本發(fā)明涉及一種基于FGPA的海洋物探拖纜實(shí)時(shí)供電監(jiān)測(cè)裝備，屬于海洋地球物理勘技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

根據(jù)作業(yè)需求，海洋物探電纜設(shè)備的長(zhǎng)度一般可達(dá)到6到12公里的量級(jí)。一般，海洋物探電纜設(shè)備由多根電纜單元通過數(shù)字包串接而成。數(shù)字包中有專用的電源系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)整條拖纜的正常供電。

作業(yè)的時(shí)候，由于拖纜長(zhǎng)度所限，海洋物探電纜設(shè)備必須要經(jīng)船上電源設(shè)備提供高壓電源，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離供電能力。為保證水下系統(tǒng)正常、安全地供電，船載系統(tǒng)必須要有一套供電監(jiān)測(cè)裝置。當(dāng)出現(xiàn)供電異常的時(shí)候，需要及時(shí)切斷電源以達(dá)到保護(hù)水下電路的目的。

現(xiàn)有的電源監(jiān)測(cè)裝置，一般分為兩種方案，即硬件化方案和軟件化方案。對(duì)于硬件化的方案，如圖1所示，電源系統(tǒng)利用定制的專用電壓、電流監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)功能，完全獨(dú)立于物探儀器系統(tǒng)。當(dāng)水下系統(tǒng)發(fā)生電源故障時(shí)，電源監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)事先設(shè)定好的參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行電源切斷以保護(hù)水下電路系統(tǒng)；對(duì)于軟件化的方案，如圖2所示，電源監(jiān)測(cè)功能通過軟件實(shí)現(xiàn)，并實(shí)時(shí)顯示電源的狀態(tài)信息。當(dāng)軟件發(fā)現(xiàn)電源狀態(tài)異常時(shí)，會(huì)首先通過專用命令通道將電源切斷，同時(shí)還會(huì)在軟件界面上進(jìn)行異常報(bào)警和顯示。

海洋物探拖纜設(shè)備的供電方式比較特殊，它采用逐級(jí)上電的方式，前一級(jí)設(shè)備供電完成并且沒有錯(cuò)誤，才進(jìn)行下一級(jí)設(shè)備供電。在這個(gè)過程中，海洋物探電纜設(shè)備需要一個(gè)反饋信息來控制上電過程，這個(gè)反饋信息就是電源監(jiān)測(cè)正常的信號(hào)；其次電源狀態(tài)會(huì)隨著設(shè)備的增加而改變，因此用來進(jìn)行比較的閾值就不再是一個(gè)固定值，對(duì)于上述電源監(jiān)測(cè)方案都需要不停的重新設(shè)定新的比較閾值。海洋物探拖纜設(shè)備要求電源監(jiān)測(cè)必須要有高的實(shí)時(shí)性，保證電源出現(xiàn)故障時(shí)，能在第一時(shí)間切斷電源。

對(duì)于海洋物探拖纜設(shè)備的上電監(jiān)測(cè)，現(xiàn)有的方案，無論是硬件化方案，還是軟件化方案，都存在技術(shù)上的缺陷。

首先，對(duì)于硬件化的方案，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)電源狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行切斷保護(hù)，但當(dāng)水下系統(tǒng)發(fā)生電源故障時(shí)，高壓供電系統(tǒng)無法形成與物探裝備之間的聯(lián)動(dòng)。另一方面，該定制化的監(jiān)測(cè)模塊限制了高壓電源的選擇范圍。

