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一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法技术

技术编号:14893304 阅读:288 留言:0更新日期:2017-03-29 02:39
本发明专利技术公开了一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,是基于区域分簇的地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,由地震采集节点组成的簇内网络,节点组网采用基于IEEE 802.15.4标准的mesh网络架构;在连接各个簇的簇间网络的节点组网采用基于ARM‑Linux及IEEE 802.11b/g标准的Ad‑hoc网络架构。采用异构无线网络的区域分簇方式的创新性在于:在簇内采用IEEE 802.15.4网络结构保证簇内的节点间的低速传输和低功耗的需求;在簇间采用IEEE 802.11b/g网络,各簇的簇头间数据以高速率传输,汇聚地震数据到中心控制系统。无线传输系统摆脱了常规有线线缆的限制,采集节点部署施工更方便,易于扩展和替换,节省大量的线缆设备、维护成本以及人力资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地震勘探地球物理方法以及无线传感器网络通信技术交叉领域,具体涉及一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法。技术背景地震勘探是采用专门的传感器收集地震波在地下传播过程中反映地下地质结构等的地震回波信息的一种地球物理方法。地震勘探技术是地球结构探测、矿产资源勘测及开发、工程地震勘测等应用中的关键性技术。地震勘探方法应用广泛,在现代地球物理勘探中,地震勘探占据了绝对优势,其中约有90%以上的勘探工作是使用地震勘探。近年来,随着相关
的发展,地震勘探技术更新的速度也明显加快。地震勘探方法与其他的地球物理勘探方式对比,具有探测区域广、深度大、精度高、分辨率高、可靠性高的优势,是一种不可代替的地球物理方法。在现有的地震勘探过程中,需要在野外按照规则布设检波器串,使用有线线缆连接检波器串,在采集到地震波数据后通过线缆汇总上传至中心控制系统。为了实现地震数据实时传输并且质量可控,通信线缆必须保证通畅。由于地震勘探数据采集的环境一般是在野外,在布设施工时常常会遇到障碍物或者湖泊、沼泽、河流等不适宜施工的环境,造成布设线缆非常不方便,增加施工的难度。在勘探完一个区域后,需要将线缆、检波器串转移到另一个勘探区域,布设施工的工作量大,线缆在多次布设施工后,会出现损坏,影响性能,导致线缆的维护、保养与运输成本比较大。因此,开发基于无线传感器网络的地震勘探数据采集无线传输技术,使用无线网络的方式代替原有的线缆连接是非常有必要的。地震勘探无线采集的主要流程为无线检波器节点自组织形成网络,在每个检波器采集到地震数据后通过无线网络将数据汇聚至地震记录仪器。现阶段已经有基于无线传感器的地震勘探,但由于本地存储无法进行质量监控、市场难推广等原因,没有在实际地震勘探中广泛应用。如果网络规模比较小,数据的采集和汇总相对容易实现,但是在实际的地震勘探中,地震检波器的数量多、地震数据量庞大,一般的无线传感器网络满足不了地震勘探无线采集的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术缺点和不足,提供一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,该方法基于大规模无线传感器网络的数据采集系统,可完成地震勘探数据的无线采集、采集控制、无线传输和数据存储。本专利技术的目的通过下述技术方案实现:一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,包括下列步骤:步骤S1,簇内网络数据汇集,在地震采集节点组成的簇内网络内,节点组网采用基于IEEE802.15.4标准的mesh网络架构;步骤S2,簇间网络数据高速传输,在连接各个簇的簇间网络的节点组网采用基于IEEE802.11b/g标准的Ad-hoc网络架构。所述步骤S1中,地震勘探无线采集节点由地震检波器、信号调理/模数转换模块、地震数据流控制模块、节点及网络状态控制模块、无线射频模块、数据存储模块、电源模块组成,地震检波器获得的地震波信号经过信号调理/模数转换模块调理后,按采样率需求转换为24位的数字信号,再经过地震数据流控制模块按照预定格式发送至节点状态控制模块,节点状态控制模块通过无线射频模块与外界通信,接收控制消息控制节点状态、判断发送地震数据至地震数据流控制模块或者缓存至数据存储模块、监控地震数据流控制模块运行。所述步骤S1中,簇内网络中的地震数据采用分事务传输,把地震传输分为两个事务,一个事务进行数据传输,另一个事务进行反馈与差错控制,做到地震数据流独立于控制消息又能无差错传输。所述步骤S2中,簇头节点组网采用基于ARM-Linux平台,使用AODV-UU路由协议来实现路由寻址和Ad-hoc网络组网,采用基于IEEE802.11b/g标准的无线网卡,保证各簇的簇头间数据以高速率传输,最终将地震数据汇聚到中心控制系统。所述步骤S2中,簇头节点在建立TCP/IP链接后,采用socket可靠传输地震数据。所述步骤S1和步骤S2中簇内网络和簇头网络节点之间使用串口通信,通过串口实现异构无线网络内不同网络协议间的地震数据传输。本专利技术的优点是:采用异构无线网络的区域分簇方式来实现地震勘探数据无线采集,在簇内采用IEEE802.15.4网络结构保证簇内的节点间的低速传输和低功耗的需求;在簇间采用IEEE802.11b/g网络,各簇的簇头间数据以高速率传输,汇聚地震数据到中心控制系统。无线传输系统摆脱了常规有线线缆的限制,采集节点部署施工更方便,易于扩展和替换,节省大量的线缆设备、维护成本以及人力资源。实际测试结果表明该方法完成地震勘探数据的无线采集、采集控制、无线传输和数据存储等功能。附图说明图1本专利技术的总体结构图;图2地震勘探采集节点的总体结构图;图3发送设备端地震数据传输流程图;图4接收设备端地震数据传输流程图;图5AODV-UU路由协议实现原理图;图6异构网络连接示意图;图7多簇异构网络拓扑;图8多簇异构网络节点传输的地震数据;图9Xserve上传地震数据流程图;图10地震勘探无线采集系统界面。具体实施方式下面结合附图及具体实例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法是针对地震勘探数据无线网络传输的需求,采取混合异构的无线区域分簇网络。混合异构网络模式如图1所示,在地震采集节点(即无线检波器节点)组成的簇内网络内,节点组网采用基于IEEE802.15.4标准的低速网络,各个簇的簇间网络的节点组网采用基于IEEE802.11x的高速网络,各簇的簇头间数据以高速率传输,汇聚地震数据到采集中心控制系统。其中,由地震采集节点组成的簇内网络,节点组网采用基于IEEE802.15.4标准的ZigBee协议;在连接各个簇的簇头间网络,采用基于ARM-Linux及IEEE802.11b/g标准的Ad-hoc网络模式。1、基于IEEE802.15.4的簇内网络数据汇集。地震勘探无线采集节点及簇内组网实现。地震勘探采集节点的总体结构图如图2所示,本专利技术的地震勘探无线采集节点由地震检波器、信号调理/模数转换模块、地震数据流控制模块、节点及网络状态控制模块、无线射频模块、数据存储模块、电源模块组成,地震检波器获得的地震波信号经过信号调理/模数转换模块调理后,按采样率需求转换为24位的数字信号,再经过地震数据流控制模块按照预定格式发送至节点状态控制模块,节点状态控制模块通过无线射频模块与外界通信,接收控制消息控制节点状态、判断发送地震数据至地震数据流控制模块或者缓存至数据存储模块、监控地震数据流控制模块运行。信号调理/模数转换模块为ADS1256模数转换器,采样位数为24位,采样速率可达30KSPS(采样点每秒)。地震数据流控制模块使用STC15W408S单片机,节点及网络状态控制模块采用CC2530为核心的硬件平台,由STC15W408S单片机来协调CC2530节点控制电路并接收CC2530发来的控制信息。数据存贮模块采用CC2530芯片。CC2530芯片作为实现簇内网络地震数据汇集的硬件平台,内部集成了兼容2.4GHzIEEE802.15.4的RF收发器,软件基于Z-Stack协议栈。把地震传输分为两个事务CLUSTER-ID1和CLUSTER-ID2,分别进行数据传输和差错控制。CLUSTER-ID1为地震数据传输事务,若CLUSTER-ID2反馈成功则本文档来自技高网
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一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法

