一種用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微震監(jiān)測信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置及方法，尤其是一種適用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微震信號包含大量的關(guān)于巖體受力變形破壞以及巖體裂紋活動的有用信息，通過監(jiān)測、分析并推測巖體發(fā)生破壞的程度對微震事件進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警。微震監(jiān)測系統(tǒng)通過對礦震信號完整波形的分析，確定出每次震動的震動類型、發(fā)生力源及能量，對礦井沖擊礦壓危險程度進(jìn)行評估，可以大大減少煤礦的沖擊礦壓災(zāi)害損失，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。而在微震監(jiān)測系統(tǒng)中，微震信號的數(shù)據(jù)處理需是高速、準(zhǔn)確可靠的，才能減少事故帶來的危險，為煤礦沖擊礦壓等動力災(zāi)害防治方面帶來有益的借鑒作用，并且能夠獲得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
[0003]現(xiàn)有微震系統(tǒng)中存在以下缺點:數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置采用異步輸出，各路信號輸出時間不統(tǒng)一，各路信號之間存在相位差現(xiàn)象，不利于對采集信號進(jìn)行對比和分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是要克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種能夠?qū)ξ⒄鹦盘柕臄?shù)據(jù)進(jìn)行高速、準(zhǔn)確可靠處理的用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置及方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明的用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置，包括24V開關(guān)電源模塊U1、變壓模塊U2、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3、數(shù)據(jù)處理模塊U4和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5 ；所述電源模塊Ul與變壓模塊U2相連；所述變壓模塊U2根據(jù)各模塊電壓需求進(jìn)行降壓；數(shù)據(jù)處理模塊U4對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5 ;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5將接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。
[0006]以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3采用J0011D01BNL_R網(wǎng)絡(luò)變壓器和LAN8720Ai以太網(wǎng)芯片；數(shù)據(jù)處理模塊U4采用LPC1788FBD208數(shù)字處理芯片；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5采用AD5754芯片，各模塊連接方式為級聯(lián)連接。
[0007]所述數(shù)據(jù)處理模塊U4開設(shè)大小為4K字節(jié)、存儲時間為1ms的緩存空間，將接收的數(shù)據(jù)先放入緩存，再逐一讀取數(shù)據(jù)。
[0008]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5將接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為16路模擬信號，轉(zhuǎn)換后的16路模擬信號先鎖存在各自寄存器，再同時輸出16路模擬信號。
[0009]使用上述裝置的用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)方法:通過對同步采集的不同采樣點數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、還原、同步輸出，由24V開關(guān)電源為各模塊提供各種用電需求；以太網(wǎng)接口接收到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過自適應(yīng)變壓后，送至數(shù)據(jù)處理模塊U4，處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號，同步輸出16路模擬信號；具體步驟如下:
[0010]變壓模塊U2根據(jù)各模塊電壓需求進(jìn)行降壓和供電；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3將接收數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器模塊U4，數(shù)據(jù)處理模塊U4設(shè)置4KB字節(jié)大小、存儲時間為1ms的緩存空間存儲數(shù)據(jù)；并拆分以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，提取信號數(shù)據(jù)；
[0011]如果數(shù)據(jù)處理器發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失，會將丟失的數(shù)據(jù)包幀號回送至發(fā)送端，發(fā)送端收到后會重發(fā)該數(shù)據(jù)包；
[0012]如果沒有數(shù)據(jù)包丟失，信號數(shù)據(jù)封裝成數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5輸入寄存器的數(shù)據(jù)存儲格式；并將封裝好的數(shù)據(jù)包以串行方式發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5，實現(xiàn)同時輸出16路模擬信號。
