：本發(fā)明涉及一種地球物理勘探中的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其涉及一種高溫井下微地震信號采集系統(tǒng)的基于多處理器的數(shù)據(jù)傳輸方法。

背景技術(shù)：
：目前我國油田低滲透油田改造主要采取的是壓裂技術(shù)，以提高近井地帶滲透率，增加油井產(chǎn)量。由于地層條件和壓裂方法的差異，導(dǎo)致壓裂裂縫方位和縫長的不同，所以需要監(jiān)測手段來了解壓裂效果，以指導(dǎo)壓裂施工，為油田改造增產(chǎn)提供依據(jù)。井下微地震數(shù)據(jù)采集對于指導(dǎo)壓裂施工具有重要意義。不同于地面地震信號數(shù)據(jù)采集，井下地震信號采集面臨著高溫，高壓等問題。隨著深度不斷加大，井下環(huán)境溫度開始升高，壓力開始增大，一些地區(qū)在地下5000米左右深度時(shí)溫度可接近150℃，使傳統(tǒng)常溫儀器及方法無法有效的工作。從而無法保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳至地面處理單元進(jìn)行解釋以指導(dǎo)壓裂生產(chǎn)。所以必須選用高溫器件，對整套儀器在高溫高壓下的工作流程做相應(yīng)的優(yōu)化。聲波測井，電法測井等測井方法，主要是通過測井電纜連接一節(jié)測井探頭，將采集的數(shù)據(jù)通過測井電纜回傳到地面控制單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析及解釋。而井下地震信號采集，需要布設(shè)多個(gè)采集單元，采集單元間由5-30米不等的測井電纜相連接。所以井下采集單元間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾始皫?，對于保證儀器正常工作顯得至關(guān)重要。而受高溫元器件種類的限制，必須對采集及傳輸電路根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況作出最優(yōu)調(diào)整。如在單一處理器控制ΔΣ調(diào)制器采集，在保證采集速率的同時(shí)，不能保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。另一方面受處理器工作效率的限制，不能提供足夠大的傳輸帶寬，限制了井下采集單元的節(jié)數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種多處理器井下地震信號采集單元間的數(shù)據(jù)傳輸方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：由地面控制單元通過測井電纜經(jīng)馬籠頭串接數(shù)據(jù)控制單元A、采集單元B1、采集單元B2……采集單元Bn，級間電纜底端設(shè)有配重組成，所述的采集單元是由ΔΣ調(diào)制器經(jīng)命令通道與數(shù)據(jù)通道連接，命令通道是由485芯片經(jīng)處理器C與485芯片連接，數(shù)據(jù)通道是由485芯片經(jīng)處理器D與485芯片連接，ΔΣ調(diào)制器與處理器C連接構(gòu)成。多處理器井下地震信號采集單元間的數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：a、數(shù)據(jù)控制單元A通過測井電纜，以級聯(lián)的方式連接采集單元B1、B2、B3......Bn，采集單元中包含C，D兩片處理器，每個(gè)處理器都與兩片485芯片相連，由C1、C2、C3......Cn控制的485芯片通過測井電纜，構(gòu)成一條接力式傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的命令通道；由D1、D2、D3......Dn控制的485芯片通過測井電纜，構(gòu)成一條接力式傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道，處理器C控制ΔΣ調(diào)制器及數(shù)據(jù)回收，處理器C，D間通過SPI串口及特定的IO口傳輸信息，并進(jìn)行觸發(fā)；b、由數(shù)據(jù)控制單元A下發(fā)，通過命令通道傳遞的信息被封裝成命令幀，采集單元中處理器C在收到命令幀后，解析數(shù)據(jù)控制單元A所發(fā)出的命令，執(zhí)行相應(yīng)命令后，將命令傳至下一集采集單元。由采集單元中的處理器D構(gòu)成的數(shù)據(jù)通道傳輸兩種幀數(shù)據(jù)，分別為數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀，數(shù)據(jù)幀封裝ΔΣ調(diào)制器采集的數(shù)據(jù)；應(yīng)答幀封裝處理器C需要回傳到數(shù)據(jù)控制單元A的數(shù)據(jù)，封裝后通過數(shù)據(jù)通道回傳到數(shù)據(jù)控制單元A；c、由數(shù)據(jù)控制單元A控制發(fā)起排列，數(shù)據(jù)控制單元A為每個(gè)采集單元分別分配地址，數(shù)據(jù)控制單元A通過命令通道，下發(fā)命令幀。