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在大型的分布式陆上地震勘探仪器系统中,如何保证整个系统中不同站体之间电源的正常供电,对于系统设计是一个挑战。若继续采用应用于小规模地震勘探仪器中的分布式供电方案(即每一个站体都使用一个外接蓄电池供电),不仅增加了野外施工的工作量,而且降低了系统的可靠稳定性。因此,对于大规模的分布式地震勘探仪器的供电必须寻找另外的方案。本文就是以研究分布式陆上地震仪器供电系统为背景而展开的。
本课题的主要研究内容是设计基于POE技术的分布式陆上地震仪器电源站系统。采用类似于POE的供电技术,在不改变现有地震专用电缆的情况下,将电源耦合到命令线对和数据线对上进行复用传输。在这种方式下,命令和数据信号以电源电压作为共模信号,通过网络变压器隔离传输。在整个分布式地震勘探设备中,电源站的位置是嵌在采集站中间,一个电源站为两边的多个采集站进行集中式的供电。
本文的结构安排如下:
第一章为绪论,简要描述了地震勘探仪器电源站的发展现状及其优点。介绍了POE技术以及其在地震勘探仪器电源站中的应用。
第二章,对分布式地震勘探仪器中供电电源系统进行研究,首先比较了分布式地震勘探仪器中分布式供电方式和集中式供电两种方案。由集中式供电方式引出了电源站的概念,并详细介绍了电源站的硬件系统结构。
第三章,介绍了电源站的传输系统,详细阐述了基于RS-485的命令传输系统和基于以太网PHY芯片的数据传输系统。在命令传输方面,通过比较曼彻斯特编解码、8B10B编解码、FSK编解码三种编解码方案,选择了适合于本系统的编解码方案;在数据传输方面,实现了以太网PHY芯片MII与MDIO接口逻辑。最后按照相关命令和数据的传输协议要求完成了传输方案的设计。
第四章,设计了电源站的监控系统,介绍了基于低功耗MSP430单片机监控系统软硬件的设计,监控系统主要功能是监控电源站对两边连接采集站连接的检测以及对电源站的电源电压监测。
第五章,为仿真与测试,包括电源站电能传输的仿真以及实际供电测试、命令和数据通过电源站的传输测试,并给出了相关的测试结果。
第六章,总结了论文的主要工作,分析了论文的不足之处并针对实际情况指出了进一步提高的方向。