航空物探数据采集和控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种航空物探数据采集和控制系统，其结构包括探测器、磁传感器、航空GPS、温湿度计、气压高度计、雷达高度计、数据采集和控制单元、存储单元、显示单元和供电单元。本实用新型专利技术可采集航空磁测和航空放射性测量数据，并可同步采集GPS、雷达高度、气压高度、温湿度等数据，可实现对航空伽玛能谱仪的峰位实时调整控制以及对航磁补偿仪磁补偿过程的实时控制，具有体积小、重量轻、自动化程度高和操作简单等特点，实现了航空物探数据采集、控制和存储的一体化。本实用新型专利技术主要应用于航空地球物理勘查，寻找金属矿、油气和放射性矿产的矿产勘查，也可用来执行核应急航空监测、核反恐和环境监测等任务。

【技术实现步骤摘要】
航空物探数据采集和控制系统
本技术涉及一种航空物探测量系统，具体地说是一种航空物探数据采集和控制系统。
技术介绍
航空物探是一种集多种新技术为一体的航空地球物理勘探技术，具有高效、快速、经济等特点。主要的航空物探方法包括航空磁测、航空放射性测量、航空重力测量和航空电磁法测量等方法。我国的航空工作起始于20世纪50年代初，开始主要是航空磁测和航空放射性测量，用于寻找磁性矿床、放射性矿床和油气田等矿产资源，之后逐渐扩展应用于地质填图、大地构造研究、放射性环境测量和核事故应急监测等领域。我国的航空物探仪器测量数据采集系统最初采用的是模拟纸带绘图机，将测量数据以曲线的形式绘制在纸带上，通过物探技术人员加工处理，最后成图。其缺点是用人多、速度慢、精度低。从20世纪80年代，陆续从美国和加拿大引进了GR-714和CDI-7、DAS-8、等航空物探测量数据采集系统，属于第一代数字记录的采集系统，它们是由主控计算机（CPU为4位或16位）、模拟纸带打印机、磁带记录仪组成。将测量数据以曲线的形式绘制在纸带上的，同时通过数字接口将测量数据以数字的形式记录到九轨磁带记录仪上。航空物探技术人员用计算机处理、成图。其缺点是仪器体积大、磁带保存时间短、速度慢。进入21世纪，引进了MagLogNT、AGIS等航空物探谱测量数据采集系统。它们由一台工控机组成，采用无纸化工作方式，将测量数据记录到大容量硬盘上，采用windows操作系统，人机对话方便，运行速度快。其缺点是仪器体积大、易划盘。由于待飞测区的地形情况较为复杂，固定翼飞机已不能满足航空物探生产作业的需要，使用直升机来开展航空物探作业的需求逐渐加大。国内主要采用AS350B3型直升飞机，该直升飞机具有载荷能力大，高原性能好等优点；但存在飞机舱内高度低、长度短、空间窄小等不足。现有的航空物探测量系统是针对固定翼飞机设计的，占用空间较大，无法安装在AS350B3直升飞机上。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种航空物探数据采集和控制系统，以解决现有航空物探谱测量数据采集系统因占用空间大而无法在AS350B3直升机上安装使用的问题。本技术是这样实现的：一种航空物探数据采集和控制系统，包括：探测器，通过网口与数据采集和控制单元相接，用于测量航测区域的放射性信号；磁传感器，通过串行接口与数据采集和控制单元相接，用于采集航测区域的地磁场信号；航空GPS，通过串行接口与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的高度、经纬度和时间数据；温湿度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的温度和湿度数据；气压高度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的大气压强数据；雷达高度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置到地面的高度数据；数据采集和控制单元，分别与探测器、磁传感器、航空GPS、温湿度计、气压高度计、雷达高度计、显示单元和存储单元相接，用于接收上述各传感器采集的数据，并对数据进行处理分析，同时，通过发送指令控制上述各传感器的工作；存储单元，与所述数据采集和控制单元相接，用于实时存储系统采集的数据；显示单元，与所述数据采集和控制单元相接，用于显示系统采集的各种数据和通过数据形成的曲线图，以及供电单元，为上述各部分提供工作电源。所述数据采集和控制单元包括中央处理器、网卡、串口板卡和模拟数据采集板；通过向探测器发送高压和增益调整命令来调节探测器内电子单元上存储的光电倍增管高压和增益参数来实时调整能谱的峰位，保证探测器输出的能谱曲线峰位正常。所述数据采集和控制单元通过向磁传感器发送控制命令来控制磁传感器的工作模式，以在数据采集和控制系统上直接控制磁传感器的工作模式，并实时分析数据。本技术可采集航空磁测和航空放射性测量数据，并可同步采集GPS、雷达高度、气压高度、温湿度等数据，可实现对航空伽玛能谱仪的峰位实时调整控制以及对航磁补偿仪磁补偿过程的实时控制。本技术具有体积小、重量轻、自动化程度高和操作简单等特点，可应用于固定翼飞机、直升飞机和无人机等不同平台，特别适用于内部空间小的测量平台。本技术由数据收录系统和控制系统组成，实现了航空物探数据采集、控制和存储的一体化，使航空物探测量系统实现了小型化、轻型化，提高了自动化程度。本技术主要应用于航空地球物理勘查，寻找金属矿、油气和放射性矿产的矿产勘查，也可用来执行核应急航空监测、核反恐和环境监测等任务。