建设模式与服务效能研究
吴峥;董翔;李杰飞;曾薇;刘晓京
【期刊名称】《中国地震》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】我国地震监测系统历经了数字化、网络化和自动化的变革。
随着地震监测站网规模的不断扩大,作为国家数据中心,中国地震台网中心面临数万地震台站观测数据处理和存储压力。
本文基于前期国家地震烈度速报与预警工程、公共安全信息化工程(中国地震局)建设项目等建设经验,总结地震数据分布式存储系统的建设模式,并验证其合理性。
同时以历史数据迁移归档业务为例,分析共享存储系统的服务效能,为海量观测数据的高效存储管理、共享数据存储系统建设提供参考。
【总页数】9页(P251-259)
【作者】吴峥;董翔;李杰飞;曾薇;刘晓京
【作者单位】中国地震台网中心
【正文语种】中文
【中图分类】P315
【相关文献】
1.分布式存储系统中元数据系统的研究与设计
2.基于WebGIS的地震数据服务系统建设及关键技术研究
3.地震观测数据分布式存储的研究与应用
4.云南:建设财政大数据应用系统提升财政治理能力和服务效能
5.基于八叉树的地震数据分布式存储方法研究
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分布式三维电法在激发极化法中的应用
分布式三维电法在激发极化法中的应用尹敏;陈辉;郑燕青【摘要】在地球物理中,二维电法经常遇到的问题是分辨率不够高,无法准确地判断地下金属矿三维形态.而三维电法能够较好地反应地质体形态,但是随着目标深度增加以及地质条件复杂化等,三维电法体现出很大的局限性,面临着采集成本高以及正反演算法不够成熟等问题.分布式电法仅需在常规三维电法中再多加入一个电极,即可多采集一倍数据,提高常规三维勘探的分辨率.以激发极化法为例,通过分析分布式电法在激发极化法中不同方向的正演结果,得出分布式电法能有效提高三维电法勘探的分辨率.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2016(013)003【总页数】5页(P289-293)【关键词】分布式;直流电法;正演;极化率;激发极化法【作者】尹敏;陈辉;郑燕青【作者单位】东华理工大学核工程与地球物理学院,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学核工程与地球物理学院,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学核工程与地球物理学院,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】P631.3电法勘探是地球物理勘探方法的一种，它被广泛应用于水文地质、工程物探以及矿产勘探[1]。
传统的电法观测系统随着目标深度增加以及地质条件复杂化等体现出很大的局限性，但是三维电法勘探需要更加先进的仪器才能进行大面积的三维数据采集，同时需要能够更为快速的正演算法。
因此，对于三维电法勘探，需要有多个接收机同时进行数据的采集[2]，提高采集效率以及降低成本。
1977年建立了第一个分布式地震采集系统GUS-BUS，并被成功商业化[3]。
1985年Atlantic Richfield公司建立并测试了一个分布式电法的原型，来补充他们的24道宽频电测系统(BEMS)，在Atlantic Richfield公司之前分布式电法勘探仅仅是被简单的应用便放弃了对它的研究。
地震预警系统的关键技术
地震预警系统的关键技术地震是一种无法预测的自然灾害，一旦发生往往会带来巨大的破坏和人员伤亡，这也是世界各国广泛关注和研究的问题。
地震预警系统是现代防灾减灾技术中的重要一环，但其实现需要多种关键技术的支持。
本文将就地震预警系统的关键技术展开探讨，旨在为读者介绍其实现的技术原理和应用价值。
1. 地震监测技术地震监测是地震预警系统的基础。
地震监测技术主要包括地震观测、地震数据采集、地震数据处理等多个方面。
首先，地震观测技术包括地震仪器的摆放和校准，这些仪器需要能够稳定、准确地记录地震发生时的振动信息。
