本發(fā)明屬于地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆植际诫姌O智能轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

電阻率成像技術(shù)的研究隨著科學的發(fā)展和找礦的需要日臻完善，已從第一代發(fā)展到第四代。當前，電阻率采集系統(tǒng)以串行方式進行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸與存儲由主機完成，典型系統(tǒng)可分為集中式和分布式。第一至第三代電阻率成像儀器基本采用集中式，即將幾十根電極通過多芯電纜連接到一個轉(zhuǎn)換箱上，轉(zhuǎn)換箱再根據(jù)需要選擇電極進行測量。進入二十一世紀，出現(xiàn)了多通道的分布式高密度電阻率儀器，隨著通信技術(shù)的進步，無線分布式電法儀已成為新的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的集中式和分布式電法勘探所用電纜包含：高壓供電、直流低壓供電、模擬量信號傳輸?shù)龋?0道電法儀器為例，包含：高壓供電2芯、直流低壓供電2芯、模擬量信號傳輸30芯，共34芯。電纜的體積和重量嚴重影響了野外工作的效率，同時模擬信號遠距離的傳輸也降低了信號的有效性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆植际诫姌O智能轉(zhuǎn)換裝置，滿足電法勘探分布式主機與中繼裝置實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)和指令傳輸?shù)囊蟆?/p>

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆植际诫姌O智能轉(zhuǎn)換裝置，包括無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機、若干個無線數(shù)據(jù)傳輸電極、分布式電纜和供電電源；所述供電電源通過所述分布式電纜連接所述無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機和所述若干個無線數(shù)據(jù)傳輸電極，所述無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機和所述若干個無線數(shù)據(jù)傳輸電極無線連接。

所述無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機包括依次連接的第一核心處理器、第一無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和第一天線。

所述若干個無線數(shù)據(jù)傳輸電極包括第二核心處理器及與之連接的第二無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和若干個繼電器，所述第二無線數(shù)據(jù)傳輸模塊連接有第二天線。

所述分布式電纜為四芯，包括正向高壓供電線、負向高壓供電線、正向48V直流供電線和負向48V直流供電線。

所述第一核心處理器包括第一單片機LPC1788；所述第一無線數(shù)據(jù)傳輸模塊包括型號為E32-DTU-1W處理芯片。

所述第二核心處理器包括第二單片機LPC1788，所述第二無線數(shù)據(jù)傳輸模塊包括第二單片機E32-DTU-1W，所述數(shù)據(jù)存儲器包括信號為NANDFLASHK9F5608U0D的芯片，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的芯片型號為ADS127L01。

所述第一單片機LPC1788的引腳F15連接所述第一單片機E32-DTU-1W F17的引腳RXD，所述第一單片機LPC1788的引腳F17連接所述第一單片機E32-DTU-1W F17的引腳TXD；所述第一單片機E32-DTU-1W和第一天線通過BNC接頭連接。

所述第二單片機LPC1788的引腳F15連接所述第二單片機E32-DTU-1W F17的引腳RXD，所述第二單片機LPC1788的引腳F17連接所述第二單片機E32-DTU-1W F17的引腳TXD；所述第二單片機E32-DTU-1W和第二天線通過BNC接頭連接；第二核心處理器LPC1788的引腳D0—D7、A19、A20連接到數(shù)據(jù)存儲NANDFLASHK9F5608U0D的引腳I/O0—I/O7、ALE、CLE，第二核心處理器LPC1788的引腳A5、B5、C7、A8連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS127L01的引腳20、21、23、22。

所述若干個無線數(shù)據(jù)傳輸電極的數(shù)量為120個。

所述若干個無線數(shù)據(jù)傳輸電極間距為10米，各電極之間由分布式電纜連接。

本發(fā)明的有益效果為：由主機通過無線模塊向各個電極發(fā)送指令，每個電極接到指令后完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換并進行數(shù)據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換，采集到的數(shù)據(jù)存貯在片外存儲器中，當電極處于未被選中工作時通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式將數(shù)據(jù)主機，滿足了電法勘探分布式主機與中繼裝置實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)和指令傳輸要求，同時減輕了電纜和主機重量的同時，提高了儀器的可靠性和數(shù)據(jù)的準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明具體實施例的無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實施例的無線數(shù)據(jù)傳輸電極示意圖；

圖4為本發(fā)明具體實施例的分布式電纜結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。

一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆植际诫姌O智能轉(zhuǎn)換裝置，它包括：無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機和無線數(shù)據(jù)傳輸電極，分布式電纜。主機通過無線模塊向電極發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)換命令，智能電極通過繼電器進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)供電和采集之間的切換；信號采集完成后，電極將數(shù)據(jù)存儲到片外存儲器中，在閑時通過無線模塊將數(shù)據(jù)傳回電法儀。

