一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块，包括：声学接收处理单元，用于获取声学鸟的声学数据，并根据所述声学数据生成测距时延信息；姿态测量单元，深度采集单元，温度采集单元，电池供电单元；电机驱动与控制单元，用于驱动与所述水平控制装置的水平翼板相连的电机，并控制所述电机的启动、刹车和正、反转；微处理器，用于接收所述姿态数据、深度数据及温度数据；控制所述电池供电单元及所述电机驱动与控制单元；从所述声学接收处理单元接收测距时延信息并发送给拖缆水平控制主机。本发明专利技术的电路模块适用于拖曳多线阵的水平控制装置，功耗低、工作可靠、集成度高，适合于海洋多线阵作业环境。

【技术实现步骤摘要】
一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块
本专利技术涉及勘测领域，尤其涉及一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块。
技术介绍
海洋地震勘探通常是通过人工激发地震波，由拖曳在物探采集船后面的数条装有检波器的采集拖缆接收地层反射波。高效的物探采集船可以拖动12～16条间距在50～100米的采集拖缆进行作业。在采集拖缆前端使用单翼偏斜板来帮助保持拖缆间距，但是拖缆后面的情况无法控制，水流、海潮及其他作用都可能使拖缆横向漂离原定位置，甚至会发生拖缆缠绕。基于声学测距的海洋拖曳线阵自动横向控制装置可以有效控制拖缆间距，保障地震采集作业顺利进行。随着海洋石油勘探技术逐渐向高精度、高分辨率层次的发展，勘探系统要求检波器具有更加精确的定位能力。按照一定间距布置的地震检波器，采集到地震波数据，其布阵间距的缩小以及采样率的提高，可以得到更高精度和更高分辨率的地层成像图，对地质数据解释和油气勘探具有重要意义。然而，如果检波器位置不能精确定位，得到的地层数据无法连续成像，甚至可能得到的数据不可信。因此要进行高分辨率和高精度的地质剖面数据采集分析，不仅需要提高检波器布阵密度和数据采样率，还需要对拖曳线阵之间的间距进行严格控制。布阵密度提高的另一个方面是多条拖缆间距的缩小。如常规地震勘探系统的拖缆间距为100米左右，随着布阵密度的提高，逐渐向50米甚至25米间距发展。拖缆间距的缩小带来一个问题，在拖缆拖曳作业过程中相互缠绕的危险性增加了。拖缆之间间距越小，相互缠绕的可能性越大。为了得到更高精度的地层成像数据，必须继续缩小拖缆间距，此时，拖缆必须增加水平移动控制能力，努力保持拖缆之间的间距。全网高精度多线阵声学定位系统通过在全网拖缆上挂接超声测距声学水鸟（也可称为声学鸟），测量多条拖缆之间的间距和拖缆中前后节点间距，利用网格定位算法估算整个拖缆系统相互之间的间距及每条拖缆的阵形变化，作为拖缆水平移动的依据。由高精度声学定位系统结合水平控制装置（也可称为水平鸟、水平控制水鸟等）对电缆进行水平移动控制，由定深水鸟对拖缆实行拖缆深度控制，组成拖缆系统的二维运动控制，将成为深海油气勘探地震数据高精度分析的基础。水平鸟的工作原理如图1所示，水上设备（包括数据处理器DMU及电缆通信控制器LIU、拖缆水平控制主机、导航系统）从第一组的多个水平鸟接收数据，并；所述第一组中的每个水平鸟都与多个声学鸟分别相连；多个声学鸟中的每一个也与第二组的多个水平鸟分别相连。多缆船采集作业时，在各条拖缆上按照一定的间隔及顺序挂载上声学鸟及水平鸟，这些声学鸟和水平鸟组成测距网格。水上设备（包括数据处理器DMU、及电缆通信控制器LIU、拖缆水平控制主机、导航系统）接收各条拖缆上的水平鸟及声学鸟状态及数据、向水平鸟下发控制命令。多缆船在进行作业时，设定其中的一条缆为基准缆，则该缆上的水平鸟的角度在整个拖曳过程中不进行自我闭环调节控制，在拖缆水平控制主机控制软件界面上设定电缆之间的目标距离和各种控制参数；船上的拖缆水平控制主机向DMU发送配置、角度等指令信息，DMU将指令信息发送给LIU；LIU分析指令后，发送给相应的电缆上的水平鸟；水下电缆上的水平鸟和声学鸟按照配置的内容进行工作，水平鸟通过声学接收模块接收声学鸟的声脉冲信号，进行水声通信延时的计算，将测距时延信息通过LIU和DMU传送回拖缆水平控制主机进行处理，其中测距时延信息传送给导航系统，导航系统计算出每条电缆节点之间的实际距离信息，并将距离信息发送给拖缆水平控制主机，拖缆水平控制主机依据这些距离信息计算出维持电缆按照目标间距所需转动的翼板攻角，通过DMU和LIU发送给水下电缆上的水平鸟，通过水平鸟的翼板攻角变化来调整电缆之间的距离，使电缆之间距离达到目标间距。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种适用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块，其功耗低、工作可靠、集成度高，适合于海洋多线阵作业环境。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块，包括：声学接收处理单元，用于获取声学鸟的声学数据，并根据所述声学数据生成测距时延信息；姿态测量单元，用于获取所述水平控制装置的姿态数据；深度采集单元，用于获取所述水平控制装置的深度数据；温度采集单元，用于获取所述水平控制装置的温度数据；电池供电单元，用于提供电能；电机驱动与控制单元，用于驱动与所述水平控制装置的水平翼板相连的电机，并控制所述电机的启动、刹车和正、反转；微处理器，用于接收所述姿态数据、深度数据及温度数据；控制所述电池供电单元及所述电机驱动与控制单元；从所述声学接收处理单元接收测距时延信息并发送给拖缆水平控制主机。