其次，對(duì)于軟件化的方案，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)非常好的高壓電源系統(tǒng)和物探裝備之間的聯(lián)動(dòng)控制，并且通過利用標(biāo)準(zhǔn)通信接口(如RS232、USB、GPIO等)降低了對(duì)電源設(shè)備的依賴。但是，該方案的最大問題是實(shí)時(shí)性無法做到很好，由于軟件的參與，當(dāng)發(fā)生電源系統(tǒng)故障的時(shí)候，軟件無法在確定的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)電源實(shí)時(shí)切斷處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足(硬件化方案聯(lián)動(dòng)性差、閾值固定；軟件化方案實(shí)時(shí)性差)，提供一種基于FGPA的海洋物探拖纜實(shí)時(shí)供電監(jiān)測(cè)裝備，通過高壓電源自身的監(jiān)測(cè)電路進(jìn)行電源數(shù)據(jù)采集，通過FPGA系統(tǒng)的可編程特性以及高實(shí)時(shí)性，使海洋物探拖纜設(shè)備的電源監(jiān)測(cè)做到實(shí)時(shí)、安全、高效、便捷。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于FGPA的海洋物探拖纜實(shí)時(shí)供電監(jiān)測(cè)裝備，包括FGPA系統(tǒng)和高壓電源設(shè)備；將物探儀器控制設(shè)備通過解析海洋物探拖纜設(shè)備下發(fā)的命令，以此來確定海洋物探拖纜設(shè)備的工作狀態(tài)和相關(guān)電源監(jiān)測(cè)參數(shù)；海洋物探拖纜設(shè)備處在上電穩(wěn)態(tài)過程中，F(xiàn)PGA系統(tǒng)以一定的時(shí)間間隔，循環(huán)對(duì)海洋物探拖纜設(shè)備進(jìn)行電源監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)結(jié)果通過高壓電源設(shè)備響應(yīng)后作出相關(guān)處理，高壓電源設(shè)備再將相關(guān)處理結(jié)果返回給FPGA系統(tǒng)；海洋物探拖纜設(shè)逐級(jí)上電的過程稱為上電初態(tài)，將逐級(jí)上電完成后的穩(wěn)定狀態(tài)稱為上電穩(wěn)態(tài)；所述電源監(jiān)測(cè)包括：實(shí)時(shí)電源數(shù)據(jù)采集、電源數(shù)據(jù)處理即閾值比較，及根據(jù)電源數(shù)據(jù)處理結(jié)果做出相應(yīng)反應(yīng)。

所述FGPA系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)前海洋物探拖纜設(shè)備的數(shù)字包數(shù)數(shù)量自主計(jì)算出當(dāng)前的電源監(jiān)測(cè)需要的閾值；數(shù)字包為海洋物探電纜設(shè)備采集和傳輸單元。

所述在FPGA實(shí)現(xiàn)過程為：根據(jù)預(yù)設(shè)流程進(jìn)行電源監(jiān)測(cè)，預(yù)設(shè)流程是先進(jìn)行電壓檢測(cè)，下發(fā)相關(guān)命令給高壓電源設(shè)備，根據(jù)高壓電源設(shè)備的測(cè)量電壓值的返回，再進(jìn)行對(duì)比，出現(xiàn)異常會(huì)直接通過高壓電源設(shè)備切斷電源，并通知物探儀器控制設(shè)備，等待故障排查和清除；電壓如果正常，會(huì)進(jìn)入電流檢測(cè)，下發(fā)相關(guān)命令給高壓電源設(shè)備，等待高壓電源設(shè)備的測(cè)量電流值的返回，再進(jìn)行對(duì)比，出現(xiàn)異常會(huì)直接通過高壓電源設(shè)備切斷電源，并通知物探儀器控制設(shè)備，等待故障排查和清除；電流如果正常，則完成了一次完整的電源監(jiān)測(cè)流程，轉(zhuǎn)回電壓檢測(cè)，等待下次電源監(jiān)測(cè)流程的到來。

所述FGPA系統(tǒng)包括：第二通信模塊、協(xié)議解析模塊、命令生成模塊、監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊、閾值計(jì)算模塊、電源協(xié)議模塊、比較狀態(tài)機(jī)模塊、電源通信接口模塊；