無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機包括第一核心處理器，簡稱U1，型號為LPC1788、第一無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，簡稱U2，型號為E32-DTU-1W，第一天線；無線數(shù)據(jù)傳輸電極包括第二核心處理器，簡稱U3，型號為LPC1788，第二無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，簡稱U4，型號為E32-DTU-1W，第二天線，數(shù)據(jù)存儲器，簡稱U5，型號為 NANDFLASHK9F5608U0D，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱U6，型號為ADS127L01，四個繼電器，分別為繼電器-狀態(tài)A，簡稱U7，繼電器-狀態(tài)B，簡稱U8、繼電器-狀態(tài)M，簡稱U9，繼電器-狀態(tài)N，簡稱U10；分布式電纜總共四芯，包括正向高壓供電、負向高壓供電、48V直流供電+、48V直流供電-；

U1的引腳F15、F17連接到U2的引腳RXD、TXD，U2與第一天線通過BNC接頭連接；U3的引腳D0—D7、A19、A20連接到U5的引腳I/O0—I/O7、ALE、CLE，U3與U6之間通過SPI串行通信總線連接，U3的引腳A5（MISO）、B5（MOSI）、C7（SSL）、A8（CLK）連接到U6的引腳20、21、23、22，U33的引腳C15、B14、A13、C10分別連接U7、U8、U9、U10；

無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機的第一核心處理器（U1，LPC1788）通過引腳F15傳輸狀態(tài)轉(zhuǎn)換命令到第一無限傳輸模塊（U2，E32-DTU-1W）的引腳RXD，U2將接收的狀態(tài)轉(zhuǎn)換命令通過BNC接頭連接的第一天線發(fā)送。無線數(shù)據(jù)傳輸電極將接收到的無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機發(fā)送的狀態(tài)轉(zhuǎn)換命令傳輸?shù)紹NC接頭連接的第二無限傳輸模塊（U4，E32-DTU-1W），U4通過引腳TXD將接收的狀態(tài)轉(zhuǎn)換命令傳輸?shù)降诙诵奶幚砥鳎║3，LPC1788）的引腳F17 ，U3識別命令并向引腳C15、B14、A13、C10傳輸相應(yīng)電平到繼電器-狀態(tài)A（U7)、繼電器-狀態(tài)B（U8)、繼電器-狀態(tài)M（U9)、繼電器-狀態(tài)N（U10)，實現(xiàn)該無線數(shù)據(jù)傳輸電極供電和采集之間的切換；

無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機的第一核心處理器（U1， LPC1788）與無線數(shù)據(jù)傳輸電極的第二核心處理器（U3，LPC1788）之間通過第一無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（U2，E32-DTU-1W）和第一天線、第二天線和第二無線傳輸模塊實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。信號采集時所獲取的模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(U6， ADS127L01)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過SPI串行通信總線的MISO，即模數(shù)轉(zhuǎn)換器（U6，ADS127L01)的引腳20傳輸?shù)降诙诵奶幚砥鳎║3，LPC1788）的引腳A5，信號采集完成后，U3通過引腳D0—D7八位數(shù)據(jù)總線連接數(shù)據(jù)存儲器（U5，NANDFLASHK9F5608U0D)的引腳I/O0—I/O7發(fā)送此次信號采集所獲取的所有數(shù)字信號并保存在U5，U3在閑時讀取保存在U5的數(shù)據(jù)，通過無線數(shù)據(jù)傳輸電極的第二無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（U3，E32-DTU-1W）和第二天線發(fā)送給無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機。

第一核心處理器和第二核心處理器，選擇型號為LPC1788，是基于 ARM Cortex-M3 內(nèi)核的微控制器，適用于要求高度集成和低功耗的嵌入式場合，LPC1788 操作頻率可達 120MHz，具有三級流水線和哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，帶獨立的本地指令和數(shù)據(jù)總線以及用于外設(shè)的第三條總線。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS127L01（U6）是一款24 位Δ-Σ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其數(shù)據(jù)速率最高可達512kSPS。該器件兼具出色直流精度和卓越交流性能。高階、斬波穩(wěn)定調(diào)制器在低帶內(nèi)噪聲條件下實現(xiàn)極低漂移。片上抽取濾波器抑制調(diào)制器帶外噪聲，除低延遲濾波器外，ADS127L01 還提供多個紋波小±0.00004dB 的寬帶濾波器以及在奈奎斯特速率下實現(xiàn)-116dB 阻帶衰減的選項。

本實施例所用無線數(shù)據(jù)傳輸電極有120個，電極間距為10米，各電極之間由分布式電纜連接，分布式電纜由無線數(shù)據(jù)傳輸分布式電法儀主機引出。分布式電纜僅需承擔高壓和供電功能，減輕了電纜和主機重量。本發(fā)明的數(shù)據(jù)和指令傳輸?shù)氖菬o線模塊，避免了過長電纜的模擬信號傳輸帶來的誤差，提高了儀器的可靠性和數(shù)據(jù)的準確性。

需要說明的是，以上所述只是本發(fā)明的較佳實施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。