【技术保护点】
一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,其特征在于,包括下列步骤:步骤S1,簇内网络数据汇集,在地震采集节点组成的簇内网络内,节点组网采用基于IEEE 802.15.4标准的mesh网络架构;步骤S2,簇间网络数据高速传输,在连接各个簇的簇间网络的节点组网采用基于IEEE 802.11b/g标准的Ad‑hoc网络架构。

【技术特征摘要】
1.一种地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,其特征在于,包括下列步骤:步骤S1,簇内网络数据汇集,在地震采集节点组成的簇内网络内,节点组网采用基于IEEE802.15.4标准的mesh网络架构;步骤S2,簇间网络数据高速传输,在连接各个簇的簇间网络的节点组网采用基于IEEE802.11b/g标准的Ad-hoc网络架构。2.根据权利要求1所述的地震勘探数据无线采集的异构网络传输方法,其特征在于,所述步骤S1中,地震勘探无线采集节点由地震检波器、信号调理/模数转换模块、地震数据流控制模块、节点及网络状态控制模块、无线射频模块、数据存储模块、电源模块组成,地震检波器获得的地震波信号经过信号调理/模数转换模块调理后,按采样率需求转换为24位的数字信号,再经过地震数据流控制模块按照预定格式发送至节点状态控制模块,节点状态控制模块通过无线射频模块与外界通信,接收控制消息控制节点状态、判断发送地震数据至地震数据流控制模块或者缓存至数据存储模块、监控地震数据流控制模块运行。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:董恩清仲伟冲曹宪辉张德敬黄振强徐娟梁成辉李冠轩
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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