第二通信模塊，實(shí)現(xiàn)與物探儀器控制設(shè)備的物理接口，采用通用的RS232解析邏輯，對(duì)物探儀器控制設(shè)備中第一通信模塊傳來的命令進(jìn)行解析，然后傳送至協(xié)議解析模塊；同時(shí)將協(xié)議解析模塊封裝后的測(cè)量電壓值和測(cè)量電流值轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)，上傳至物探儀器控制設(shè)備的第一通信模塊中；

協(xié)議解析模塊，接收第二通信模塊的信號(hào)后進(jìn)一步解析得到的上電命令，將上電命令送給命令生成模塊、監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊和閾值計(jì)算模塊；接收第二通信模塊的信號(hào)進(jìn)一步解析得到電壓正?；虍惓Ｃ?、電流正?；虍惓Ｃ?，并將命令送給命令生成模塊；通過電源協(xié)議模塊上傳的測(cè)量電壓值和測(cè)量電流值，將測(cè)量電壓值和測(cè)量電流值傳給監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊；同時(shí)接收比較狀態(tài)機(jī)模塊的比較結(jié)果，并將比較結(jié)果上傳給物探儀控制設(shè)備；

監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊，根據(jù)協(xié)議解析模塊給出的相應(yīng)命令，自主的選擇軟件比較和硬件比較，上電初態(tài)給出初始狀態(tài)命令和軟件標(biāo)志狀態(tài)命令，此時(shí)為軟件比較；上電穩(wěn)定后進(jìn)入硬件比較，根據(jù)協(xié)議解析模塊傳來的測(cè)量電壓值和測(cè)量電流值生成電壓查詢狀態(tài)、等待電壓比較狀態(tài)，電流查詢狀態(tài)、等待電流比較狀態(tài)和關(guān)閉電源狀態(tài)命令給命令生成模塊；同時(shí)將命令生成模塊上傳的測(cè)量電壓值和測(cè)量的電流值通過協(xié)議解析模塊傳至物探儀器控制設(shè)備；

命令生成模塊，根據(jù)協(xié)議解析模塊的上電命令生成打開電源命令；根據(jù)監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊輸出的命令狀態(tài)生成相應(yīng)的電壓查詢命令、電壓比較命令，電流查詢命令、電流比較命令和關(guān)閉電源狀態(tài)信號(hào)；然后送給電源協(xié)議模塊；根據(jù)比較狀態(tài)機(jī)模塊的輸出生成電壓正常，電流正常或關(guān)閉電源命令；

電源協(xié)議模塊，一方面，對(duì)來自命令生成模塊下傳給的各種電源命令進(jìn)行協(xié)議封裝，翻譯成高壓電源設(shè)備可以識(shí)別的格式，并送入電源通信接口塊中；另一方面，接收來自電源通信接口模塊的測(cè)量的電源數(shù)據(jù)，測(cè)量的電源數(shù)據(jù)包括測(cè)量電壓值和測(cè)量電流值，在軟件比較時(shí)將相應(yīng)的電源數(shù)據(jù)送至送入?yún)f(xié)議解析模塊，在硬件比較進(jìn)送入比較狀態(tài)機(jī)模塊中；

電源通信接口模塊，將電源協(xié)議模塊輸出的相關(guān)命令轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)輸出給高壓電源設(shè)備；同時(shí)對(duì)高壓電源設(shè)備傳回的RS232信號(hào)解析得到測(cè)量電源數(shù)據(jù)，送給電源協(xié)議模塊；

高壓電源設(shè)備，接收電源通信接口模塊傳來的RS232信號(hào)并解析到電壓查詢命令，電流查詢、打開電源和關(guān)閉電源命令后，對(duì)當(dāng)前輸出電壓值、電流值進(jìn)行測(cè)量；同時(shí)將測(cè)量的電壓值和電流值轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)送給電源通信接口模塊；

