《三维电阻率数据测量网络系统及其编址方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三维电阻率数据测量网络系统及其编址方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103454687 A (43)申请公布日 2013.12.18 CN 103454687 A *CN103454687A* (21)申请号 201310411783.8 (22)申请日 2013.09.11 G01V 3/00(2006.01) G08C 19/00(2006.01) H04L 12/40(2006.01) (71)申请人 东华理工大学 地址 344000 江西省抚州市学府路 56 号 (72)发明人 刘庆成 曾正军 汤洪志 黎正根 徐哈宁 肖慧 龚育龄 邓居智 (74)专利代理机构 南昌新天下专利商标代理有 限公司 36115 代理人 施秀瑾 (5。
2、4) 发明名称 三维电阻率数据测量网络系统及其编址方法 (57) 摘要 一种三维电阻率数据测量网络系统， 主控机 的共享式数据采集器分布到地里位置不同的行， 根据测量范围每行布置数据采集装置， 每个数据 采集装置连接个电极切换装置 , 所有数据采 集装置通过 CAN 总线和主控机组成一级 CAN 总线 网络， 一个数据采集装置通过 CAN 总线与连接的 个电极切换装置组成二级 CAN 总线网络。本 发明通 CAN 总线网络和芯片技术完成数据的同时 并行采集， 主机发送采集命令后， 所有测量点的 数据保持同步同时采集 ； 三维电阻率数据的采集 时， 每个测量数据在测量范围内的位置， 测量前完 成。
3、数据采集装置的自动编址和定位以及电极切换 装置的自动编址和定位， 它具有采集速度快、 性能 稳定、 易维护的特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103454687 A CN 103454687 A *CN103454687A* 1/1 页 2 1. 一种三维电阻率数据测量网络系统， 包括主控机 （1） 、 供电装置 （2） 、 数据采集装置 （3） 、 电极切换装置 （4） 和电缆， 其特征在于 ： 主控机 （1） 的共享式数。
4、据采集器分布到地里位 置不同的行， 根据测量范围每行布置一个或多个数据采集装置 （3） ， 每个数据采集装置 （3） 连接个电极切换装置 (4), 数据采集装置 （3） 完成对 16 个电极并行数据采集， 所有数 据采集装置 （3） 通过 CAN 总线和主控机 （1） 组成一级 CAN 总线网络， 一个数据采集装置 （3） 通过 CAN 总线与连接的个电极切换装置 (4) 组成二级 CAN 总线网络， 主控机 （1） 通过 CAN 总线和供电装置 （2） 组成一个 CAN 网络。 2. 一种三维电阻率数据测量网络系统编址方法， 其特征在于 ： 它包括以下步骤 ： 步骤 A ： 主控机 （1） 。
5、、 数据采集装置 （3） 和电极切换装置 (4) 上电， 主控机 （1） 选通输出 信号设置为有效， 数据采集装置 （3） 和电极切换装置 (4) 的选通输出信号设置为无效 ； 步骤 B ： 主控机 （1） 设定数据采集装置 （3） 的数量， 电极切换装置 (4) 的数量， 发送编址 命令 ； 步骤 C ： 主控机 （1） 的选通输出有效， 使得与它相连的第一级数据采集装置 （3） 的选通 输入有效， 执行编址命令， 对第一级数据采集装置 （3） 进行编址 ； 步骤 D ： 第一级数据采集装置 （3） 编址完毕后， 地址编址标志赋值为 1， 表示编址完成， 对收到的编址命令帧进行处理， 把编址。
