一种分布式三维电法数据采集方法、装置及电子设备与流程

1.本技术涉及数据采集技术领域，尤其是涉及一种分布式三维电法数据采集方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域，被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。
3.分布式数据采集主要用于对电压、电流、电桥等多种物理量信号的测量，多应用于地铁基坑、桥梁、大坝、边坡等基础设施。分布式数据采集的数据同步采集技术要求尽量提高数据采集的同步性，实现数据采集的同步性和高效性。相关技术中，采集数据时集中式单通道的仪器采集数据有效率较低，每次供电仅采集一个数据点，这种采集方式效率低下，无法适应三维数据采集的情况。


技术实现要素：

4.本技术提供一种分布式三维电法数据采集方法、装置及电子设备,通过对待测电极的同时同步测量，从而提升测量的采集效率。
5.在本技术的第一方面提供了一种分布式三维电法数据采集方法，采用如下技术方案，所述方法包括：采集模块选取测线中第一电极和第二电极进行供电，所述第一电极和所述第二电极之间的距离为预设极距；获取所述测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测线所有电极的测量数据；其中，所述测线包括起始电极和末尾电极，所述起始电极到所述末尾电极之间以预设极距进行电极的布设，并以所述起始电极至所述末尾电极依次进行编号，所述第二电极的编号大于所述第一电极的编号；将所述测量数据发送给云计算平台，以便于所述云计算平台通过反演计算得到地电模型。
6.通过采用上述技术方案，采集模块能在对第一电极和第二电极供电后同步获取得电测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测线所有电极的测量数据，并将获取的测量数据上传至云计算平台得到采集区域的地点模型，这样一次供电就能够获取所有待测电极的数据，提升了三维数据采集效率。
7.可选的，所述预设极距包括以下任意一种：相邻两个电极的极距；所述测线上所述起始电极与所述末尾电极之间的极距。
8.通过采用上述技术方案，分别选取测线中最小和最大极距作为第一电极和第二电极之间的极距范围，在获取本测线数据和其余测线的测量数据，完成对各测线的数据采集，
可通过上述方法在不漏测数据的同时能够保持测量数据的时效性，能够更加精准的构建地电模型。
9.可选的，所述预设极距为相邻两个电极的极距，所述方法还包括：对编号为1的电极和编号为2的电极进行供电，其中，所述编号为1的电极为第一电极，所述编号为2的电极为第二电极；获取所述测线编号大于2的所有电极和其余测线所有电极的测量数据。
10.通过采用上述技术方案，对编号为1的电极和编号为2的电极进行供电，即可同时获取本测线中电极编号大于2的所有电极和其余测线所有电极的测量数据，提升了各测线数据采集的效率和测量数据的时效性，能够更加精准的构建地电模型。
11.可选的，所述预设极距为相邻两个电极的极距，所述方法还包括：移动供电电极，对编号为2的电极和编号为3的电极进行供电，其中，所述编号为2的电极为所述第一电极，所述编号为3的电极为所述第二电极；获取所述测线编号大于3的所有电极和其余测线所有电极的测量数据。
12.通过采用上述技术方案，将第一电极和第二电极进行移动，使测量电极发生变化，对编号为2的电极和编号为3的电极进行供电，即可同时获取本测线中电极编号大于3的所有电极和其余测线所有电极的测量数据，提升了各测线数据采集的效率和测量数据的时效性，能够更加精准的构建地电模型。
13.可选的，所述预设极距为所述测线上所述起始电极与所述末尾电极之间的极距，所述方法包括：对所述起始电极和所述末尾电极供电，其中，所述起始电极为所述第一电极，所述末尾电极为所述第二电极；获取其余测线所有电极的测量数据，以完成对整个测线的测量。
14.通过采用上述技术方案，将第一电极和第二电极之间的极距扩大为测线上的起始电极和末尾电极之间的极距时，获取其余测线的测量数据即完成了对本条测线的所有测量，可通过上述方法在不漏测数据的同时能够保持测量数据的时效性，能够更加精准的构建地电模型。
