具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法技术方案

本发明专利技术公开了具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法，包括地面数据采集站，N支内部均设有相互连接的主控CPU和RS485收发器的检波器，以及均设置在检波器内部且依次连接的RS485前端接口、单刀双掷模拟开关和RS485后端接口；N支检波器首尾依次连接，最前端的检波器中的RS485前端接口与地面数据采集站连接，而RS485后端接口则与后部的检波器中的RS485前端接口连接。本发明专利技术利用单刀双掷模拟开关对RS485通信总线进行在线切断与连接，实现了地面数据采集站对检波器物理连接位置的在线检测，使得检波器具有任意组合级联、相互替换的功能，极大地提高了数字VSP系统的灵活性和操作性。

【技术实现步骤摘要】
具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法
本专利技术涉及一种数字VSP系统，具体涉及的是一种具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法。
技术介绍
近年来，垂直地震剖面(VSP)勘探越来越受到国内外石油、天然气等行业的青睐。VSP系统具有分辨率高和信噪比高的特点，但施工过程相对比较复杂，而且仪器效率低下，其主要原因在于:首先，检波器布置在井下，需要辅助装置(如推靠臂)来配合其实现与井壁充分接触，因而仪器结构复杂、体积庞大，而且稳定性不高；其次，在勘探过程中，必须手动设置每个检波器的物理连接位置和通信地址，如此一来，操作过程较为繁琐，容易出错；再者，常规仪器通常不能扩展与剪裁，各支检波器之间也不能任意组合级联、相互替换，修理非常困难，系统维护成本高。因此，优化VSP系统结构，提高仪器灵活性，降低施工难度，一直都是各地球物理勘探公司极力想解决的一项关键技术瓶颈。针对VSP系统不能任意组合级联检波器、施工困难、稳定性差等问题，国内外相关科研单位和应用单位曾对VSP常规仪器做了部分改进工作，在一定程度上增强了系统的灵活性。纵观国内外VSP相关设备，目前主要有模拟和数字系统两大类。模拟VSP系统多数是由地面地震勘探设备直接改进而来，为提高其抗干扰能力和稳定性，通常将检波器、模拟传输电缆、承重钢缆、密封气管等设计为统一整体，整个检波器串不可扩展与剪裁、不可更换检波器相对位置，而且在使用过程中，如果其中一支检波器异常，一般需要更换整支检波器串，因此检波器的维护成本极其高。而随着集成电路和数字信号处理技术的发展，部分科研单位对数字VSP系统进行了初步尝试，设计了一种基于直流电机的推靠臂结构，并将传输总线、承重钢缆、电源总线等融合为单一电缆，极大降低了仪器的体积和重量，各传感器拾取到的地震信号在检波器中转换成数字信号后，由电缆中的串行通信总线(如RS485)传输到地面数据采集站。相比模拟VSP系统而言，数字VSP系统可以避免由于直接传输模拟信号而产生固有的道间串音、工频干扰，且检波器可以在施工过程中临时拆卸与组装，极大降低了仪器搬运与施工成本。然而，现有的数字VSP系统仍然存在着检波器之间不可相互替换的缺点。从数字VSP系统工作原理来说，要想获得清晰的可用于数据分析的单炮地震记录，在施工之前，操作者必须清楚每个检波器的物理布置位置和通信地址，且在整个施工过程中，不能随意改变。如果因为某种原因而交换其中某两支检波器的物理连接位置，而恰好此时又在数据采集过程中，不能进行相应参数设置，则会导致采集到的单炮记录出现同相轴混乱的现象。更重要的是，由于每支检波器具有固定的通信地址，如果其中一支损坏，在将其替换后，必须要对所有检波器的通信地址进行重新配置，整个过程极其繁琐，需要专业拆卸工具，人力成本较高，且不适合施工人员现场操作。综上原因，由于数字VSP系统中的检波器串不能任意组合级联、且相互替换不灵活，因此也造成了仪器施工效率低下、系统维护困难，而由此带来的后果则是给各应用单位带来了非常巨大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法，主要解决现有数字VSP系统中的检波器串由于不能任意组合级联、相互替换而导致仪器施工效率低、系统维护困难、企业经济损失大的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，包括地面数据采集站及N支内部均设有相互连接的主控CPU和RS485收发器的检波器，N为大于I的自然数，还包括均设置在检波器内部的RS485前端接口、单刀双掷模拟开关和RS485后端接口，其中:N支检波器首尾依次连接构成检波器串；最前端的检波器中的RS485前端接口外部通过RS485通信总线与地面数据采集站连接，该检波器中的RS485后端接口外部通过RS485通信总线与后部的检波器中的RS485前端接口外部连接；所述RS485前端接口同时与RS485收发器的差分输入端和单刀双掷模拟开关的COM端口连接；所述RS485后端接口与单刀双掷模拟开关的NO端口连接；所述单刀双掷模拟开关的IN控制端与主控CPU的通用输出引脚连接。进一步地，所述地面数据采集站以及N支检波器之间均通过铠装电缆连接，而检波器中的RS485前端接口和RS485后端接口均与铠装电缆中的RS485通信总线连接。作为优选，所述RS485收发器的型号为ADM2582E。再进一步地，所述单刀双掷模拟开关的型号为SGM3002，其引脚8接5V电源，并通过并联的电容Cl和极性电容C2接数字地DGND，该单刀双掷模拟开关的引脚3也接数字地DGND0更进一步地，所述单刀双掷模拟开关的引脚NC1、NC2之间通过匹配电阻Rl连接。根据上述结构，本专利技术还提供了该数字VSP系统的检波器动态地址配置方法，包括以下步骤:S1:系统上电复位后，各支检波器中的主控CPU均控制各自的单刀双掷模拟开关将对应的RS485后端接口与后部的检波器中的RS485前端接口断开，然后地面数据采集站利用广播通信地址“OxFF”发送“是否有未配置地址的检波器连接到通信总线上”的查询指令，对所有检波器进行在线查询；S2:与地面数据采集站连接的最前端，也即物理连接位置为I的检波器收到指令并进行回复，然后地面数据采集站利用广播通信地址“OxFF”，发送“点对点通信地址配置”指令，对该物理连接位置为I的检波器地址配置为“0x01”；S3:地面数据采集站利用点对点通信地址“0x01”发送“打开单刀双掷模拟开关”指令，打开物理连接位置为I的检波器中的单刀双掷模拟开关，将物理连接位置为2的检波器与地面数据采集站连通；S4:地面数据采集站再次利用广播通信地址“OxFF”发送“是否有未配置地址的检波器连接到通信总线上”的查询指令，对所有检波器进行在线查询；S5:物理连接位置为2的检波器收到指令并进行回复，然后地面数据采集站利用广播通信地址“OxFF”，发送“点对点通信地址配置”指令，对该物理连接位置为2的检波器地址配置为“0x02”；S6:地面数据采集站利用点对点通信地址“0x02”发送“打开单刀双掷模拟开关”指令，打开物理连接位置为2的检波器中的单刀双掷模拟开关，将物理连接位置为3的检波器与地面数据采集站连通；S7:依次重复步骤S4?S6，对剩余的检波器进行地址配置，直到地面数据采集站查询不到有未配置地址的检波器在线为止，此时，各支检波器便具有与其物理连接位置相对应的点对点通信地址，并在后续统一采用该地址进行数据传输。本专利技术的设计原理在于，其是利用单刀双掷模拟开关在线连接与断开检波器RS485通信总线来获取检波器的物理连接位置，并据此采用广播通信地址和点对点通信地址配合的方式，实现所有检波器依次接入通信总线并由地面数据采集站动态配置其通信地址。在系统上电复位后，各支检波器中的主控CPU通用输出引脚均默认为低电平，单刀双掷模拟开关在低电平连通方向弓I脚控制下，强制切断各自检波器与其下级检波器中的RS485通信总线连接，并在地址配置之前，禁止对单刀双掷模拟开关进行操作，保证在任何时候只能有一个未配置地址的检波器直接与地面数据采集站连接。并且，在物理连接位置上，该检波器一定处于所有已本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，包括地面数据采集站(1)及N支内部均设有相互连接的主控CPU和RS485收发器的检波器(3)，N为大于1的自然数，其特征在于，还包括均设置在检波器(3)内部的RS485前端接口、单刀双掷模拟开关和RS485后端接口，其中：N支检波器首尾依次连接构成检波器串；最前端的检波器中的RS485前端接口外部通过RS485通信总线与地面数据采集站连接，该检波器中的RS485后端接口外部通过RS485通信总线与后部的检波器中的RS485前端接口外部连接；所述RS485前端接口同时与RS485收发器的差分输入端和单刀双掷模拟开关的COM端口连接；所述RS485后端接口与单刀双掷模拟开关的NO端口连接；所述单刀双掷模拟开关的IN控制端与主控CPU的通用输出引脚连接。