6、命令帧的数据采集装置 （3） 的数量减 1， 地址序号加 1， 组装成一个新的数据帧， 使选通输出有效， 与它相连的第二级数据采集装置 （3） 的选通输 入有效， 发送新的数据帧给数据采集装置 （3） ， 只有选通输入有效和地址编址标志值为 0 的 装置才能执行编址命令帧， 完成编址 ； 步骤 E ： 按照步骤 D 的方式逐个对数据采集装置 （3） 进行编址， 直到数据采集装置 （3） 的数量为 0 时， 表示所有的数据采集装置 （3） 编址完毕， 发送确认帧给主控机 （1） ； 步骤 F ： 主控机 （1） 收到数据采集装置 （3） 编址完毕的确认信息后， 向所有的数据采集 装置 （3） 发。
7、出对电极切换装置 (4) 的编址命令帧 ； 步骤 G ： 每个数据采集装置 （3） 收到对电极切换装置 (4) 的编址命令帧后， 使与自己相 连的电缆 （7） 的选通输出有效， 也就使行第一级的电极切换装置 (4) 的选通输入有效， 数据 采集装置 （3） 发送编址命令帧给电极切换装置 (4)， 第一级的电极切换装置 (4) 响应编址命 令帧， 完成编址 ； 步骤 H ： 电极切换装置 (4) 完成编址后， 把编址命令帧的电极切换装置 (4) 的数量减 1， 地址序号加 1， 组装成一个新的数据帧， 使选通输出有效， 与它相连的下一级电极切换装 置 (4) 的选通输入有效， 发送新的数据帧给电。
8、极切换装置 (4)， 与它相连的下一级电极切换 装置 (4) 响应编址命令帧， 完成编址 ； 步骤 I ： 按照步骤 H 的方式逐个对电极切换装置 (4) 进行编址， 直到电极切换装置 (4) 的数量为 0 时， 表示所有的电极切换装置 (4) 编址完毕， 发送确认帧给数据采集装置 （3） ； 步骤 J ： 数据采集装置 （3） 收到电极切换装置 (4) 编址完毕确认帧后， 向主控机 （1） 发 送电极切换装置 (4) 编址完毕确认帧。 权 利 要 求 书 CN 103454687 A 2 1/3 页 3 三维电阻率数据测量网络系统及其编址方法 技术领域 0001 本发明属于地球物理勘探技术领。
9、域， 是应用于资源与环境勘探技术领域中的直流 电法勘探技术， 涉及一种三维电阻率数据测量网络系统及其编址方法。 背景技术 0002 电法勘探的研究工作始于十九世纪初。随着科学的发展和找矿的需要， 电法勘探 理论和仪器日臻完善。进入本世纪初， 随着大规模集成电路的应用和计算速度的进一步提 高， 电法勘探已开始向三维方向发展， 高密度电法仪已从第一代发展到第四代。 由于不管是 目前的串行测量方式还是并行测量方式， 都采用了 RS485 总线进行控制和数据传输， 其最 长距离只有 1200 米范围， 数据传输速度较慢， 并且数据转换装置为共享模式， 只能进行串 行采集数据和转换。 发明内容 0003。
10、 本发明的目的就提供一种采集速度快、 性能稳定、 易维护的三维电阻率数据测量 网络系统及其编址方法。 0004 本发明的三维电阻率数据测量网络系统， 包括主控机、 供电装置、 数据采集装置、 电极切换装置、 电缆， 其特点是， 主控机的共享式数据采集器分布到地里位置不同的行， 根 据测量范围每行布置一个或多个数据采集装置， 每个数据采集装置连接个电极切换装 置 , 数据采集装置采用 Cortex M3 -LPC1788 微控制器和 2 个 ADS1278 数模转换器， 完成对 16 个电极并行数据采集， ADS1278 数模转换器内部是包含 8 个并行的 24 位数模转换器， 这 样可以节省系。
