专利名称：含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路的制作方法
技术领域：
含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路技术领域[0001]本实用新型涉及数据通信技术，特别涉及一种含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路。
背景技术：
[0002]在煤炭开采领域，需要对矿井地质构造进行探测，其中一项重要内容就是对含水层进行探测，在确定适当的开采方式时考虑含水层的特性。[0003]目前，通常采用地震仪测试地震数据来实现对含水层的探测。为了保证地震数据传输的准确性，在地震数据传输时必须具有高速、低误码率、强抗干扰等优点。[0004]然而，目前地震数据的传输方式是分布式地震仪的主机中的地震波数据采集装置和从机中的地震波数据采集装置之间采用大线传输数据。一般是基于工业485网络，其传输的速率较低，一般是20kbp s IOOkbps之间，且理论上超过35个节点就需要增加中继设备，同时较远的传输距离必须降低传输速率，较低的数据传输速率限制了数据的采集速率。这就导致了地震勘探采集的数据不能实时地传输出去，因此降低了对矿井含水层探测的工作效率。实用新型内容[0005]有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路，以实现用以太网传输地震数据。[0006]为达到上述目的，本实用新型提供的含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路，包括用于将从工业以太网接收的数据发送给可编程逻辑门阵列系统的工业以太网接口电路；用于接收地震波数据采集装置发送的地震波信号、对地震波数据进行数据缓存和格式转换、将地震波数据打包成数据块发送给以工业以太网接口电路、将从工业以太网接口电路接收的数据发送给地震波数据采集装置的可编程逻辑门阵列系统，所述工业以太网接口电路和可编程逻辑门阵列系统连接。[0007]优选地，所述可编程逻辑门阵列系统包括用于缓存地震波数据的外部存储器； 用于对地震波数据进行格式转换；将地震波数据打包成数据块发送给以工业以太网接口电路的可编程逻辑门阵列，所述外部存储器与可编程逻辑门阵列相互连接。[0008]优选地，所述工业以太网接口电路包括工业以太网接口芯片、本安隔离电路和以太网控制器；所述工业以太网接口芯片与工业以太网和本安隔离电路分别相连，提供工业以太网接口 ；所述本安隔离电路还与以太网控制器相连，对工业以太网接口芯片和以太网控制器之间传输的数据进行隔离；所述以太网控制器通过SPI总线与可编程逻辑门阵列相连，按照工业以太网通信协议，控制工业以太网接口芯片与和以太网控制器之间传输的数据。[0009]优选地，所述本安隔离电路包括多个光电耦合器；每条工业以太网接口芯片与以太网控制器之间的数据线上连接一个光电耦合器。选地，所述工业以太网接口芯片采用HR911103C芯片；所述以太网控制器采用 ENC28J60芯片；光电耦合器采用6N137芯片。[0011]由上述的技术方案可见，由于本实用新型的这种含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路，通过工业以太网接口电路和逻辑门阵列系统，能够将从地震波数据采集装置接收的地震波信号通过工业以太网电路发送出去，将从工业以太网接收数据发送给地震波数据采集装置，从而实现了用以太网实时传输地震数据，提高了对矿井含水层探测的工作效率。
[0012]图I为本实用新型一较佳实施例的以太网接口电路的内部结构及连接关系示意图；[0013]图2为图I所示以太网接口电路中工业以太网接口电路的内部结构及连接关系示意图。
具体实施方式
[0014]以下参照附图并举具体实施例对本实用新型进行详细说明。[0015]本实用新型提供了一种含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路，通过工业以太网接口电路和逻辑门阵列系统，能够将从地震波数据采集装置接收的地震波信号通过工业以太网电路发送出去，将从工业以太网接收数据发送给地震波数据采集装置，从而实现了用以太网实时传输地震数据，提高了对矿井含水层探测的工作效率。[0016]如图I所示，本实用新型一较佳实施例的以太网接口电路100包括工业以太网接口电路101、可编程逻辑门阵列102和外部存储器103。其中，外部存储器103和可编程逻辑门阵列102相互连接，加上常规的外围电路，如复位电路、时钟电路、各接口电路及电源电路(图I中未示出常规的外围电路)构成了可编程逻辑门阵列系统。[0017]所述可编程逻辑门阵列102接收地震波数据采集装置120发送的地震波信号，将地震波数据缓存到外部存储器103，并对地震波数据进行格式转换，将地震波数据打包成数据块发送给以工业以太网接口电路101，并将从工业以太网接口电路101接收的数据发送给地震波数据采集装置120。[0018]工业以太网接口电路101按照工业以太网通信协议，将地震波数据通过工业以太网110发送出去，将从工业以太网110接收的数据发送给可编程逻辑门阵列102。[0019]由于含水层探测需要在矿井下完成，为了满足矿井下使用的设备或仪器的防爆要求，本实施例中工业以太网接口电路101采用了本安型工业以太网接口电路。[0020]如图2所示，本实施例中的工业以太网接口电路包括工业以太网接口芯片201、 本安隔离电路202和以太网控制器203。其中，工业以太网接口芯片201与工业以太网110 和本安隔离电路202分别相连，提供工业以太网接口。[0021]所述本安隔离电路202还与以太网控制器203相连，对工业以太网接口芯片201 和以太网控制器203之间传输的数据进行隔离。