比較狀態(tài)機(jī)模塊，根據(jù)電源協(xié)議模塊傳來的測(cè)量電壓值和測(cè)量電流值與閾值計(jì)算模塊給出的閾值進(jìn)行比較；如果比較結(jié)果異常，輸出異常命令，實(shí)時(shí)通知監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊機(jī)模塊輸出關(guān)閉電源，并將異常情況通過協(xié)議解析模塊上報(bào)給物探儀控制設(shè)備；如果比較正常，輸出正常命令，只會(huì)將實(shí)時(shí)的電源參數(shù)，即測(cè)量電壓和測(cè)量電流值通過協(xié)議解析模塊上傳給物探儀控制設(shè)備；

閾值計(jì)算模塊，根據(jù)來自協(xié)議解析邏輯模塊傳遞過來的上電命令中的數(shù)字包數(shù)量，自動(dòng)計(jì)算出電流閾值和電壓閾值，然后將電流閾值和電壓閾值送入比較狀態(tài)機(jī)模塊中，作為電源監(jiān)測(cè)的比較基準(zhǔn)。

所述監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊生成初始狀態(tài)、軟件標(biāo)志狀態(tài)、電壓查詢狀態(tài)、等待電壓比較狀態(tài)，電流查詢狀態(tài)、等待電流比較狀態(tài)和關(guān)閉電源狀態(tài)的過程為：

初始狀態(tài)，為0狀態(tài)：復(fù)位初始狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)中，將所有標(biāo)志信號(hào)置低，該狀態(tài)有兩條跳轉(zhuǎn)路徑：接收到協(xié)議解析邏輯模塊上電開始命令后，會(huì)進(jìn)入軟件比較狀態(tài)，即狀態(tài)1中；如果接受到協(xié)議解析邏輯模塊傳來的上電完成命令會(huì)進(jìn)入硬件比較，即進(jìn)入狀態(tài)2；

軟件標(biāo)志，為狀態(tài)1：在改變狀態(tài)中，首先將軟件比較標(biāo)志置高，然后無條件跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)2；

電壓查詢，為狀態(tài)2：在狀態(tài)2中，產(chǎn)生電壓查詢命令并輸出，然后跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)3；

等待電壓比較，為狀態(tài)3：等待電壓比較結(jié)果，如果電壓正常，則跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)4，進(jìn)行電流檢測(cè)；如果電壓異常，那么會(huì)跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)6，產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)；

電流查詢，為狀態(tài)4：產(chǎn)生電流查詢信號(hào)，隨后跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)5；

等待電流比較，為狀態(tài)5：首先將電流監(jiān)測(cè)標(biāo)志置低，如果電壓正常，則跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)1，進(jìn)行下一輪檢測(cè)；如果電壓異常，那么會(huì)跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)6，產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)；

關(guān)閉電源，狀態(tài)6：產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)，然后跳回狀態(tài)0。

所述高壓電源設(shè)備中，根據(jù)電源監(jiān)測(cè)的狀態(tài)，對(duì)海洋物探拖纜設(shè)備進(jìn)行控制，完成電壓查詢、電流查詢、打開電源和關(guān)閉電源操作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，時(shí)效性高：本發(fā)明結(jié)合海洋物探拖纜設(shè)備工作特點(diǎn)，根據(jù)海洋物探拖纜設(shè)備工作狀態(tài)自主選擇監(jiān)測(cè)方式。通過硬件可編程邏輯器件(FPGA)的邏輯電路實(shí)現(xiàn)電源狀態(tài)、控制、通信的實(shí)時(shí)控制；而基于FPGA 的邏輯，可以實(shí)現(xiàn)電源狀態(tài)、控制以及通信的實(shí)時(shí)操作，避免物探儀控制設(shè)備對(duì)強(qiáng)實(shí)時(shí)電源操作的干預(yù)。并通過FPGA實(shí)現(xiàn)與高壓電源設(shè)備以及物探儀控制設(shè)備之間的雙向數(shù)據(jù)通信，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋物探拖纜設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也能實(shí)現(xiàn)高壓電源設(shè)備與物探儀控制設(shè)備之間的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)。