其次，地震数据采集技术需要快速、稳定地获取地震仪器的数据，并进行质量检查。
最后，地震数据处理技术需要进行多种算法设计和实现，以对采集到的地震数据进行预处理、滤波、分析和识别等操作，以便后续的预警决策。
2. 预警算法技术地震预警算法技术是地震预警系统不可或缺的关键技术之一。
其主要作用是对采集到的地震数据进行处理和分析，从而快速准确的判断地震的强度和危害程度，并及时发出预警信息。
常用的预警算法包括P波到达时差算法、滑动窗口算法、小波变换算法、卷积神经网络算法等。
这些算法都需要高效的计算和运行能力，以便在最短时间内给予预警信息。
3. 数据传输和处理技术地震预警系统需要从地震监测仪器中采集并传输大量的数据，并通过云计算、虚拟化等技术进行快速处理和分析。
为此，数据传输和处理技术需要满足高效、快速和稳定。
地震预警系统采用分布式存储、负载均衡、并行计算等技术，既保证了数据的安全性，同时也提高了数据处理和运算的速度。
4. 预警信息发布技术地震预警信息的及时、准确、有效性是地震预警系统的一项重要技术。
地震预警信息发布技术需要满足多种需求，如：应对不同预警级别、实现实时更新、针对不同应用场景提供定制化服务等。
同时，预警信息也需要兼容各种移动设备、应用软件，以便实现地震预警信息的快速、准确、全面传达。
5. 预警信息服务管理技术预警信息服务管理技术是地震预警系统的后台管理技术。
中国地震监测数据的处理与分析技术
中国地震监测数据的处理与分析技术地震是一种自然灾害，对人类社会造成了巨大的威胁和危害。
为了及时预警和准确评估地震危险性，中国地震监测系统通过收集大量的监测数据进行处理与分析。
本文将介绍中国地震监测数据的处理与分析技术，以及它们在地震灾害预测和评估中的重要作用。
一、地震监测数据的采集与处理1. 数据采集中国地震监测系统利用地震仪器网络在全国范围内实时采集地震信息。
这些地震仪器包括地震台、地震观测站和地震传感器等，可以记录并传输地震波数据。
通过这些地震仪器，我们可以获得地震的时刻、震源位置、震级和地震波形等基本信息。
2. 数据处理地震波形数据是地震监测数据中最重要的部分之一。
为了准确分析地震波形数据，我们需要进行一系列的数据处理工作。
首先，对采集到的连续地震波形数据进行去噪处理，去除由于仪器噪声和环境干扰引起的噪声信号。
然后，对地震波形进行时域和频域分析，提取地震波的主要频率和振幅特征。
最后，通过对多个地震台和观测站的数据进行比对和校正，得到更为准确的地震参数。
二、地震监测数据的分析与应用1. 地震活动性分析地震监测数据可以反映某地区的地震活动情况，通过对地震波形数据的分析，我们可以判断地震的震源位置和震级等参数。
此外，还可以利用地震监测数据分析地震的发展趋势和周期性规律，为地震活动预测和危险性评估提供依据。
2. 地震灾害评估地震监测数据在地震灾害评估中发挥着重要作用。
通过对地震波形数据的分析，可以确定地震的破坏范围和影响程度，并预测地震灾害的发生概率。
同时，结合地震监测数据和相关地质地貌信息，可以评估地震对建筑物和基础设施的影响，为地震灾害防治提供科学依据。
3. 地震预警与应急响应地震监测数据处理与分析技术的另一个重要应用是地震预警与应急响应。
通过对地震监测数据的实时处理和分析，可以提前几秒到几十秒发出地震预警，向可能受到地震影响的地区发出警示。
这为人们采取应急措施和疏散行动争取了宝贵的时间，有助于减少地震灾害的损失。
地震信号处理中的特征提取与识别技术
地震信号处理中的特征提取与识别技术地震是一种破坏性极强的自然灾害，对人类生命和财产造成的威胁无法估量。
因此，研究地震信号处理技术具有重要的现实意义。
地震信号处理技术可以对地震信号进行分析、处理和识别，从而提高地震的预测和预警能力，减少灾害损失。
其中，地震信号中的特征提取与识别技术是地震信号处理的重要部分，本文将从该方面进行探讨。
一、地震信号的特征提取方法特征提取是指从原始数据中提取出具有代表性的特征信息。
在地震信号处理中，特征提取是对地震信号的时间序列数据进行有效的描述和表示。
常用的地震信号特征提取方法包括时间域特征提取、频域特征提取和时频域特征提取。
（一）时间域特征提取时间域特征提取是对地震信号的时间序列进行分析，从中提取出时间信息上的特征，以表示其时域上的特性。