本技术具有以下特点：1、实现了航空物探仪器数据采集和控制系统的一体化，减小了系统体积、降低了重量。2、实现了对用于航空伽玛能谱测量的探测器的实时调整控制，保证航空伽玛能谱峰位时刻正常状态。3、可在进行磁补偿飞行时，控制磁传感器的工作模式状态，并在显示单元上快速显示磁补偿结果。4、显示界面采用图形曲线显示，人际交互性好，易于操作。5、采集的航空伽玛能谱数据可选择256道、512道和1024道，采样频率为1Hz，数据类型包括能谱窗数据和全谱数据。磁数据的采样频率为10Hz。6、数据采集和控制单元之间通过以太网进行指令和数据传输。7、数据存储采用固态硬盘进行存储。8、适用于固定翼飞机、直升飞机和无人机等不同平台。附图说明图1是本技术的电路框图。图2是探测器接口的电路原理图。图3是模拟数据采集板的信号调理电路原理图。图4是供电单元的电路原理图。具体实施方式如图1所示，本技术主要包括探测器、磁传感器、航空GPS、温湿度计、气压高度计、雷达高度计、供电单元、数据采集和控制单元、存储单元和显示单元等部分。探测器是用于测量放射性信号（包括能谱窗数据和全谱数据）的传感器，为可扩展结构，是由NaI(TI)晶体、光电倍增管（PMT）、信号放大器、脉冲幅度分析器和数据缓存器等部件组成。探测器通过网线和网口连接到数据采集和控制单元的网卡（RJ45接口）上。磁传感器是用于采集地磁场信号的传感器，是由磁探头、磁补偿仪和磁通门等部件组成。磁传感器通过串行接口（RS-232接口）连接到数据采集和控制单元的串口板卡上。航空GPS是用于采集系统工作所处位置的高度、经纬度和时间等数据的传感器。航空GPS通过串行接口（RS-232接口）连接到数据采集和控制单元的串口板卡上。温湿度计是用于采集系统工作时所处位置的温度和湿度等数据的传感器。温湿度计通过电缆连接到数据采集和控制单元的模拟数据采集板上。气压高度计是用于采集系统工作时所处位置的大气压强数据的传感器。气压高度计通过电缆连接到数据采集和控制单元的模拟数据采集板上。雷达高度计是用于采集系统工作时所处位置到地面的高度（即系统离地高度）数据的传感器。雷达高度计通过电缆连接到数据采集和控制单元的模拟数据采集板上。数据采集和控制单元包括中央处理器、网卡（未示出）、串口板卡和模拟数据采集板等组成部分，具体是以高性能机载工控机为平台进行开发，其工作电压为VDC28V，数据采集板采用CPCI总线结构，具有良好的抗震性和散热功能。数据采集和控制单元用于接收上述各传感器采集的各种数据，并对数据进行处理分析。同时，数据采集和控制单元还通过发送命令，控制上述各传感器的工作模式。显示单元采用KVM一体化显示器，通过VGA标准接口连接到数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空物探数据采集和控制系统，其特征是，包括：探测器，通过网口与数据采集和控制单元相接，用于测量航测区域的放射性信号；磁传感器，通过串行接口与数据采集和控制单元相接，用于采集航测区域的地磁场信号；航空GPS，通过串行接口与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的高度、经纬度和时间数据；温湿度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的温度和湿度数据；气压高度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的大气压强数据；雷达高度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置到地面的高度数据；数据采集和控制单元，分别与探测器、磁传感器、航空GPS、温湿度计、气压高度计、雷达高度计、显示单元和存储单元相接，用于接收上述各传感器采集的数据，并对数据进行处理分析，同时，通过发送指令控制上述各传感器的工作；存储单元，与所述数据采集和控制单元相接，用于实时存储系统采集的数据；显示单元，与所述数据采集和控制单元相接，用于显示系统采集的各种数据并显示通过数据形成的曲线图；以及供电单元，为上述各部分提供工作电源。

【技术特征摘要】
1.一种航空物探数据采集和控制系统，其特征是，包括：探测器，通过网口与数据采集和控制单元相接，用于测量航测区域的放射性信号；磁传感器，通过串行接口与数据采集和控制单元相接，用于采集航测区域的地磁场信号；航空GPS，通过串行接口与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的高度、经纬度和时间数据；温湿度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的温度和湿度数据；气压高度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置的大气压强数据；雷达高度计，通过电缆与数据采集和控制单元相接，用于采集系统工作时所处位置到地面的高度数据；数据采集和控制单元，分别与探测器、磁传感器、航空GPS、温湿度计、气压高度计、雷达高度计、显示单元和存储单元相接，用于接收上述各传感器采集的数据，并对数据进行处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士凯，李江坤，李素岐，刘忠，冯顺和，安政伟，李艺舟，杨波，王勇刚，
申请(专利权)人：核工业航测遥感中心，
类型：新型
国别省市：河北,13