11、统成本， 减少系统的复杂度， 所有数据采集装置通过 CAN 总线和主控机组成 一级 CAN 总线网络， 一个数据采集装置通过 CAN 总线与连接的个电极切换装置 (4) 组 成二级 CAN 总线网络， 主控机通过 CAN 总线和供电装置组成一个 CAN 网络。 0005 本发明的三维电阻率数据测量网络系统编址方法是， 数据采集装置和电极切换装 置在开始编址时都是通过串行方式， 由近到远的顺序逐个进行编址和定位， 通过选通输出 和选通输入有效和无效， 对装置进行编址和定位， 所述方法包括下述步骤 ： 步骤 A ： 主控机、 数据采集装置和电极切换装置上电， 主控机选通输出信号设置为有 效， 数据。
12、采集装置和电极切换装置的选通输出信号设置为无效 ； 步骤 B ： 主控机设定数据采集装置的数量， 电极切换装置的数量， 发送编址命令 ； 步骤 C ： 主控机的选通输出有效， 使得与它相连的第一级数据采集装置的选通输入有 效， 执行编址命令， 对第一级数据采集装置进行编址 ； 步骤 D ： 第一级数据采集装置编址完毕后， 地址编址标志赋值为 1， 表示编址完成， 对收 到的编址命令帧进行处理， 把编址命令帧的数据采集装置的数量减 1， 地址序号加 1， 组装 成一个新的数据帧， 使选通输出有效， 与它相连的第二级数据采集装置的选通输入有效， 发 送新的数据帧给数据采集装置， 只有选通输入有效和。
13、地址编址标志值为 0 的装置才能执行 编址命令帧， 完成编址 ； 说 明 书 CN 103454687 A 3 2/3 页 4 步骤 E ： 按照步骤 D 的方式逐个对数据采集装置进行编址， 直到数据采集装置的数量为 0 时， 表示所有的数据采集装置编址完毕， 发送确认帧给主控机 ； 步骤 F ： 主控机收到数据采集装置编址完毕的确认信息后， 向所有的数据采集装置发 出对电极切换装置的编址命令帧 ； 步骤 G ： 每个数据采集装置收到对电极切换装置的编址命令帧后， 使与自己相连的电 缆的选通输出有效， 使行第一级的电极切换装置的选通输入有效， 数据采集装置发送编址 命令帧给电极切换装置， 第一。
14、级的电极切换装置响应编址命令帧， 完成编址 ； 步骤 H ： 电极切换装置 完成编址后， 把编址命令帧的电极切换装置的数量减 1， 地址序 号加 1， 组装成一个新的数据帧， 使选通输出有效， 与它相连的下一级电极切换装置的选通 输入有效， 发送新的数据帧给电极切换装置， 与它相连的下一级电极切换装置响应编址命 令帧， 完成编址 ； 步骤 I ： 按照步骤 H 的方式逐个对电极切换装置进行编址， 直到电极切换装置的数量为 0 时， 表示所有的电极切换装置编址完毕， 发送确认帧给数据采集装置 ； 步骤 J ： 数据采集装置收到电极切换装置编址完毕确认帧后， 向主控机发送电极切换 装置编址完毕确认。
15、帧。 0006 本发明的三维电阻率数据测量网络系统及其编址方法， 通 CAN 总线网络和芯片技 术完成数据的同时并行采集， 主机发送采集命令后， 所有测量点的数据保持同步同时采集 ； 三维电阻率数据的采集时， 必须知道供电电极的位置， 每个测量数据在测量范围内的位置， 测量前完成数据采集装置的自动编址和定位以及电极切换装置的自动编址和定位， 它具有 采集速度快、 性能稳定、 易维护的特点。 附图说明 0007 图 1 是本发明的三维电阻率数据测量网络系统的系统结构图 ； 图 2 是本发明三维电阻率数据测量网络系统中数据采集装置原理图 ； 图 3 是本发明三维电阻率数据测量网络系统中电极切换装置。
16、自动编址的原理图。 具体实施方式 0008 参照图 1， 本发明的三维电阻率数据测量网络系统， 包括主控机 1、 数据采集装置 3、 电极切换装置 4、 供电装置 2、 电缆， 根据探测要求布置好测量点， 建立好坐标， 然后布置 装置， 每 16 个电极为一组按设置好的间距布置在一行上， 每个电极与一个电极切换装置 4 相连， 16个电极切换装置4通过电缆7连接， 每16个电极切换装置4为一组， 每一组的开始 布置一个数据采集装置 3， 数据采集装置 3 通过电缆 6 串行连接， 把主控机布置在坐标原点 位置与第一行的开始一个数据采集装置 3 通过电缆 6 连接， 主控机通过电缆 5 连接供电。