时间域特征可以通过对信号进行统计描述来获得。
最常用的时间域特征包括均值、方差、标准差、斜率、峰值等。
这些参数能够描述地震信号的基本分布特征。
（二）频域特征提取频域特征提取是指将地震信号转换到频域上，利用频域分析方法进行特征提取。
频域特征提取主要包括峭度、偏度、能量谱密度、功率谱密度等。
这些频域特征能够揭示地震信号在不同频带的变化特性。
（三）时频域特征提取时频域特征提取是指将地震信号在时间域和频域中进行联合分析，以获得更全面、更准确的特征信息。
常用的时频域特征提取方法包括小波分析、变换谱分析、EMD分析等。
这些方法能够提取地震信号在时间和频域上的局部特征，对复杂地震信号的特征描述更为精准。
二、地震信号的识别方法在地震信号处理中，通过对信号特征提取的方法获得了有意义的信息，但仅仅进行特征提取还无法解决实际问题。
需要将地震信号与其它信号进行区分，以完成对地震信号的识别。
地震信号的识别常用的方法包括分类和聚类。
（一）分类方法分类方法是指将地震信号根据预先设定的类别进行划分，以达到对地震信号的自动分类。
常用的分类方法包括支持向量机、决策树、神经网络等。
GEOMETRICS DZ 地震数据采集系统 操作手册cdx
GEOMETRICS DZ 地震数据采集系统操作手册(简装版)劳雷（北京）仪器有限公司北京市朝外大街乙12号昆泰国际大厦1807-1810室电话：010-5879-0099传真：010-5879-0989Email:*********************.cn第一部分硬件各部分介绍1.网络接口单元:网络接口单元承担控制器(计算机)到地面交叉站的接口控制功能.接计算机USB 交叉站1口交叉站2 口网线路电源灯电源开关电源12V 输入2.交叉站(LTU):交叉站主要功能是完成线-线之间及线与DZ采集站的连接. 通过数传线连接到网络接口单元, 同时连接DZ大线到采集站AU.TA或TB通过数传线连接到网络接口单元. TB 或TA通过数传线连接到下一条测线.交叉站没有地震数据采集道,只完成数据传输.传输灯测试按钮DZ 大线L端点传输灯12V 电源DZ 大线K端3. DZ 采集站传输灯触发输入电源灯测试按钮传输灯大线连接口12V 电源大线连接口DZ 采集站是分布式地震系统最重要的部分，采集站单站8道，其中插头两端各管理4道。
两个电源插头可以完成不间断电源供电。
4．数传线。
正黄色，100米长，两端10芯，无针式插头。
5．DZ 大线。
DZ大线集成了数传和模拟地震道数据线。
颜色为橙色，电缆中有地震道抽头，用于连接检波器，两端有16芯插头。
第二部分系统的连接1．连接计算机USB和网线路到网络接口单元。
（见下图NIU 到PC 连线）2．黄色数传线从网络接口单元的交叉站口1或2连接到交叉站。
（见下图Trunk segment1,2）3．交叉站通过黄色数传线连接到下一条线。
（见下图测线之间，红色交叉站之间的连线）4．网络接口单元，各交叉站和DZ采集站，外接12V电源。
几点连接注意事项：系统各个设备之间的连线长度是有限制的，其长度不能超过以下长度。
计算机---交叉站LTU之间100米交叉站LTU---交叉站LTU之间100米交叉站LTU---DZ采集站之间125米DZ采集站---DZ 采集站之间250米第三部分SAS 三维采集软件启动桌面图标SAS软件软件在设置野外施工参数后,会保存参数文件, 以备下次软件开启不必重新设置参数文件. 如果参数文件不存在, 软件则在加载的过程中,需要用户逐步完成.一旦完成参数文件,下次软件启动则自动完成读取.选择, 开始新的调查测量将会出现对话窗口Maximum Channels per Geode Segment 每个采集段的最大道数, 设计的采集道数应大于此数, 主要是使用内存的资源.Maximum Record Length 最大的记录长度, 如果记录长度小于己于16K/道样点数,则可以选择16K, 如果使用可控震源,可能sweep length 扫描长度大于16K/道样点数,可以选择64K/道样点数. 系统最大样点数是64K/道.选择3D survey 三维数据采集. 