(2)自主式閾值設(shè)置：本發(fā)明根據(jù)海洋物探拖纜設(shè)備工作情況，可以自主計(jì)算出當(dāng)前的電源監(jiān)測(cè)需要的閾值，不需要人為參與，簡(jiǎn)化操作，提高設(shè)備的自動(dòng)化水平。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的硬件比較圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的軟件比較圖；

圖3為海洋物探拖纜設(shè)備示意圖；

圖4為本發(fā)明在電源監(jiān)測(cè)過程中的流程圖；

圖5為本發(fā)明的組成框圖；

圖6為本發(fā)明監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊的狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述：

如圖3所示，海洋物探設(shè)備主要由物探船上的儀器設(shè)備(圖上未標(biāo)出)和水下拖纜組成。水下拖纜在正常作業(yè)過程中采用物探船上380V高壓電源供電，在這個(gè)過程中為了保證儀器設(shè)備的安全，需要對(duì)供電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，這也是本發(fā)明的背景和應(yīng)用領(lǐng)域。

一、海洋物探電纜設(shè)備上電過程

如圖3所示，海洋物探電纜由多級(jí)數(shù)字包組成，從安全角度考慮物探船上的高壓電源在給水下海洋物探電纜設(shè)備供電時(shí)，并不是采用直接給所有數(shù)字包(數(shù)字包為海洋物探電纜設(shè)備采集和傳輸單元)同時(shí)供電，而是采用在前一個(gè)數(shù)字包供電完成且正常的情況下再對(duì)下一個(gè)數(shù)字包進(jìn)行供電的逐級(jí)上電方式。

在逐級(jí)上電過程中，因?yàn)橛秒姷暮Ｑ笪锾诫娎|設(shè)備(數(shù)字包)的增加，海洋物探電纜設(shè)備的電源狀態(tài)也是隨之改變，電源監(jiān)測(cè)的閾值也隨之改變。上電完成后，海洋物探電纜設(shè)備就進(jìn)入相對(duì)比較穩(wěn)定的狀態(tài)，電源供電也比較穩(wěn)定。為了方便下面描述，將水下設(shè)備逐級(jí)上電的過程稱為上電初態(tài)，將逐級(jí)上電完成后的穩(wěn)定狀態(tài)稱為上電穩(wěn)態(tài)。

二、高壓電源設(shè)備

高壓電源設(shè)備就是安裝在物探船上為水下物探拖纜設(shè)備即被監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行高壓供電的設(shè)備。此外，高壓電源設(shè)備帶有電壓、電流檢測(cè)功能，本發(fā)明中涉及的實(shí)時(shí)工作電壓、電流檢測(cè)是通過高壓電源設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，即本發(fā)明實(shí)時(shí)電源數(shù)據(jù)是由高壓電源設(shè)備提供的。

三、物探儀器控制設(shè)備

物探儀器控制設(shè)備它主要負(fù)責(zé)控制整個(gè)物探拖纜設(shè)備的工作狀態(tài)：如物探拖纜設(shè)備什么時(shí)候開始工作、傳輸數(shù)據(jù)、結(jié)束工作等。此外物探儀器控制設(shè)備的部分也參與本發(fā)明提及的電源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)部分。

四、本發(fā)明實(shí)施例

如圖5所示，本發(fā)明包括FPGA系統(tǒng)以及高壓電源設(shè)備組成。物探儀器設(shè)備和FPGA系統(tǒng)之間，以及FPGA系統(tǒng)和高壓電源設(shè)備之間都是通過通用RS232進(jìn)行連接通信。