【技术特征摘要】
1.具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，包括地面数据采集站(I)及N支内部均设有相互连接的主控CPU和RS485收发器的检波器(3)，N为大于I的自然数，其特征在于，还包括均设置在检波器(3)内部的RS485前端接口、单刀双掷模拟开关和RS485后端接口，其中: N支检波器首尾依次连接构成检波器串；最前端的检波器中的RS485前端接口外部通过RS485通信总线与地面数据采集站连接，该检波器中的RS485后端接口外部通过RS485通信总线与后部的检波器中的RS485前端接口外部连接； 所述RS485前端接口同时与RS485收发器的差分输入端和单刀双掷模拟开关的COM端口连接； 所述RS485后端接口与单刀双掷模拟开关的NO端口连接； 所述单刀双掷模拟开关的IN控制端与主控CPU的通用输出引脚连接。2.根据权利要求1所述的具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，其特征在于，所述地面数据采集站以及N支检波器之间均通过铠装电缆(2)连接，而检波器中的RS485前端接口和RS485后端接口均与铠装电缆中的RS485通信总线连接。3.根据权利要求1或2所述的具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，其特征在于，所述RS485收发器的型号为ADM2582E。4.根据权利要求3所述的具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，其特征在于，所述单刀双掷模拟开关的型号为SGM3002，其引脚8接5V电源，并通过并联的电容Cl和极性电容C2接数字地DGND ，该单刀双掷模拟开关的引脚3也接数字地DGND。5.根据权利要求4所述的具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，其特征在于，所述单刀双掷模拟开关的引脚NC1、NC2之间通过匹配电阻Rl连接。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀良，庹先国，刘勇，沈统，蒋鑫，阳林锋，毛小波，贺春艳，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51