可看到如下进程.仪器启动过程,将完成寻找LTU并将LTU和DZ进行加电, 硬件的测试和识别,参数文件的装载等,预计45秒钟左右.下一步将确认排列设置情况首先, 交叉站口Trunk line1 和Trunk Line 接在测线的位置, 见下图,如果按下图设置,则意味仪器在六线和七线之间.Between which two receiver points is the LTU located? LTU的位置, 输入LTU相邻的接收点位置. 按上图LTU交叉站的位置在接收点42和43之间.输入调查名字软件下一步,将读取SPS文件,SPS文件是野外施工设计文件,包括检波点的位置桩号,炮点桩号,采集排列道,排列滚动方式等内容.仪器采集是否采用相关方式.Disable Correlation: 不采用相关. 如炸药, 锤击或重锤等震源.Enable Standard Correlation: 采用标准相关方式. 如可控震源, 夯击震源等.仪器最大的记录长度是和采样间隔有关系的, 如采用1ms采样, 如果开始选择最大16K/道样点数,则最大记录长度为16秒, 如果用1/2ms采样,则最大记录长度为8秒. 如果开始选择最大64K/道样点数,则最大记录长度为64秒(1ms 采样), 如果用1/2ms采样,则最大记录长度为32秒.Acquisition filter1 采集滤波器1, 有多档低切,高切和陷波频率段设置.Acquisition filter2采集滤波器2,同上,可以设置, Acquisition filter1 某一低切滤波, 同时Acquisition filter2 为某一频率的高切.仪器的前放增益是地震道的前置放大器对地震信号的放大, 由地震信号的大小决定高低增益的选择,一般情况下,信号强,选低增益,反之,地震信号弱,选择高增益.仪器的触发可以有多种方式, 如: 震源同步器(爆炸机), 锤击开关, 开关闭合,开关断开,TTL 低电平到高电平,高电平到低电平,甚至检波器摸拟信号,都可以触发仪器.触发保持时间是指两炮之间的间隔, 如输入1秒,则第一炮完成记录长度后,经过1秒钟后,才可以再触发下一炮. 也就是说: 仪器在完成前一炮记录后,1秒之内触发无效. 仪器不接收.软件完成启动后进入采集菜单窗口.软件主界面包括:主菜单状态栏: 状态栏位于屏幕的最下方, 表明主要状态:Armed:绿色标明允许放炮触发.Shot: 单炮记录显示方式, 可能是AGC, 固定增益等Stack: 数据叠加了几次. 在一个新的记录炮触发之前,应为0, 表明内存中没有叠加的数据. Memory: 数据存储状态. 在一个新的记录炮触发之前,应为memory clear. 在完成触发后,没有存盘时,显示unsave data. 存盘后显示SA VED AS XXX. XXX为文件号数字.交叉站窗口:采集站和地震接收道示意图: 点击左侧交叉站,则显示相应该交叉站线所连接的所有采集站和采集道的示意图.SAS survey log:日志文件,以文本方式记录生产的全过程,包括仪器参数,排列设置,采集数据的时间,数据文件的存储位置Shot views window: 显示单炮记录.Spectra window: 频谱. 显示地震道记录的频谱.Noise monitor window:实时背景噪音监视窗口.LTU list window: 交叉站窗口,列出所有交叉站.SPS list view window: SPS 放炮窗口.Seismodule list window: DZ 采集站窗口Map views window: 排列地图窗口Pilot window: 参考道窗口Channel list windows: 地震道窗口几点图示说明:1. Geode 和DZ 的差别. 都是采集站, GEODE是第一代采集站, DZ是新一代采集站2.DZ 采集站段, 是指交叉站一段所连接的所有DZ采集站.3.LTU 交叉站段, 是指网络接口单元(NIU)一段(口)的所连接的所有LTU.4.Master Trigger DZ, 触发信号输入DZ. 系统只能在此触发才有效.仪器的触发同步信号, 只能从指定的某一个DZ采集站触发, 在野外施工中,可以通过按DZ采集站上的TEST按钮开关,通知主机, 软件将设置此采集站为Master Trigger DZ.