一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置及方法，包括智能终端与4G串口透传模块进行数据通信；通过MCU处理器接收4G串口透传模块的数据传输并进行数据解析，执行4G串口透传模块传送过来的操控命令，发送给主控电路；主控电路解析并执行MCU处理器发送的指令，根据GPS时间同步模块的时间同步信号控制驱动电路开始发射电流，控制信号调理模块对接收线圈的信号进行调理；驱动电路产生大功率驱动信号，送给发射桥路；经过发射桥路送给发射线圈；采集模块接收信号调理模块输出的信号传送给MCU处理器，MCU处理器再将数据通过4G串口透传模块发送给智能终端，本发明专利技术基于4G网络实现了扩展了核磁共振探测仪器的使用范围，减少了仪器的冗余电路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置及方法
本专利技术属于地球物理探测仪器领域，尤其是一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置及方法。
技术介绍
水资源作为人类赖以生存的不可或缺的重要能源，目前水资源的短缺问题日益严重，这不仅是我国面临的主要问题，已经逐渐发展成全球性的生态问题。核磁共振进行地下水探测是目前唯一能够直接进行地下水含水状态探测的方法，该方法测得的信号可准确反演出地下水含量、深度等，该方法具有分辨率高、信息量丰富、解释结果唯一的特性。近些年核磁共振进行地下水探测方法得到了更广范围的应用，比如在隧道，矿井的突水探测，滑坡、堤坝渗水探测等方面也取得较好的应用。现存的核磁共振仪器必须操作人员到现场进行相关的设置才能开始工作，采集有用信号，然而由于其工作环境的恶劣，操作人员难以靠近及仪器笨重等原因限制了核磁仪器的应用范围，所以可远程操控的核磁共振探测装置是解决这一问题的关键。目前随着无线网络和移动通讯技术的迅速发展，4G网络已经覆盖全国，智能手机和平板电脑的应用也十分普遍。所以设计一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置解决了核磁共振探测仪器的操作人员辛苦、危险等问题，减少了同等地理面积的探测时间，实现了一台智能仪器控制多个核磁采集站的功能，同时也使得核磁共振这种地球物理探测仪器更具有智能化的性能指标。另外由于现存仪器是发射系统与接收系统分开设计，通过同步信号线控制发射和接收的同步过程，具有两套控制系统，控制繁琐，仪器复杂，因此仪器的内部设计需要改进及完善。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置，解决核磁仪器的应用范围，以及仪器电路冗余的问题。本专利技术是这样实现的，一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置，其特征在于，包括智能终端和多个核磁采集站，所述智能终端通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据的过程；所述核磁采集站包括4G串口透传模块、MCU处理器、主控电路、采集模块、驱动电路、发射桥路、信号调理模块、发射线圈以及接收线圈，所述MCU处理器接收4G串口透传模块的数据传输并进行数据解析，执行4G串口透传模块传送过来的操控命令，发送给主控电路，并负责采集和存储采集模块传来的采集数据；所述主控电路与MCU处理器连接，解析并执行MCU处理器发送的指令，同时连接驱动电路和信号调理模块，控制驱动电路开始发射电流，控制信号调理模块对接收线圈的信号进行调理；所述驱动电路接收主控电路发出的驱动信号，产生大功率驱动信号，送给发射桥路；所述发射桥路连接驱动电路与发射线圈，大功率驱动信号经过发射桥路送给发射线圈；所述采集模块与MCU处理器及信号调理模块连接，接收信号调理模块输出的信号，采集后传送给MCU处理器。进一步地，所述信号调理模块包括高压继电器、前置放大电路、宽带滤波电路以及程控增益放大电路，接收线圈直接连接高压继电器，主控电路控制高压继电器的开启和关断，信号调理模块将接收的信号送给前置放大电路进行信号放大再经过宽带滤波电路进行信号滤波，最后送给程控增益放大电路，同时主控电路连接程控增益放大器，通过对放大倍数的设置，使得采集模块采集到最理想的核磁共振信号。