17、装 置 2。 0009 图 2 所示， 一种三维电阻率数据测量的网络系统的数据采集装置 3 的自动编址方 法， 具体实施步骤如下 ： 步骤 1 ： 主控机 1、 数据采集装置 3 和电极切换装置 4 上电， 主控机 1 选通输出信号设置 为有效， 数据采集装置 3 和电极切换装置 4 的选通输出信号设置为无效 ； 步骤 2 ： 主控机 1 设定数据采集装置 3 的数量， 电极切换装置 4 的数量， 发送编址命令 ； 说 明 书 CN 103454687 A 4 3/3 页 5 步骤 3 ： 主控机 1 的选通输出有效， 使得与它相连的第一级数据采集装置 3 的选通输入 有效， 执行编址命令， 。
18、对第一级数据采集装置 3 进行编址 ； 步骤 4 ： 第一级数据采集装置 3 编址完毕后， 地址编址标志赋值为 1， 表示编址完成， 对 收到的编址命令帧进行处理， 把编址命令帧的数据采集装置3的数量减1， 地址序号加1， 组 装成一个新的数据帧， 使选通输出有效， 与它相连的第二级数据采集装置 3 的选通输入有 效， 发送新的数据帧给数据采集装置 3， 只有选通输入有效和地址编址标志值为 0 的装置才 能执行编址命令帧， 完成编址 ； 步骤 5 ： 按照步骤 4 的方式逐个对数据采集装置 3 进行编址， 直到数据采集装置 3 的数 量为 0 时， 表示所有的数据采集装置 3 编址完毕， 发送。
19、确认帧给主控机 1 ； 步骤 6 ： 主控机 1 收到数据采集装置 3 编址完毕的确认信息后， 向所有的数据采集装置 3 发出对电极切换装置 4 的编址命令帧。 0010 图3所示， 一种三维电阻率数据测量的网络系统的电极切换装置4编址方法， 具体 实施步骤如下 ： 步骤 1 ： 每个数据采集装置 3 收到对电极切换装置 4 的编址命令帧后， 使与自己相连的 电缆 7 的选通输出有效， 也就使行第一级的电极切换装置 4 的选通输入有效， 数据采集装 置 3 发送编址命令帧给电极切换装置 4， 第一级的电极切换装置 4 响应编址命令帧， 完成编 址 ； 步骤2 ： 电极切换装置4完成编址后， 把。
20、编址命令帧的电极切换装置4的数量减1， 地址 序号加 1， 组装成一个新的数据帧， 使选通输出有效， 与它相连的下一级电极切换装置 4 的 选通输入有效， 发送新的数据帧给电极切换装置 4， 与它相连的下一级电极切换装置 4 响应 编址命令帧， 完成编址 ； 步骤 3 ： 按照步骤 2 的方式逐个对电极切换装置 4 进行编址， 直到电极切换装置 4 的数 量为 0 时， 表示所有的电极切换装置 4 编址完毕， 发送确认帧给数据采集装置 3 ； 步骤 4 ： 数据采集装置 3 收到电极切换装置 4 编址完毕确认帧后， 向主控机 1 发送电极 切换装置 4 编址完毕确认帧。 0011 系统完成了数据采集装置3和电极切换装置4编址后， 主控机设置好测量参数， 发 出测量命令， 开始测量。 说 明 书 CN 103454687 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103454687 A 6 2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103454687 A 7 3/3 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103454687 A 8 。