可选地，所述深度采集单元包括：压力传感器，用于将其膜片采集到的水平控制装置的深度压力量转化为电压变化的电信号；采集子单元，用于对所述压力传感器转化得到的电信号进行量化。可选地，所述采集子单元包括：TLC2543芯片，其中REF﹣和GND引脚接地，REF+引脚接参考电压；第一电容，一端接地，另一端与所述TLC2543芯片的VCC引脚相连，并连接高电平；第二电容，为电解电容，正极连接所述高电平，负极接地；第三电容，一端接地，另一端连接与所述TLC2543芯片的CLK引脚相连；第一电阻，第二电阻，均一端接地；第三电阻，一端与所述TLC2543芯片的DATO引脚相连，另一端与所述第二电阻不接地的一端相连；第四电阻，一段与所述TLC2543芯片的EOC引脚相连，另一端与所述第一电阻不接地的一端相连。可选地，所述电池供电单元包括：第一电池组、第二电池组、电池过流报警芯片；电池电流测量芯片，用于测量所连接的电池组输出的电流是否超过额定电流，当超过时触发所述电池过流报警芯片向所述微处理器发出报警信号；稳压供电输出芯片，通过所述电池电流测量芯片与电池组相连，用于将所连接的电池组输出的7.2V供电电压转换为5V电压输出给所述微处理器；开关电路，用于导通或关断所述第二电池组与所述电池电流测量单元之间的连接。可选地，所述电池电流测量芯片包括：精密电流传感放大器MAX471，SIGN引脚通过一个10kΩ的电阻输出逻辑供应电压；电压源，正极连接所述MAX471的RS+引脚，负极接地并连接所述MAX471的SHDN和GND引脚，并通过一个2kΩ的电阻与MAX471的OUT引脚相连；所述电池过流报警芯片包括：第五电阻、第六电阻；低功耗轨至轨比较器LT1542CS8，Vcc引脚连接高电平，Vss引脚接地；IN+引脚通过所述第五电阻连接所述高电平，并通过所述第六电阻接地。可选地，所述电机驱动与控制单元包括：电机驱动升压电路，采用DC-DC升压转换器MAX1771芯片，用于提供驱动源；电机驱动电路，选用电机驱动芯片LMD18200，用于提供对电机的驱动电流及电压，采用PWM方式驱动电机启动、刹车以及正反转；检测电机电流并转换为电压发送给所述微处理器；当收到所述微处理器的关断指令时停止电机运转。可选地，所述温度采集单元采用数字化温度传感器DS18B20。可选地，所述微处理器包括：主控单片机，用于通过所述姿态采集单元采集姿态数据，通过所述温度采集单元采集温度数据，通过所述深度采集单元采集深度数据；以及控制所述电池供电单元；辅控单片机，用于进行对电机驱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于拖曳多线阵的水平控制装置的电路模块，其特征在于，包括：声学接收处理单元，用于获取声学鸟的声学数据，并根据所述声学数据生成测距时延信息；姿态测量单元，用于获取所述水平控制装置的姿态数据，所述姿态数据包括水平控制装置的横滚、俯仰和航向角；深度采集单元，用于获取所述水平控制装置的深度数据；温度采集单元，用于获取所述水平控制装置的温度数据；电池供电单元，用于提供电能，包括第一电池组和第二电池组，电路模块开始工作时，首先由第一电池组给电路模块供电，第二电池组处于断开状态；当第一电池组电量用完，电路模块自动切换到第二电池组，第一电池组和第二电池组同时给电路模块供电；电机驱动与控制单元，用于驱动与所述水平控制装置的水平翼板相连的电机，并控制所述电机的启动、刹车和正、反转；微处理器，用于接收所述姿态数据、深度数据及温度数据；控制所述电池供电单元及所述电机驱动与控制单元；从所述声学接收处理单元接收测距时延信息并发送给拖缆水平控制主机；所述微处理器包括：主控单片机，用于通过所述姿态采集单元采集姿态数据，通过所述温度采集单元采集温度数据，通过所述深度采集单元采集深度数据；以及控制所述电池供电单元；辅控单片机，用于进行对电机驱动与控制单元的控制，以及采集所述水平翼板的角度反馈量；通讯单片机，用于接收拖缆水平控制主机下发的配置信息及控制指令并发送给所述声学接收处理单元，将所述主控单片机接收的水平控制装置的姿态数据、温度数据、深度数据、以及所述声学接收处理单元发送的测距时延信息上传给拖缆水平控制主机；所述主控、辅控、通讯单片机选用MSP430系列的单片机MSP430F169。2.如权利要求1所述的电路模块，其特征在于，所述深度采集单元包括：压力传感器，用于将其膜片采集到的水平控制装置的深度压力量转化为电压变化的电信号；采集子单元，用于对所述压力传感器转化得到的电信号进行量化。3.如权利要求2所述的电路模块，其特征在于，所述采集子单元包括：TLC2543芯片，其中REF﹣和GND引脚接地，REF+引脚接参考电压；第一电容，一端接地，另一端与所述TLC2543芯片的VCC引脚相连，并连接高电平；第二电容，为电解电容，正极连接所述高电平，负极接地；第三电容，一端接地，另一端连接与所述TLC2543芯片的CLK引脚相连；第一电阻，第二电阻，均一端接地；第三电阻，一端与所述TLC2543芯片的DATO引脚相连，另一端与所述第二电阻不接地的一端相连；第四电阻，一段与所述TLC2543芯片的EO...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德亮，段瑞芳，康真威，黄德友，蒋国军，阮福明，沈锐，肖仁彪，任宏伟，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油田服务股份有限公司，中国船舶重工集团公司第七一○研究所，
类型：发明
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