进一步地，所述智能终端通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据的过程为：智能终端初始化，人工手动设置采集参数，然后智能终端向各核磁采集站发送命令数据，等待接收执行结果，如果没有执行完毕则继续等待，执行完毕后智能终端向各采集站发送接收数据命令，然后接收各采集站探测数据，检测是否接收完毕，如果没有接收完则继续接收，接收完毕后，智能终端检测数据并存储，之后结束本流程。进一步地，所述核磁采集站采集信号的流程为：首先参数串口初始化，等待接收智能终端命令，当4G串口透传模块接收到命令后发送给MCU处理器，MCU处理器解析命令后发给主控电路设置驱动电路及信号调理电路参数，之后主控电路根据GPS时间同步器控制驱动电路开始发射同时控制信号调理模块开始采集，检测采集数据是否完毕，如果没有则继续等待，完毕后向智能终端发送执行结果，之后等待智能终端命令，当命令到后则向智能终端发送采集到的探测数据，之后结束本流程。进一步地，所述装置采用电源供电模块供电，包括电池模块、供电电源模块和大功率发射电源，其中电池模块连接到供电电源模块和大功率发射电源模块，给供电电源模块和大功率发射电源模块供电，其中供电电源模块通过不同的DC-DC电路分压出不同幅值的电压分别给信号调理模块，采集模块，MCU处理器，4G串口透传模块，GPS时间同步模块及主控电路供电；大功率发射电源模块连接驱动电路和发射桥路，产生大电压信号，以提供大功率的发射能量。进一步地，所述装置还包括：GPS时间同步模块，连接MCU处理器，为核磁采集站提供同步时间，保证多个采集站的采集同步进行；WiFi模块，连接MCU处理器，使装置在WiFi无线网络环境中，通过WiFi无线网络与智能终端进行数据传输；以太网接口，连接MCU处理器，完成采集数据至智能终端的快速回传功能。一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测方法，该方法包括：首先根据探测地形的实际情况和理论设计确定好各核磁采集站的摆放位置，然后在需要探测的地点摆放各个核磁采集站并连接好发射线圈、接收线圈，开机等待；寻找操作安全舒适的地点，打开智能终端，在智能终端中手动设置好各个核磁共振采集站的放大倍数，发射电流等参数；智能终端通过4G网络与各核磁采集站中的4G串口透传模块连接，将核磁共振仪器的主要参数发送给4G串口透传模块，通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据；4G串口透传模块与MCU处理器连接，将数据命令发送给MCU处理器，MCU处理器将命令解析后发送给主控电路；主控电路解析并执行MCU处理器发送的指令，包括发射电流大小，程控增益放大倍数等，根据GPS时间同步模块提供的同步时钟控制驱动电路和信号调理模块的运行起始时间，控制驱动电路开始发射电流，控制信号调理模块进而控制高压继电器的开启与关断，设置程控增益的放大倍数；驱动电路接收主控电路发出的驱动信号，产生大功率驱动信号，送给发射桥路；发射桥路接收大功率驱动信号送给发射线圈，发射线圈开始发射电流；接收线圈接收利用核磁共振方法所能感应到的二次场信号，送给信号调理模块；信号调理模块将接收线圈感应到的核磁共振信号进行一系列的放大滤波处理之后送给采集模块；采集模块，与MCU处理器及信号调理模块连接，接收信号调理模块输出的信号，采集后传送给MCU处理器；MCU处理器可将当前采集状态和运行情况及采集数据通过串口传给4G串口透传模块，再经过4G网络远程传输给智能终端。进一步地，所述智能终端通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据的过程包括：智能终端初始化，人工手动设置采集参数，然后智能终端向各核磁采集站发送命令数据，等待接收执行结果，如果没有执行完毕则继续等待，执行完毕后智能终端向各采集站发送接收数据命令，然后接收各采集站探测数据，检测是否接收完毕，如果没有接收完则继续接收，接收完毕后，智能终端检测数据并存储，之后结束本流程。