15.可选的，所述测线至少需要布设四条，所述测线布设于采集区域。
16.通过采用上述技术方案，在采集区域至少布设四条测线，能够囊括采集区域全部区域并形成较为准确的三维地电模型。
17.可选的，所述测线之间的间距与相邻两个电极的极距相等。
18.通过采用上述技术方案，使测线之间的间距与相邻两个电极之间的极距相同，就能提升布设于采集区域所有测线测量数据获取的准确性。
19.可选的，所述采集模块还包括gps定位单元，所述gps定位单元用于获取采集区域的位置信息。
20.通过采用上述技术方案，可通过云计算平台快速调取对应采集区域的地电模型。
21.在本技术的第二方面提供了一种分布式数据采集装置，所述装置包括采集单元和发送单元，其中，采集单元用于选取测线中第一电极和第二电极进行供电，所述第一电极和所述第二电极之间的距离为预设极距，并获取所述测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测
线所有电极的测量数据，其中，所述测线包括起始电极和末尾电极，所述起始电极到所述末尾电极之间以预设极距进行电极的布设，并对所述测线中的电极依次进行编号，所述第二电极的编号大于所述第一电极的编号；发送单元用于将所述测量数据发送给云计算平台，以便于所述云计算平台通过反演计算得到地电模型。
22.通过采用上述技术方案，只需要对第一电极和第二电极供电，就能同步获取待测电极的测量数据，以满足三维数据采集的要求，同时还能通过改变第一电极和第二电极之间的极距来获取不同待测电极的测量数据，以保证获取测量数据的时效性与准确性。
23.在本技术的第三方面提供了一种电子设备，包括处理器、存储器和收发器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于实现堤坝渗漏检测预警方法，所述收发器用于和其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令。
24.通过采用上述技术方案，可以快速读取指令，提高电子设备对采集区域的三维数据采集的效率，以达到在云计算平台快速实现三维数据体的构建及存盘。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、采集模块能在对第一电极和第二电极供电后同步获取得电测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测线所有电极的测量数据，并将获取的测量数据上传至云计算平台得到采集区域的地点模型，这样进行一次供电就能够获取所有待测电极的数据，提升了三维数据采集效率；2、采集模块能通过改变第一电极和第二电极之间的极距来获取不同待测电极的测量数据，并通过同时同步测量的方式对待测测线上的所有电极进行数据采集，以保证获取测量数据的时效性。
附图说明
26.图1是本技术实施例提供的分布式数据采集方法流程图；图2是本技术实施例选取相邻两个电极的极距作为供电极的测线布设图；图3是本技术实施例选取相邻三个电极的极距作为供电极的测线布设图；图4是本技术实施例选取起始电极与末尾电极之间的极距作为供电极的测线布设图；图5是本技术实施例提供的四条测线的布设方式；图6是本技术实施例提供的数据采集装置的结构示意图；图7是本技术实施例的电子设备的结构示意图。
27.附图标记说明：1、数据采集装置；11、采集单元；12、处理单元；13、发送单元；2、电子设备；21、处理器；22、通信总线；23、用户接口；24、网络接口；25、存储器。
具体实施方式
28.以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
29.在对本发明实施例进行介绍之前，首先对本发明实施例中涉及的一些名词进行定义和说明。
30.反演计算：如何根据地面上的观测信号推测地球内部与信号有关部位的物理状
态，如物理性质、受力状态或热流密度分布等，这些问题就构成了地球物理反演的独特研究对象。具体来说，地球物理反演研究的是各种地球物理方法中反演问题共同的数学物理性质和解估计的构成和评价方法。
31.三维电法属于一种直流电法,该技术的优点主要是能够对勘探区域进行三维立体高精度探测，能够对勘探区域中存在的异常体(异常体是指引起物探异常的地质体，包括引起重力异常的不同密度体、引起磁异常的磁性体、引起电法异常的具有电性差异的地质体)进行三维显示。