采集單元中處理器C在解析命令幀后，會通過累加給本采集單元生成一個(gè)唯一的地址編號，地址分配成功后，處理器D會生成應(yīng)答幀，通過數(shù)據(jù)通道傳回信息給數(shù)據(jù)控制單元A，處理器C會重構(gòu)命令幀，傳遞到下一個(gè)采集單元，依次類推，所有采集單元都會被分配地址編號，若為最后一節(jié)采集單元，則在應(yīng)答幀的狀態(tài)信息中設(shè)定尾部標(biāo)志位，通知數(shù)據(jù)控制單元A總共有幾節(jié)采集單元與數(shù)控單元相連；d、地址分配完成后，數(shù)據(jù)控制單元A控制采集單元B進(jìn)入到采集等待模式，數(shù)據(jù)控制單元A在地面控制單元的控制下，在設(shè)定時(shí)間到達(dá)時(shí)發(fā)射采集使能脈沖，采集單元B在收到脈沖觸發(fā)后，由處理器C控制ΔΣ調(diào)制器開始進(jìn)行采集；e、處理器C在控制ΔΣ調(diào)制器開始進(jìn)行采集后，會記錄采集的次數(shù)，在每采集5次后，將5次采集的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)幀。并通過SPI串口傳送給處理器D；f、處理器D在接收處理器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后分為兩種工作狀態(tài)，若該采集單元為最終單元，在收到處理器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，直接通過數(shù)據(jù)通道將數(shù)據(jù)上傳至上一個(gè)采集單元。若該采集單元為非最終單元，則進(jìn)入接力模式，處理器C會先等待接收下一節(jié)采集單元通過數(shù)據(jù)通道上傳的數(shù)據(jù)幀，在數(shù)據(jù)幀接收完成后，將本級處理器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀拼接到接收到的數(shù)據(jù)幀的尾部，形成新的數(shù)據(jù)幀；在新的數(shù)據(jù)幀拼接完成后，再講新的數(shù)據(jù)幀通過數(shù)據(jù)通道上傳至上一采集單元；g、數(shù)控單元接收采集單元通過數(shù)據(jù)通道上傳的數(shù)據(jù)幀序列，并將數(shù)據(jù)幀序列重新封裝，通過千米級長度的測井電纜上傳至地面控制單元，由地面控制單元進(jìn)行解析，打包，轉(zhuǎn)換和存儲。有益效果：通過雙處理器構(gòu)架，有效的解決了高溫井下大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)傳輸難的問題。保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，使得整套儀器可以在175℃左右工作，使得儀器的有效下探深度達(dá)到5000-7000米甚至更深。同時(shí)通過接力式數(shù)據(jù)傳輸，及雙處理器分別控制數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸，使得傳輸速率得到了保證可達(dá)到5Mb/s，在1k采樣率下，可掛載采集單元達(dá)50節(jié)。附圖說明：附圖1：地面控制單元，數(shù)據(jù)控制單元，采集單元連接圖。附圖2：井下采集單元結(jié)構(gòu)框圖。附圖3：數(shù)控單元控制建立排列流程圖附圖4：采集單元雙處理器數(shù)據(jù)傳輸流程圖。附圖5：協(xié)議信息幀結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：多處理器井下地震信號采集單元間的數(shù)據(jù)傳輸方法，由地面控制單元通過測井電纜經(jīng)馬籠頭串接數(shù)據(jù)控制單元A、采集單元B1、采集單元B2……采集單元Bn，級間電纜底端設(shè)有配重組成，所述的采集單元是由ΔΣ調(diào)制器經(jīng)命令通道與數(shù)據(jù)通道連接，命令通道是由485芯片經(jīng)處理器C與485芯片連接，數(shù)據(jù)通道是由485芯片經(jīng)處理器D與485芯片連接，ΔΣ調(diào)制器與處理器C連接構(gòu)成。井下微地震采集傳輸裝置是由地面控制單元通過千米級測井電纜連接井下數(shù)據(jù)控制單元，數(shù)控單元下連接1～50個(gè)數(shù)據(jù)采集單元構(gòu)成。采集單元間通過5～30米不等的測井電纜連接，構(gòu)成井下微地震數(shù)據(jù)采集鏈。