如圖4所示，本發(fā)明FPGA系統(tǒng)在電源監(jiān)測(cè)過程為：根據(jù)預(yù)設(shè)流程進(jìn)行電源監(jiān)測(cè)，預(yù)設(shè)流程是先進(jìn)行電壓檢測(cè)，下發(fā)相關(guān)命令給高壓電源設(shè)備，根據(jù)高壓電源設(shè)備的測(cè)量電壓值的返回，再進(jìn)行對(duì)比，出現(xiàn)異常會(huì)直接通過高壓電源設(shè)備切斷電源，并通知物探儀器控制設(shè)備，等待故障排查和清除；電壓如果正常，會(huì)進(jìn)入電流檢測(cè)，下發(fā)相關(guān)命令給高壓電源設(shè)備，等待高壓電源設(shè)備的測(cè)量電流值的返回，再進(jìn)行對(duì)比，出現(xiàn)異常會(huì)直接通過高壓電源設(shè)備切斷電源，并通知物探儀器控制設(shè)備，等待故障排查和清除；電流如果正常，則完成了一次完整的電源監(jiān)測(cè)流程，轉(zhuǎn)回電壓檢測(cè)，等待下次電源監(jiān)測(cè)流程的到來。

如圖5所示，本發(fā)明FGPA系統(tǒng)中包括：第二通信模塊6、協(xié)議解析模塊10、命令生成模塊7、監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11、閾值計(jì)算模塊13、電源協(xié)議模塊8、比較狀態(tài)機(jī)模塊12、電源通信接口模塊9。

1、操作人員通過鍵盤輸入開始工作指令，整個(gè)實(shí)時(shí)電源監(jiān)供裝置就會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)。高壓電源設(shè)備給海洋物探拖纜設(shè)備上電時(shí)會(huì)處在逐級(jí)上電過程，即上電初態(tài)，此時(shí)選擇進(jìn)行軟件比較。

2、物探儀器控制設(shè)備的以RS232信號(hào)形式輸出上電命令到FPGA中。

在FPGA中首先通過第二通信模塊6對(duì)RS232信號(hào)的命令進(jìn)行解析，將

解析出來的命令送給協(xié)議解析模塊10進(jìn)一步解析得到上電命令。

3、上電命令會(huì)通過不同通道同時(shí)分發(fā)給不同模塊：

協(xié)議解析模塊10首先會(huì)將上電命令送給命令生成模塊7，命令生成模塊7中生成打開電源命令，送至電源協(xié)議模塊8；電源協(xié)議模塊8中將此命令翻譯成高壓電源設(shè)備可以識(shí)別的格式后，送入電源通信接口模塊9；在電源通信接口模塊9將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)輸出給高壓電源設(shè)備，高壓電源設(shè)備接收RS232信號(hào)并解析到命令后會(huì)打開供電開關(guān)，為海洋物探拖纜設(shè)備供電；

協(xié)議解析模塊10其次會(huì)將完整的上電命令送給監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11，此時(shí)監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11開始工作，直至上電初態(tài)完成，進(jìn)入上電穩(wěn)態(tài)。

5.在上電穩(wěn)態(tài)過程中，F(xiàn)PGA邏輯以一定的時(shí)間間隔循環(huán)對(duì)電源進(jìn)行監(jiān)測(cè)。接著步驟7中，協(xié)議解析模塊10中解析出來的上電完成命令會(huì)分成兩路：一路送入閾值計(jì)算模塊11，在閾值計(jì)算模塊11中，計(jì)算得出電流閾值和電壓閾值，然后將電流閾值和電壓閾值送入比較狀態(tài)機(jī)模塊12中，供電流、電壓比較時(shí)使用；