标记为T.SAS 软件的注册软件的注册. SAS 采集软件安装到一台计算机上后, 回出现以上注册页. 请提供以上页面的User code XXXX XXXX XXXX. 给厂家或劳雷公司. 现在的软件已经完成了注册. 除非硬盘格式化后重装.软件在没有注册前,可以免费使用100小时.软件主菜单.1.Survey 调查名称. 定义日志文件名字.2 GEOM.GEOM. 在此设置野外观测系统, 包括炮线,接收线,接收排列, 滚动方式等等. SHOT LOCATION 炮点位置:炮点位置图是由SPS文件设置的,其显示炮点位置及状态. 用鼠标点击某个炮点,则意味下面将进行此炮作业, 接收排列将自动移到响应的接收排列.需要首先输入SPS文件, 或下面的Create Receiver And Shot Point 建立接收和炮点, 再完成Create Receiver patch 创建接收排列,下一步再建立Roll parameters. 滚动参数.建立SPS文件或创立简易SPS文件很重要, 是建立野外的观测系统,也是采集到正确的数据的必然前提.Shot locations 炮点位置见上图.Create Receiver patch 创建接收排列以上意味: 总线数据6线, 线号为2,3,4,5,6,7每条线40道, 起始点号为63. 终止点号102, 整个系统240道. Roll parameters 滚动参数Import SPS file. 输入SPS 文件.石油勘探标准商业软件, 野外施工设计软件. 可以编辑产生SPS文件.Create Receiver and Shot point. 建立接收和炮点此项工作相当于建立简易SPS文件的一步份.在设置完成后,请到MAP VIEW WINDOWS 确认设置的正确与否.REMAP SYSTEM 重新设置排列此项工作意在重新设置野外排列, 告诉软件仪器的位置, 交叉站的位置.Automatically Mark DZs/LTUs for removal. 标注DZ LTU 用于移走.为了高效数据采集, 已经完成数据采集的采集站,在标拄后,可以移走. 见红标记. Detect NEW DZ/LTU/SHOUDOWN MARKED DZ/LTU 探测(发现)新的并关断已标注的DZ/LTU.在标注想要移掉的DZ/LTU后,半部执行此命令, 软件将自动完成移掉标注的站并且发现新站.Detect NEW/SHOUDOWN MARKED DZ ONLY.只完成DZ的移掉和新站的发现, 不包括交叉站.3.ACQUISITION采集菜单采集菜单,输入主要的采集参数,如采样率,记录长度, 滤波器,叠加方式,前放增益, 相关等.A.采样率和记录长度是地震勘探中最重要的参数之一.B.采集滤波滤除不想要的波.切记: 采集滤波意味,记录的数据是经过滤波后的数据.C.相关如果使用可控震源或MINI-SOSIE 等需要相关运算的震源.D.叠加方式数据在存盘前,是否需要多次叠加,何种方式叠加.E.前放增益仪器前放增益有两挡可以选择, 24dB 或36dBF.叠加极性可以使所有检波器的正负极性颠倒,根据用户的需要.G.设置辅助道用户可以根据需要记录爆炸信号,井口时间等辅助道信息.4.File 文件菜单存储参数指示数据文件的格式及存储的文件夹和文件名.读盘回放数据读取以前存储的数据.读下一个SEGY文件如果采用SEGY文件格式记录,读下个炮记录时需要.5.DOSURVEY 测量采集Disarm 没有准备好,此时最下方的状态栏为红色, 不允许放炮.Disarm/armed 没有准备好和准备好二者之间切换. ARMED时,状态栏为绿色,可以放炮. Clear memory 清除内存中的数据. 如果采用多次叠加, 在完成一个炮点的数据采集后, 滚动到下一个点,必须进行内存清除, 仪器不知道搬家.清除意味开始新的数据.Save 存盘. 文件号将自动增加.Roll patch forward in-line 滚动向前以DZ采集站方向.Roll patch backward in-line滚动向后以DZ采集站方向Roll patch forward cross-line滚动向前以线的方向Roll patch backward cross-line滚动向后以线的方向Hot keys description. 