一种地震电磁信息采集装置和方法

摘要

一种地震电磁信息采集方法和装置，属于地震观测领域。所述方法是主控制模块通过自定义的串行协议接收数据采集处理模块采集的地震信息，将地震电磁信息按照一定的格式写入存储模块，同时利用STA/LTA算法对地震事件进行检测。该数据采集装置包括四通道模数转换模块，用于采集2个低频通道和2个点频通道的模拟信号输入；数据采集处理模块，用于连接4通道模数转换模块；GPS模块，连接所述数据采集处理模块；标定模块，用于产生标定波形；主控制模块，负责控制所述数据采集处理模块和标定模块；存储模块；电源模块，提供上述各模块需要的供电。

主权项

一种地震电磁信息采集的方法，其特征在于对每一分钟之内的地震电磁波形数据进行统计处理，统计处理采用波形绝对值求和取平均值的方法，统计后的地震电磁波形数据通过自定义的协议实时、准确地发送到主控模块，所述自定义的协议具体阐述如下：（1）主控模块105与标定模块104、数据采集模块102、电源控制模块107通讯时采用自定义协议，包括命令发送与命令应答两部分：命令发送：命令头+设备地址+命令字+数据包号+数据长度+数据+CRC16上述协议各部分定义如下：命令头：2个字节：0x1b+0x10设备地址与设备名称的对应关系为：1）0x00对应主控模块1052）0x01对应数据采集模块1023）0x02对应标定模块1044）0x03对应电源控制模块107命令字：1个字节数据包号：1个字节，多包传送时，最后一个包号为0数据长度：2个字节，高位在前，低位在后，数据长度包括：命令头+设备地址+命令字+数据包号+数据长度+数据CRC16： P(X)=X16+X15+X2+1=8005，高位在前，低位在后命令应答：正确应答：0x4f+0x4b+设备地址+命令字+数据包号+数据长度+数据+CRC16错误应答：0x45+0x52+设备地址+命令字+数据包号+数据长度+错误代码(2byte)+CRC16（2）主控模块105与数据采集模块102通信通讯协议在数据采集模块102与主控模块105通信过程中，主控模块105为主设备，在完成时间同步以后就开始不停向主控模块105发送一定格式的地震数据包，同是数据采集模块102还需不停检测是否有主控模块105发送过来的查询/设置命令，若有，则进行相应的处理。为了保证数据的可靠性，无论是数据包还是命令包均需要CRC校验，各命令定义如下：1）数据采集模块102发送数据（此时数据采集模块102为主设备向主控模块105发送数据，主控模块105收到数据后不应答）命令：[0x1b+0x10]+0x00+0x00+0x00+数据长度+波形数据(20×37)+CRC16应答：[0x4f+0x4b]+0x00+0x00+0x00+0x00+0x07+CRC16波形数据格式:[5字节纬度+5字节经度]+[hour+min+sec+ms高位+ms低位]+[4通道数据(4*4)]+[ hour+min+sec+ms高位+ms低位+4通道数据(4*4)]2）采样频率参数设定（此命令由主控模块105发出，数据采集模块102收到后需要回复相应的OK命令）命令：[0x1b+0x10]+0x01+0x02+0x00+0x00+0x0B+4个字节的4通道设定频率+CRC16应答：[0x4f+0x4b]+0x01+0x02+0x00+0x00+0x07+CRC16其中设定的频率四个字节分别代表了1～4个通道，顺序为1通道在前，4通道在后，如为0则表示不需要设置，另外，现在能设置的采样频率与对应发送给数据采集模块102的数据如下：2.5hz5hz  10hz 15hz 25hz 30hz 50hz 60hz 100hz0x03  0x13 0x23 0x33 0x43 0x53 0x63 0x72 0x823）获取当前GPS的信息命令：[0x1b+0x10]+0x01+0x03+0x00+0x00+0x07+CRC16应答：[0x4f+0x4b]+0x01+0x03+0x00+0x00+0x14+[纬度+经度+时间]+CRC16其中数据的具体格式如下：[纬度+经度+时间]：共13个字节[纬度度数（1个字节，十进制）+纬度分数（1个字节）+纬度分数小数（2个字节）+N,S（一个字节）]+[经度度数（1个字节，十进制）+经度分数（1个字节）+经度分数小数（2个字节）+E,W(一个字节)]+[小时（一个字节，十进制）+分钟（一个字节，十进制）+秒（一个字节，十进制）]4）同步主控模块（105） RTC与数据采集模块（102）时间命令：[0x1b+0x10]+0x01+0x04+0x00+0x00+0x0d+[year]+[month]+[hour]+[min]+[sec]+CRC16应答：[0x4f+0x4b]+0x01+0x02+0x00+0x00+0x07+CRC163主控模块105与标定模块104通讯协议1）正弦标定及方波标定命令：[0x1b+0x10]+0x02+0x00+0x00+0x00+0x07+[标定设置]+CRC16应答：[0x4f+0x4b]+0x02+0x00+0x00+0x00+0x07+CRC16其中[标定设置]格式如下： [1字节通道号]+[ 1字节频点数]+[第1组数据] +[第2组数据] +[第3组数据]+…标定设置中的数据长度为（2+11*频点数），因此命令总长度为11*频点数+9具体每组数据格式如下：[1字节标定类型]+[电压/电流]+[4字节频率数]+[4字节周期换算数]+[2字节衰减换算数]标定类型：1‑‑正弦标定 2‑‑‑方波标定2）点频标定，38.33KHz的固定信号标定，这里选用正弦信号命令：[0x1b+0x10]+0x02+0x01+0x00+0x00+0x07+[通道号]+[电压/电流]+CRC16通道号：1~4电压或电流：0—电压；1—电流应答：[0x4f+0x4b]+0x02+0x01+0x00+0x00+0x07+CRC164主控模块（105）与电源控制模块107通讯协议1）获取当前电压及温度值命令：[0x1b+0x10]+0x03+0x00+0x00+0x00+0x07+CRC16应答：[0x4f+0x4b]+0x03+0x00+0x00+0x00+0x0B+[2字节直流电压值+2字节电池电压值+2字节温度值]+CRC16说明；电压检测为10为AD采样，参考电压为3.3V，2字节转换的值格式：第一字节存放高2位，第二字节存放低8位。换算到最终的电压值公式：直流电压：[(256×第一个字节+第二个字节)/1024]*25.74(26.4) V电池电压：[(256×第一个字节+第二个字节)/1024]*13.2 V