进一步地，所述核磁采集站采集信号的流程为：首先参数串口初始化，等待接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置，其特征在于，包括智能终端和多个核磁采集站，所述智能终端通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据的过程;所述核磁采集站包括4G串口透传模块、MCU处理器、主控电路、采集模块、驱动电路、发射桥路、信号调理模块、发射线圈以及接收线圈，所述MCU处理器接收4G串口透传模块的接收到的智能终端的数据传输并进行数据解析，执行4G串口透传模块传送过来的操控命令，发送给主控电路，并负责采集和存储采集模块传来的采集数据；所述主控电路与MCU处理器连接，解析并执行MCU处理器发送的指令，同时连接驱动电路和信号调理模块，控制驱动电路开始发射电流，控制信号调理模块对接收线圈的信号进行调理；所述驱动电路接收主控电路发出的驱动信号，产生大功率驱动信号，送给发射桥路；所述发射桥路连接驱动电路与发射线圈，大功率驱动信号经过发射桥路送给发射线圈；所述采集模块与MCU处理器及信号调理模块连接，接收信号调理模块输出的信号，采集后传送给MCU处理器。

【技术特征摘要】
1.一种基于4G网络的多点远程操控核磁共振探测装置，其特征在于，包括智能终端和多个核磁采集站，所述智能终端通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据的过程;所述核磁采集站包括4G串口透传模块、MCU处理器、主控电路、采集模块、驱动电路、发射桥路、信号调理模块、发射线圈以及接收线圈，所述MCU处理器接收4G串口透传模块的接收到的智能终端的数据传输并进行数据解析，执行4G串口透传模块传送过来的操控命令，发送给主控电路，并负责采集和存储采集模块传来的采集数据；所述主控电路与MCU处理器连接，解析并执行MCU处理器发送的指令，同时连接驱动电路和信号调理模块，控制驱动电路开始发射电流，控制信号调理模块对接收线圈的信号进行调理；所述驱动电路接收主控电路发出的驱动信号，产生大功率驱动信号，送给发射桥路；所述发射桥路连接驱动电路与发射线圈，大功率驱动信号经过发射桥路送给发射线圈；所述采集模块与MCU处理器及信号调理模块连接，接收信号调理模块输出的信号，采集后传送给MCU处理器。2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调理模块包括高压继电器、前置放大电路、宽带滤波电路以及程控增益放大电路，接收线圈直接连接高压继电器，主控电路控制高压继电器的开启和关断，信号调理模块将接收的信号送给前置放大电路进行信号放大再经过宽带滤波电路进行信号滤波，最后送给程控增益放大电路，同时主控电路连接程控增益放大器，通过对放大倍数的设置，使得采集模块采集到最理想的核磁共振信号。3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述智能终端通过4G网络与多个核磁采集站完成远程发送数据命令及回收数据的过程为：智能终端初始化，人工手动设置采集参数，然后智能终端向各核磁采集站发送命令数据，等待接收执行结果，如果没有执行完毕则继续等待，执行完毕后智能终端向各采集站发送接收数据命令，然后接收各采集站探测数据，检测是否接收完毕，如果没有接收完则继续接收，接收完毕后，智能终端检测数据并存储，之后结束本流程。4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述核磁采集站采集信号的流程为：首先参数串口初始化，等待接收智能终端命令，当4G串口透传模块接收到命令后发送给MCU处理器，MCU处理器解析命令后发给主控电路设置驱动电路及信号调理电路参数，之后主控电路根据GPS时间同步器控制驱动电路开始发射同时控制信号调理模块开始采集，检测采集数据是否完毕，如果没有则继续等待，完毕后向智能终端发送执行结果，之后等待智能终端命令，当命令到后则向智能终端发送采集到的探测数据，之后结束本流程。5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置采用电源供电模块供电，包括电池模块、供电电源模块和大功率发射电源，其中电池模块连接到供电电源模块和大功率发射电源模块，给供电电源模块和大功率发射电源模块供电，其中供电电源模块通过不同的DC-DC电路分压出不同幅值的电压分别给信号调理模块，采集模块，MCU处理器，4G串口透传模块，GPS时间同步模块及主控电路供电；大功率发射电源模块连接驱动电路和发射桥路，产生大电压信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婷婷，尚新磊，徐洋，宋欣桦，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22