[0022]本实施例中，所述本安隔离电路202包括多个光电耦合器，每条工业以太网接口芯片201与和以太网控制器203之间的数据线上连接一个光电耦合器。具体地，工业以太网接口芯片201采用HR911103C芯片，以太网控制器采用ENC28J60芯片，光电耦合器采用 6N137芯片。[0023]其中，ENC28J60是由Microchip公司生产的以太网控制器，符合Ethernet II与 IEEE802. 3标准，全双工模式，收发可同时达到10Mbps，内部集成DMA控制器，以太网物理层器件(PHY)及媒体访问控制器(MAC)，具有可编程过滤功能。[0024]如图2所示，HR911103C芯片的TX+引脚与ENC28J60芯片的TPO+引脚之间、 R911103C芯片的TX-引脚与ENC28 J60芯片的TPO-引脚之间、HR911103C芯片的RX+引脚与 ENC28J60芯片的TPIN+引脚之间、R911103C芯片的RX-引脚与ENC28J60芯片的TPIN-引脚之间分别用光电耦合器进行了隔离。[0025]本实施例中，以太网控制器203通过SPI总线与可编程逻辑门阵列204相连，按照工业以太网通信协议，控制工业以太网接口芯片201与和以太网控制器203之间传输的数据。具体地，太网控制器203，即ENC28J60芯片的S0、SI、SCK、CS、RESET、WOL和INT引脚与可编程逻辑门阵列204的B3接口相连。所述可编程逻辑门阵列204通过B4接口与地震波数据采集装置120相连。[0026]本实施例中，可编程逻辑门阵列采用Altera公司的cyclone III系列的FPGA EP3C10E144。Cyclone III FPGA具有低功耗、低成本和高性能的显著特点。其体系结构包括高达120K的垂直排列逻辑单元(LE)、以9-Kbit (M9K)模块构成的4Mbits嵌入式存储器、 200个18X18的嵌入式乘法器。Cyclone III LS FPGA在布局上提供丰富的存储器和乘法器资源，包括200K逻辑单元、SMbits嵌入式存储器和396个嵌入式乘法器。所有体系结构都含有非常高效的互联和低偏移时钟网络，为时钟和数据信号结构提供链接。其内核电压为I. 2V，1/0电压为3. 3V，PLL的模拟供电电压为2. 5V。[0027]本实施例的外部存储器采用了 ISSI的32KX 8位字长的低功耗CMOS静态随机存取存储器IS62C256AL。存取时间为25ns或45ns，全静态操作，不需时钟或刷新。用于完成前端采集的地震波数据的存储和以太网通信时的缓存。程序存储器采用Altera的串行配置的具有4Mbit系列的EPCS4闪存。用于固化可编程逻辑门阵列的硬件逻辑代码。[0028]可编程逻辑门阵列采用的时钟频率为50MHz，采用KOAN公司的具有温度补偿的有源晶振。[0029]上述实施例中采用了隔离本安电路设计，对输入和输出进行了隔离，保证了电路的本质安全性，能够满足矿井设备对防爆性能的要求。同时，采用可编程逻辑门阵列的硬件逻辑设计替代传统的微控制器的软件系统，能够实现对地震波数据的实时透明传输，并且采用本安型工业以太网进行数据的有线传输，提高了数据的传输速率和传输量，进而提高了对矿井含水层探测的工作效率。
权利要求1.一种含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路，其特征在于，包括 用于将从工业以太网接收的数据发送给可编程逻辑门阵列系统的工业以太网接口电路； 用于接收地震波数据采集装置发送的地震波信号、对地震波数据进行数据缓存和格式转换、将地震波数据打包成数据块发送给以工业以太网接口电路、将从工业以太网接口电路接收的数据发送给地震波数据采集装置的可编程逻辑门阵列系统，所述工业以太网接口电路和可编程逻辑门阵列系统连接。
2.如权利要求I所述的以太网接口电路，其特征在于，所述可编程逻辑门阵列系统包括用于缓存地震波数据的外部存储器；用于对地震波数据进行格式转换并且将地震波数据打包成数据块发送给以工业以太网接口电路的可编程逻辑门阵列，所述外部存储器与可编程逻辑门阵列相互连接。
3.如权利要求2所述的以太网接口电路，其特征在于，所述工业以太网接口电路包括工业以太网接口芯片、本安隔离电路和以太网控制器； 所述工业以太网接口芯片与工业以太网和本安隔离电路分别相连，提供工业以太网接n ； 所述本安隔离电路还与以太网控制器相连，对工业以太网接口芯片和以太网控制器之间传输的数据进行隔离； 所述以太网控制器通过SPI总线与可编程逻辑门阵列相连，按照工业以太网通信协议，控制工业以太网接口芯片和以太网控制器之间传输的数据。
4.如权利要求3所述的以太网接口电路，其特征在于所述本安隔离电路包括多个光电率禹合器； 每条工业以太网接口芯片与以太网控制器之间的数据线上连接一个光电耦合器。
5.如权利要求4所述的以太网接口电路，其特征在于所述工业以太网接口芯片采用HR911103C芯片；所述以太网控制器采用ENC28J60芯片；光电耦合器采用6N137芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种含水层探测中地震数据通信装置的以太网接口电路，包括用于将从工业以太网接收的数据发送给可编程逻辑门阵列系统的工业以太网接口电路；用于接收地震波数据采集装置发送的地震波信号、对地震波数据进行数据缓存和格式转换、将地震波数据打包成数据块发送给以工业以太网接口电路、将从工业以太网接口电路接收的数据发送给地震波数据采集装置的可编程逻辑门阵列系统，工业以太网接口电路和可编程逻辑门阵列系统连接。应用本实用新型能够实现用以太网实时传输地震数据，提高对矿井含水层探测的工作效率。
文档编号H04L12/28GK202818340SQ20122035951
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者随后提供 申请人:中国神华能源股份有限公司, 中国矿业大学(北京)