另一路送入監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11，監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11由初始狀態(tài)，即狀態(tài)0跳轉(zhuǎn)到電壓查詢狀態(tài)，即狀態(tài)2，在狀態(tài)2中生成電壓查詢命令，然后監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11跳轉(zhuǎn)到等待電壓比較狀態(tài)，即狀態(tài)4，而將電壓查詢命令送入電源協(xié)議模塊8轉(zhuǎn)換成高壓電源設(shè)備可以是別的格式，再通過電源通信接口模塊9轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)發(fā)送給高壓電源設(shè)備，高壓電源設(shè)備接收RS232信號(hào)并解析到電壓查詢命令后，立即對(duì)當(dāng)前輸出電壓值進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)榇藭r(shí)處在硬件比較，所以高壓電源設(shè)備會(huì)將當(dāng)前電壓值轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)送給電源通信接口模塊9，在電源通信接口模塊9中完成對(duì)RS232信號(hào)解析得到測(cè)量電壓值，然后送給電源協(xié)議模塊8，在電源協(xié)議解析模塊8中測(cè)量電壓值轉(zhuǎn)換成FPGA可以識(shí)別的格式，然后送入比較狀態(tài)機(jī)模塊12，在比較狀態(tài)機(jī)模塊12中完成實(shí)際測(cè)量電壓值和閾值計(jì)算模塊13給出的閾值之間的比較。

6.如果步驟9中的比較結(jié)果異常：比較狀態(tài)機(jī)模塊12會(huì)向監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11發(fā)送一個(gè)電源異常信號(hào)，監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)模塊11由等待電壓比較狀態(tài)，即狀態(tài)4跳轉(zhuǎn)到關(guān)閉電源狀態(tài)，即狀態(tài)6，在狀態(tài)6中產(chǎn)生電源異常信號(hào)，然后將電源異常信號(hào)發(fā)送給命令生成模塊7接收到電源異常信號(hào)后會(huì)產(chǎn)生關(guān)閉電源命令，然后將關(guān)閉電源命令送給電源協(xié)議模塊8，在電源協(xié)議模塊8中將關(guān)閉電源命令轉(zhuǎn)換成高壓電源模塊可以識(shí)別的格式，然后送入電源通信接口模塊9，在9電源通信接口模塊9將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)輸出給高壓電源設(shè)備，高壓電源設(shè)備接收RS232信號(hào)，解析到命令后關(guān)閉電源輸出。并且會(huì)通過第二通信模塊6向物探儀器控制發(fā)送電源異常信號(hào)，通知操作人員。

7.如果步驟9中的比較結(jié)果正常：比較狀態(tài)機(jī)模塊12會(huì)生成一個(gè)電壓檢測(cè)完成信號(hào)送給監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊11，監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊11接收到電壓檢測(cè)完成后會(huì)從等待電壓比較狀態(tài)，即狀態(tài)3跳轉(zhuǎn)到查詢電流狀態(tài)，即狀態(tài)4，在狀態(tài)4中產(chǎn)生電流查詢信號(hào)，然后跳轉(zhuǎn)到等待電流比較狀態(tài)，即狀態(tài)5，而將電流查詢信號(hào)發(fā)送給命令生成模塊7，在命令生成模塊7中會(huì)產(chǎn)生查詢電流命令，電流查詢命令送入電源協(xié)議模塊8轉(zhuǎn)換成高壓電源設(shè)備可以是別的格式，再通過電源通信接口模塊9轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)發(fā)送給高壓電源設(shè)備，高壓電源設(shè)備接收RS232信號(hào)并解析到電流查詢命令后，立即對(duì)當(dāng)前輸出電壓值進(jìn)行測(cè)量，高壓電源設(shè)備會(huì)將當(dāng)前電流值轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)送給電源通信接口模塊9，在電源通信接口模塊9中完成對(duì)RS232信號(hào)解析得到測(cè)量電流值，然后送給電源協(xié)議模塊8，在電源解析模塊8中測(cè)量電壓值轉(zhuǎn)換成FPGA可以識(shí)別的格式，然后送入比較狀態(tài)機(jī)模塊11，在比較狀態(tài)機(jī)模塊11中完成實(shí)際測(cè)量電流值和閾值計(jì)算模塊13給出的閾值之間的比較。