[0013]有益效果，由于采用了上述方案，通過對同步采集的不同采樣點數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、還原、同步輸出，本發(fā)明為其應(yīng)用環(huán)境提供了可靠有效的數(shù)據(jù)，減少危險發(fā)生的可能性，具有零丟包、無延時、高效率的優(yōu)點。數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置由24V開關(guān)電源經(jīng)變壓后為各模塊提供各種用電需求；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊將接收數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器模塊，數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)置4KB字節(jié)大小、存儲時間為1ms的緩存空間存儲數(shù)據(jù)；并拆分以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，提取信號數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)處理器發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失，會將丟失的數(shù)據(jù)包幀號回送至發(fā)送端，發(fā)送端收到后會重發(fā)該數(shù)據(jù)包。如果沒有，信號數(shù)據(jù)封裝成數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸入寄存器的數(shù)據(jù)存儲格式；并將封裝好的數(shù)據(jù)包以串行方式發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。所述的該用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)的裝置通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號，并實現(xiàn)16通道信號的同步輸出。數(shù)模轉(zhuǎn)換器零丟包、無延時的還原模擬信號。該數(shù)據(jù)還原裝置能同步輸出16路模擬數(shù)據(jù)，工作效率高；檢測并處理了丟包問題，可靠性高。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置原理框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明變壓模塊U2變壓的電路框圖。
[0016]圖3是本發(fā)明以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3原理框圖。
[0017]圖4是本發(fā)明數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5原理框圖。
[0018]圖5是本發(fā)明數(shù)據(jù)處理模塊U4處理數(shù)據(jù)流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進(jìn)一步的描述:
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的用于微震系統(tǒng)對多點采集信號數(shù)據(jù)恢復(fù)裝置，主要由電源模塊U1、變壓模塊U2、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3、數(shù)據(jù)處理模塊U4和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5組成。24V開關(guān)電源模塊Ul為本實施例提供24V直流電壓，經(jīng)過變壓模塊U2，將輸入電壓24V分別轉(zhuǎn)變?yōu)?V和正負(fù)15V，然后將5V轉(zhuǎn)換為3.3V，以滿足其他模塊的用電需求和引腳配置。由于數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5輸出的是雙極性模擬信號，正負(fù)15V電壓用于給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5提供模擬電源。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，解碼數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊U4。數(shù)據(jù)處理模塊U4開設(shè)大小為4K字節(jié)、存儲時間為1ms的緩存空間，將接收的數(shù)據(jù)先放入緩存，再逐一讀取數(shù)據(jù)，然后在讀取數(shù)據(jù)的前端加上控制字段，重新封裝成數(shù)據(jù)包，并將封裝好的數(shù)據(jù)包以串行方式發(fā)送至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5 ;數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5解析數(shù)據(jù)包，提取數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換后的16路模擬信號鎖存在各自寄存器，再同時輸出16路模擬信號。
[0021]所述的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊U3采用J0011D01BNL_R網(wǎng)絡(luò)變壓器和LAN8720Ai以太網(wǎng)芯片；所述的數(shù)據(jù)處理模塊U4采用LPC1788FBD208數(shù)字處理芯片；所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊U5采用AD5754芯片；各模塊連接方式是級聯(lián)連接。
[0022]所述數(shù)據(jù)處理模塊U4開設(shè)大小為4K字節(jié)、存儲時間為1ms的緩存空間，將接收的數(shù)據(jù)先放入緩存，再逐一讀取數(shù)據(jù)。
[0023]如圖2所示，所示的變壓模塊U2主要由24V轉(zhuǎn)5V模塊U21、24V轉(zhuǎn)正負(fù)15V模塊U22和5V轉(zhuǎn)3.3V模塊U23組成。所述的24V轉(zhuǎn)5V模塊U21主要由降壓芯片N1、電容C75?C86、電阻R59?R66、電位計F1、電感L5?L6、二極管V1、單向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS9組成，達(dá)到將輸入24V電壓降壓至5V電壓的目的；所述降壓芯片NI的引腳2接24V電源電壓；降壓芯片NI的引腳3接電阻R61與24V電壓相連；降壓芯片NI的引腳4經(jīng)電容C83接地；降壓芯片NI的引腳5接電阻R63和電阻R65之間；降壓芯片NI的引腳6經(jīng)電容C84和C85以及電阻R66接地；降壓芯片NI的引腳7直接接地；電容C75接在降壓芯片NI的引腳I和NI的引腳8之間；電感L5接在二極管Vl和電解電容C76之間；電阻R89和電容C82先串聯(lián)，再與電解電容C76?C77和二極管Vl并聯(lián)接降壓模塊輸出端+5V和地DGND ;所述的降壓芯片NI型號為TPS54331。
[0024]在圖2中，所述的24V轉(zhuǎn)正負(fù)15V模塊U22主要由變壓芯片U8?U9、電容C122?C131、電阻R87?R92、電感L7?L8、二極管D4?D5組成，實現(xiàn)將24V輸入電壓轉(zhuǎn)換成正負(fù)15V的目標(biāo)。24V輸入電壓轉(zhuǎn)換成正15V的電路連接為:降壓芯片U8的引腳6接24V電源電壓，降壓芯片U8的引腳7通過連接R87和C122接地，降壓芯片U8的引腳8與其引腳I