热键描述. 仪器的操作可以通过热键快速完成. 如:0-Disarm1-Arm/disarm2-清除内存3-炮点位置4-最大的噪音窗口. T. 仪器内触发7- 存盘查Window 窗口窗口菜单主要用于窗口的最大化. 以便于操作.System 系统菜单Set date/time 设置日期和时间.Trigger options 设置触发方式.Test 测试菜单.测试菜单主要完成,日期/时间的设置, 检波器测试, 仪器年月检检查等诸多事项.RUN ANALOG TEST 仪器摸拟测试(仪器年月检性能测试)仪器年月检是对系统的性能测试, 包括地震道的自噪声, 零漂, 相位,幅度一致性, 失真, 道间串音,共摸抑制比,和记时精度.Noise & offset 自噪声和零漂Gain siml & THD 增益一致性，包括幅度和相位，THD 总谐波失真Crosstalk 道间串音CMR 共摸抑制比Timing 记时精度采集站内置有一高精度信号发生器板，提供标准信号用于测试仪器性能和指标。
地震数据库管理与应用技术研究
地震数据库管理与应用技术研究概述：地震是一种自然灾害，可以造成人员伤亡和财产损失。
为了减少地震对人类社会造成的影响，地震数据库的管理和应用技术变得日益重要。
本文将介绍地震数据库的管理和应用技术研究的重要性，以及目前的发展和未来的挑战。
1. 地震数据库的管理：地震数据库的管理涉及数据采集、存储、处理和分析等方面。
首先，数据采集是地震数据库管理的基础工作。
通过使用地震传感器和其他地震监测设备，可以准确地记录地震的发生时刻、震级、震源深度和地震波形等信息。
其次，数据存储是地震数据库管理的核心环节。
地震数据通常以数字形式进行存储，需要建立高效可靠的数据库系统来管理这些数据。
最后，数据处理和分析是地震数据库管理的重要组成部分。
通过对地震数据进行处理和分析，可以提取有价值的地震特征，并为地震预测和防灾减灾提供支持。
2. 地震数据库应用技术研究：地震数据库的应用技术研究可以提高地震监测、预警和理解地震过程的能力。
首先，地震数据库可以用于地震监测和预警。
通过实时监测地震数据，并将其与预先建立的地震模型进行比较，可以实现地震预警系统的实时响应。
其次，地震数据库可以用于研究地震过程。
通过对大量地震数据进行分析，可以揭示地震的发生规律和机制，进而提高对地震的理解和认识。
此外，地震数据库还可以用于地震灾害评估和防灾减灾决策。
通过对历史地震数据进行分析，可以评估地震灾害的风险和潜在影响，并制定相应的防灾减灾措施。
3. 地震数据库管理与应用技术的发展：随着地震监测技术的不断发展，地震数据库管理与应用技术也在不断提升。
首先，地震数据采集技术得到了显著改进。
传感器的精度和采样频率不断提高，使得地震数据的质量和数量得以大幅提升。
其次，地震数据库系统的性能得到了显著提升。
通过采用分布式数据库和云计算等技术，可以实现地震数据的高效存储和处理。
最后，地震数据处理和分析技术也在不断创新。
人工智能和机器学习等技术的应用，改变了传统的地震数据处理和分析方法，提高了地震数据的利用价值。
基于云计算平台的火山地震监测系统开发
基于云计算平台的火山地震监测系统开发火山地震是一种与火山活动相关的地震现象，它们可以为火山喷发以及其他地质活动提供重要的预警信号。
为了更好地监测和预测火山地震活动，发展基于云计算平台的火山地震监测系统至关重要。
本文将探讨基于云计算平台的火山地震监测系统的开发，包括系统架构、数据采集和处理、数据存储和分析的方法。
首先，基于云计算平台的火山地震监测系统的架构应当具备高可靠性和可扩展性。
该系统可以采用分布式架构，将传感器节点分布在火山区域的关键位置上，实时采集地震数据。
这些数据可以通过传感器直接传输到云计算平台中的数据接收节点，确保数据的及时性和完整性。
此外，系统应具备自动化的故障检测和恢复机制，以确保监测系统的稳定性和可靠性。
数据采集和处理是基于云计算平台的火山地震监测系统中的重要环节。