數(shù)據(jù)控制單元A響應(yīng)地面控制單元下達(dá)的控制命令，控制采集單元B1、B2、B3......Bn的配置，測試及采集，同時(shí)對由采集單元上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，判定收到的幀模式，若為應(yīng)答幀，通過解析，判定各采集單元對所下發(fā)的命令的執(zhí)行情況，并記錄采集單元地址，采集節(jié)數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)。若為數(shù)據(jù)幀，則根據(jù)采集單元地址，解析數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)。將數(shù)據(jù)重新封裝后，數(shù)據(jù)控制單元通過測井電纜將新的數(shù)據(jù)包上傳至地面控制單元，由地面控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，存儲，顯示等一系列操作。數(shù)據(jù)控制單元A與采集單元B1、B2、B3......Bn物理上相連，數(shù)據(jù)控制單元A在整個(gè)鏈路頂端，向下依次掛載數(shù)節(jié)采集單元構(gòu)成采集鏈路，采集單元間隔由幾米至幾十米可調(diào)。由數(shù)控單元控制各采集單元，從上到下依次分配各采集單元的地址，地址分配成功后，各采集單元將本地信息上傳至數(shù)控單元，若為最后一節(jié)采集單元，則在狀態(tài)信息中設(shè)定尾部標(biāo)志位，通知數(shù)控短節(jié)總共有幾節(jié)采集單元與數(shù)控單元相連。地址分配完畢后，各采集單元均處于等待狀態(tài)。處理器C通過解析數(shù)據(jù)控制單元A下發(fā)的命令幀，判定當(dāng)前所需的工作模式。工作模式分為設(shè)置模式，測試模式及采集模式。設(shè)置模式下，主處理器等待數(shù)控單元的命令幀，設(shè)置采集單元的采樣率，前端增益，數(shù)據(jù)傳輸方式等。設(shè)置成功后，由處理器D沿?cái)?shù)據(jù)通道發(fā)送應(yīng)答幀給數(shù)控單元；測試模式下，由主處理器控制測試電路產(chǎn)生測試波形，由ΔΣ調(diào)制器采樣后，上傳至數(shù)控單元，具體采集及數(shù)據(jù)傳輸方式同采集模式下采集單元的工作方式。在設(shè)置模式和測試模式完成設(shè)置后，采集單元進(jìn)入單等待狀態(tài)，等待數(shù)控單元下發(fā)的采集使能脈沖。多處理器井下地震信號采集單元間的數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：a、數(shù)據(jù)控制單元A通過測井電纜，以級聯(lián)的方式連接采集單元B1、B2、B3......Bn，采集單元中包含C，D兩片處理器，每個(gè)處理器都與兩片485芯片相連，由C1、C2、C3......Cn控制的485芯片通過測井電纜，構(gòu)成一條接力式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，稱為命令通道。由D1、D2、D3......Dn控制的485芯片通過測井電纜，構(gòu)成一條接力式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，稱為數(shù)據(jù)通道。同時(shí)處理器C還負(fù)責(zé)ΔΣ調(diào)制器的控制，及數(shù)據(jù)回收等操作，處理器C，D間通過SPI串口及特定的IO口傳輸信息，并進(jìn)行觸發(fā)等操作。b、由數(shù)據(jù)控制單元A下發(fā)，通過命令通道傳遞的信息被封裝成命令幀，采集單元中處理器C在收到命令幀后，解析數(shù)據(jù)控制單元A所發(fā)出的命令，執(zhí)行相應(yīng)命令后，將命令傳至下一集采集單元。由采集單元中的處理器D構(gòu)成的數(shù)據(jù)通道傳輸兩種幀數(shù)據(jù)，分別為數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀，數(shù)據(jù)幀封裝ΔΣ調(diào)制器采集的數(shù)據(jù)；應(yīng)答幀封裝處理器C需要回傳到數(shù)據(jù)控制單元A的數(shù)據(jù)，封裝后通過數(shù)據(jù)通道回傳到數(shù)據(jù)控制單元A；c、由數(shù)據(jù)控制單元A控制發(fā)起排列，數(shù)據(jù)控制單元A為每個(gè)采集單元分別分配地址，數(shù)據(jù)控制單元A通過命令通道，下發(fā)命令幀。采集單元中處理器C在解析命令幀后，會通過累加給本采集單元生成一個(gè)唯一的地址編號，地址分配成功后，處理器D會生成應(yīng)答幀，通過數(shù)據(jù)通道傳回信息給數(shù)據(jù)控制單元A，處理器C會重構(gòu)命令幀，傳遞到下一個(gè)采集單元，依次類推，所有采集單元都會被分配地址編號，若為最后一節(jié)采集單元，則在應(yīng)答幀的狀態(tài)信息中設(shè)定尾部標(biāo)志位，通知數(shù)據(jù)控制單元A總共有幾節(jié)采集單元與數(shù)控單元相連；d、地址分配完成后，數(shù)據(jù)控制單元A控制采集單元B進(jìn)入到采集等待模式，數(shù)據(jù)控制單元A在地面控制單元的控制下，在設(shè)定時(shí)間到達(dá)時(shí)發(fā)射采集使能脈沖，采集單元B在收到脈沖觸發(fā)后，由處理器C控制ΔΣ調(diào)制器開始進(jìn)行采集。