8.如果步驟11中，電流比較結(jié)果異常：比較狀態(tài)機(jī)模塊12會(huì)向監(jiān)控狀態(tài)機(jī)模塊11發(fā)送一個(gè)電源異常信號(hào)，監(jiān)控狀態(tài)機(jī)模塊11接收到電源異常信號(hào)，其內(nèi)部會(huì)從等待電流比較狀態(tài)5狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到關(guān)閉電源狀態(tài)，即狀態(tài)6，在狀態(tài)6中會(huì)產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)，然后跳回初始狀態(tài)，即狀態(tài)0，而將關(guān)閉電源信號(hào)發(fā)送給命令生成模塊7接收到關(guān)閉電源信號(hào)后會(huì)產(chǎn)生關(guān)閉電源命令，然后將關(guān)閉電源命令送給電源協(xié)議模塊8，在電源協(xié)議模塊8中將關(guān)閉電源命令轉(zhuǎn)換成高壓電源模塊可以識(shí)別的格式，然后送入電源通信接口模塊9，在電源通信接口模塊9將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)輸出給高壓電源設(shè)備，高壓電源設(shè)備接收RS232信號(hào)，解析到命令后關(guān)閉電源輸出。并且會(huì)通過第二通信模塊6向物探儀器控制發(fā)送電源異常信號(hào)，通知操作人員。

9.如果步驟11中的比較結(jié)果正常：比較狀態(tài)機(jī)模塊12會(huì)生成一個(gè)電流檢測(cè)完成信號(hào)送給監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊11。至此一次監(jiān)測(cè)過程結(jié)束。監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊11等待下次檢測(cè)開始，然后重復(fù)循環(huán)執(zhí)行步驟9、10、11、12。

如圖6所示，監(jiān)測(cè)狀態(tài)機(jī)的正常運(yùn)行時(shí)具體情況如下：

所述監(jiān)測(cè)控制狀態(tài)機(jī)模塊11生成初始狀態(tài)、查詢標(biāo)志狀態(tài)、電壓查詢狀態(tài)、等待電壓比較狀態(tài)，電流查詢狀態(tài)、等待電流比較狀態(tài)和關(guān)閉電源狀態(tài)的過程為：

初始狀態(tài)，為0狀態(tài)：復(fù)位初始狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)中，將所有標(biāo)志信號(hào)置低，該狀態(tài)有兩條跳轉(zhuǎn)路徑：接收到協(xié)議解析邏輯模塊10上電開始命令后，會(huì)進(jìn)入查詢標(biāo)志狀態(tài)，即狀態(tài)1中；如果接受到協(xié)議解析邏輯模塊10傳來的上電完成命令會(huì)進(jìn)入狀態(tài)2；

軟件標(biāo)志，為狀態(tài)1：在改變狀態(tài)中，首先將軟件比較標(biāo)志置高，然后無條件跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)2；

電壓查詢，為狀態(tài)2：在狀態(tài)2中，產(chǎn)生電壓查詢命令并輸出，然后跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)3；

等待電壓比較，為狀態(tài)3：等待電壓比較結(jié)果，如果電壓正常，則跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)4，進(jìn)行電流檢測(cè)；如果電壓異常，那么會(huì)跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)6，產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)；

電流查詢，為狀態(tài)4：產(chǎn)生電流查詢信號(hào)，隨后跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)5；

等待電流比較，為狀態(tài)5：首先將電流監(jiān)測(cè)標(biāo)志置低，如果電壓正常，則跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)1，進(jìn)行下一輪檢測(cè)；如果電壓異常，那么會(huì)跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)6，產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)；

關(guān)閉電源，狀態(tài)6：產(chǎn)生關(guān)閉電源信號(hào)，然后跳回狀態(tài)0。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。