传感器节点可以采集多种地震参数，如地震波形、地震能量、频率等，并实时传输到云计算平台中进行处理。
数据采集过程可以利用物联网技术实现，传感器节点与云计算平台之间的通信可以采用可靠的通信协议。
在数据处理方面，可以利用云计算提供的大数据处理能力和机器学习算法进行数据分析和特征提取。
通过对地震数据的分析，可以预测火山活动的发展趋势，提前预警可能的喷发事件。
数据存储是基于云计算平台的火山地震监测系统中的关键环节。
由于火山地震数据的实时性和大量性，传统的数据存储方法无法满足系统的需求。
云计算平台提供了分布式存储服务，可以实时存储和管理地震数据。
系统可以利用分布式数据库和对象存储服务，确保数据的安全性和可靠性。
此外，云计算平台还可以提供弹性存储和容灾备份等功能，以应对突发事件和系统故障。
数据分析是基于云计算平台的火山地震监测系统中的核心环节。
通过对采集到的地震数据进行分析和处理，可以获取火山地震活动的相关特征和趋势。
云计算平台提供了丰富的数据分析工具和算法库，可以用于地震数据的特征提取、地震波形分析、地震能量计算等。
通过数据分析的结果，可以得出火山活动的发展预测，为相关部门提供决策依据，减少潜在的灾害风险。
地震采集技术设计1
一、概述—2、设计主要步骤
以往地震原始资料—分析资料品质、干扰波 发育情况
以往地震剖面、构造图—分析工区地下构造 特征、难点
钻井、测井资料—分析计算主要目的层的反射 系数 地形图、表层资料、踏勘结果—分析地表难点
表层结构变化
一、概述—2、设计主要步骤
地表难点—投入相应的装备 表层结构难点—合理的激发、接收方法、参数
以往勘探简况及资料分析—分析所进行过 的勘探工作，尤其是对以往所完成的地震勘探 工作，勘探方法及效果进行分析。
分析资料品质与地震地质条件之间的关系； 分析资料品质与采集方法、参数选取之间 的联系； 分析资料品质与作业质量之间的关系；
一、概述—3、设计文本内容
分析资料品质在工区内的变化规律； 通过这些分析，找出影响资料品质的主要 因素，为搞好本次地震勘探，选择突破点。
静校正方法 地下地质难点—针对性的观测系统
针对性的激发、接收参数
一、概述—2、设计主要步骤
⑤观测系统等主要采集参数设计 a.观测系统设计—地球物理参数的提取
观测系统参数计算、观测系统初步设计 观测属性分析、确定观测系统 b.激发参数设计—震源类型选择、激发参数 初步拟定
一、概述—2、设计主要步骤
一、概述—2、设计主要步骤
d.二维将测线按端点坐标展绘在清绘 好的地形图和构造图上；
三维将炮检点按坐标展绘在地形图上， 将线束框、施工范围、满覆盖范围展绘在 构造图上。
一、概述—2、设计主要步骤
e.将展绘完测线或测网的地形图、构 造图编排测线号、桩号，加图头、图框、 比例尺、责任表等内容。
f.三维一般在技术设计时还要制作SPS 格式数据，以供野外测量和仪器操作人员 使用。
地质情况的描述，有助于对地质任务的 进一步了解，有利于野外技术人员掌握工作 要点。
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数字 电源
软件设计及测试结果
主机测控软件框图
从机测控软件框图
上电复位
从
机
初始化
软
等待主机
件
指令
流
程
命令解释
图
否
合法命令？
是
处理命令
分布式地震数据采集系统需 要解决的几个问题
▪与可控震源配套需增加实时相关功能 ▪ 多分量接收需增加每个采集站的道数 ▪ 从有线传输到无线传输的转换 ▪ 宽频长时的分布式记录仪 ▪低频（0.01-100Hz）检波器的研制
数据线 地址线
控制 逻辑
发送 模块
接收 模块
通
485
信
接口 总
线
0 10 1 0 0 1 1 1
曼彻斯特编码及差分曼彻斯特编码 示意图
数据传输模块设计
发送模块设计
数据传输模块设计
接收模块设计
串行 数据
接收 时钟
帧 检 测
串/并 转换
解码 电路
数字锁相环
恢复时钟
数据 输出
同步串行通信中收发同步的建立过程
宽频长时的分布式记录仪 ▪高精度时钟（精度要求为0.1ppm） ▪长时间记录的海量数据存储（野外工 作半年到一年） ▪低功耗 ▪电源能量的自动补给
目标系统
野外工作方式 不用连线