e、處理器C在控制ΔΣ調(diào)制器開始進(jìn)行采集后，會記錄采集的次數(shù)，在每采集5次后，將5次采集的數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)幀。并通過SPI串口傳送給處理器D。f、處理器D在接收處理器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后分為兩種工作狀態(tài)。若該采集單元為最終單元，在收到處理器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，直接通過數(shù)據(jù)通道將數(shù)據(jù)上傳至上一個(gè)采集單元。若該采集單元為非最終單元，則進(jìn)入接力模式，處理器C會先等待接收下一節(jié)采集單元通過數(shù)據(jù)通道上傳的數(shù)據(jù)幀，在數(shù)據(jù)幀接收完成后，將本級處理器C發(fā)送的數(shù)據(jù)幀拼接到接收到的數(shù)據(jù)幀的尾部，形成新的數(shù)據(jù)幀；在新的數(shù)據(jù)幀拼接完成后，再講新的數(shù)據(jù)幀通過數(shù)據(jù)通道上傳至上一采集單元。g、數(shù)控單元接收采集單元通過數(shù)據(jù)通道上傳的數(shù)據(jù)幀序列。并將數(shù)據(jù)幀序列重新封裝，通過千米級長度的測井電纜上傳至地面控制單元，由地面控制單元進(jìn)行解析，打包，轉(zhuǎn)換和存儲。要在多個(gè)采單元之間進(jìn)行信息交互，應(yīng)用層協(xié)議是必不可少的。采集單元間的數(shù)據(jù)傳輸類型有命令幀，數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀三類，其應(yīng)用層協(xié)議如附圖所示。所有幀類型都具有相同的幀頭結(jié)構(gòu)，其中，命令I(lǐng)D代表當(dāng)前所傳輸?shù)拿铑愋?；任?wù)ID是為了支持采集單元同時(shí)運(yùn)行多個(gè)命令時(shí)，識別不同任務(wù)而采用的標(biāo)識，用來表示返回的數(shù)據(jù)幀或應(yīng)答幀，屬于哪個(gè)任務(wù)而設(shè)置的；屬性ID則是用來識別當(dāng)前幀類型，數(shù)據(jù)是否壓縮，命令是否執(zhí)行成功等信息。命令幀是由數(shù)控單元下發(fā)給各采集單元，ID表示當(dāng)前傳輸?shù)膸愋蜑槊顜?，N表示地址個(gè)數(shù)，addr表示第幾個(gè)地址。最后的Para是命令的參數(shù)，又得命令有參數(shù)，有的沒有，取決于命令I(lǐng)D。數(shù)據(jù)幀至采集單元在完成采集后，將數(shù)據(jù)傳回?cái)?shù)控單元而設(shè)計(jì)的一類幀。數(shù)據(jù)幀有固定的長度，也是整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中最長的幀。同樣的ID表示當(dāng)前傳輸?shù)膸愋蜑閿?shù)據(jù)幀，Type為站體類型，Time是幀序號，用于數(shù)控單元重建數(shù)據(jù)時(shí)識別。應(yīng)答幀結(jié)構(gòu)比較簡單，表示當(dāng)前傳輸?shù)膸愋蜑閿?shù)據(jù)幀，Type為站體類型，Para表示應(yīng)答幀的內(nèi)容，內(nèi)容及長度根據(jù)命令I(lǐng)D和參數(shù)所決定。數(shù)控單元在采集開始階段，下發(fā)命令控制幀，控制采集單元配置及測試。在解析各采集單元上傳的應(yīng)答幀，確定配置成功及測試正常后，數(shù)控單元進(jìn)入單采集等待狀態(tài)。在地面控制單元時(shí)間服務(wù)器的控制下，數(shù)控單元在開始采集時(shí)，向各采集單元下發(fā)采集使能脈沖，之后進(jìn)入到數(shù)據(jù)幀接收狀態(tài)。接收到數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)數(shù)據(jù)幀的站類型及幀序列，將數(shù)據(jù)重新封裝匯總。之后，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換，經(jīng)由7芯測井電纜，將數(shù)據(jù)傳輸至地面控制單元。地面控制單元的上位機(jī)軟件，根據(jù)具體設(shè)置，將所收到的數(shù)據(jù)保存成原始文件，并根據(jù)需求轉(zhuǎn)換成segd，seg2等地震勘探中常用的格式，便于數(shù)據(jù)處理及顯示等操作。