美国研制的分布式野外宽频 地震记录仪
分布式地震数据采集系统需要解决的几个问题
低频（0.01-100Hz）检波器的研制 ▪美国实施USArray计划 ▪解决地球深部探测问题 ▪国内当前的检波器最底达1Hz（重庆地 质仪器厂） ▪是否可以利用光纤检波器？
地下探测成像示意图
PHVS-1000型可控震源系统
天然 地震
人工 锤击
炸药
可控 震源
激励 源
激励 源
大线
地震仪 子站
检波 器
通讯线
主控站
检波 器
分布式地震仪的优越性
集中式地震仪 VS 分布式地震仪
• 模拟传输，易受干扰
• 多道共用A/D，采样 率和道数受限制
• 扩展困难
• 数字传输，抗干扰 能力强
• 道数多，采样率高
• 采集站道数可选， 扩展方便
自行研制的分布式地震仪样机
总体方案设计
分两 布项 式关 地键 震技 仪术 中 的
24位Delta-Sigma技术
有线传输技术 数据传输技术 无线传输技术
集中回收技术
总体方案设计
分应 布考 式虑 地的 震几 仪个 设问 计题 中
机械物理 特性方面
❖物理层协议
▪线路配置标准：共享式总线 ▪数据通信模式：双向、同步、半双工 ▪网络拓扑结构：主从式 ▪信号传输方式：平衡传输（RS485规范） ▪编码方式：差分曼彻斯特编码 ▪传输介质：双芯电缆
数据传输模块设计
数据链路层设计
数据帧格式
命令帧格式
用户层设计
测控软件
数据传输模块设计
数据通信控制器设计
工作温度范围宽； 抗震性能好； 密封性好， 具有良好的防尘、防水性能； 接插件牢固可靠。
电气 性能方面
功耗低； 具备足够高的数传速率； 信号输入通道 具有过压保护电路； 系统动态范围大； 系统具有自我诊断测试能力 并具备一定的容错能力； 输入阻抗高。
总体方案设计
系统总体设计方案
主控PC
EPP通信 适配器
数据传输模块设计
数环状态转换图
数据传输模块设计
差分曼彻斯特解码电路
数据传输模块设计
EPP通信适配器
EPP地址写周期
地址读周期
数据写周期
数据读周期
电 源通 管讯 理 模 块 框 图
充电 唤醒电路 电源2
充 AVR 电源1 电池组 电
模拟 模拟 正电源 负电源
分布式地震数据采集系统需要解决的几个问题
与可控震源配套需增加实时相关功能
▪当前采用事后相关的方法，采集之后 传送给主机，在主机内相关，时间长。
▪德国的SUMMIT相关由于容量小，高频 采样时（采样间隔为1/4ms）难以突破 2s
▪解决办法：采用DSP技术或增加模拟相 关器
分布式地震数据采集系统需要解决的几个问题
24位
CPLD SRAM
A/D
MPU
数据采集模块设计
CS5396功能框图
数据采集模块设计
CS5396数据输出格式
数据格式一
数据格式二
数据采集模块设计
CS5396接口电路功能框图
数据采集模块设计
串并转换电路功能框图及时序图
数据采集模块设计
串并转换电路时序图
数据采集模块设计
采集触发电路
数据采集模块设计
终端 匹配电阻
触发 单元
采集 单元
终端 匹配电阻
采集 单元
总体方案设计
采集单元功能框图
总体方案设计
EPP通信适配器功能框图
RS
485 总
RS485 接口
线
芯片
CPLD
EPP
EPP
并
接口
行
口
电源模块
状
态
指
电池
电源模块 MPU
示
充电模块
数据采集模块设计
数据采集模块功能框图
检
模拟
波
器
前放
测试 电路
多分量接收需增加每个采集站的道数
▪ 采用多通道的A/D，目前已有8通道的 单片24位A/D ▪增加内存 ▪研究数据压缩算法 ▪提高数据传输能力
分布式地震数据采集系统需要解决的几个问题
从有线传输到无线传输的转换 ▪ 研究近距离的无线通讯模块（用于城 市等浅层探测，数百米通讯距离） ▪提高通讯速率
分布式地震数据采集系统需要解决的几个问题
系统测试电路
数据采集模块设计
有、无检波器两种情况下的测试曲线
数据传输模块设计
OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
简化模型
应用层
数据链路层 物理层
数据传输模块设计
物理层设计
物理层定义了基本连接的机械和电气特性，它负 责从其上层获得数据并将数据转化为在通信链路上可 以传输的格式。