32.三维电法与二维电法不同，常规二维电法勘探是逐点进行垂向(电测深)或横向(电剖面)的观测，而三维电法是大量电极在平面内进行多通道的观测。三维电法发射和接收电极组合具有多样性，可以同时获取不同区域和不同深度的地电信息。二维电法主要沿测线方向进行测量，反映的是测线方向的二维地电信息，而全三维电法可以获取全空间任意方向丰富的地电信息。
33.分布式三维电法采用灵活的电极供电方式和分布式矢量接收方式采集数据，从而获取不同深度和不同方向的地电信息。在装置方面也可以根据不同需求采用不同的装置组合，使探测深度和分辨率同时满足要求.该采集方式适合大面积高精度的矿产勘探，不仅可以探测埋深较深的目标体，而且还可以提高横向上的分辨率。
34.通常三维电法可以应用在岩溶采集、考古等对定位精度较高的领域。
35.本技术实施例公开一种分布式三维电法数据采集方法，其中，如图1所示，该方法的步骤包括s101-s103。
36.步骤s101，采集模块选取测线中第一电极和第二电极进行供电，第一电极和第二电极之间的距离为预设极距。
37.在该步骤中，选取第一电极和第二电极时，第一电极和第二电极之间的极距可以是相邻两个电极的极距到测线上起始电极与末尾电极之间的极距范围内的任意电极极距。
38.步骤s102，获取测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测线所有电极的测量数据；其中，测线包括起始电极和末尾电极，起始电极到末尾电极之间以预设极距进行电极的布设，并以起始电极至末尾电极依次进行编号，第二电极的编号大于第一电极的编号。
39.在该步骤中，选取测线中第一电极和第二电极供电，然后其余测线和本测线编号大于第二电极的所有电极作为测量电极，同时同步测量，不需要各电极依次测量。
40.步骤s103，将测量数据发送给云计算平台，以便于云计算平台通过反演计算得到地电模型。
41.在该步骤中，测量数据包括采集区域地质体的压降和电流。
42.在本实施例中，采集模块能在对第一电极和第二电极供电后同步获取得电测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测线所有电极的测量数据，并将获取的测量数据上传至云计算平台得到采集区域的地点模型，这样一次供电就能够获取所有待测电极的数据，提升了三维数据采集效率。
43.在本实施例中，预设极距包括以下任意一种：相邻两个电极的极距；测线上起始电极与末尾电极之间的极距。在测线中可选取第一电极与第二电极之间的极距均落入上述两个特殊极距范围内。
44.选取三种第一电极与第二电极之间的极距(相邻两个电极的极距、相邻三个电极
的极距、测线上起始电极与末尾电极之间的极距)对分布式数据采集装置的测线布置方法和数据采集方法进行说明。
45.当选取第一电极与第二电极之间的极距为相邻两个电极的极距时，如图2所示，a、b分别代表第一电极、第二电极，m、n分别代表第一测线中待测电极两端的电极，m1、n1分别代表第二测线待测电极两端的电极。
46.在本实施例中，对编号为1的电极和编号为2的电极进行供电，其中，编号为1的电极为第一电极，编号为2的电极为第二电极。
47.获取测线编号大于2的所有电极和其余测线所有电极的测量数据。
48.移动供电电极，对编号为2的电极和编号为3的电极进行供电，其中，编号为2的电极为第一电极，编号为3的电极为第二电极。
49.获取测线编号大于3的所有电极和其余测线所有电极的测量数据。
50.在一种示例中，在第一测线和第二测线上依次铺设编号从1到48的电极，选取第一测线上编号为1的电极和编号为2的电极作为供电电极。
51.当对第一测线上的1号电极和2号电极供电时，第一测线的3号电极到48号电极以及第二测线1号电极到48号电极同时测量。
52.逐级移动第一电极和第二电极，直到第一电极移动至47号电极，第二电极移动至48号电极。
53.当对第一测线上的47号电极和48号电极供电时，第二测线1号电极到48号电极同时测量，完成对第一测线的测量。
54.当选取第一电极与第二电极之间的极距为相邻三个电极的极距时，如图3所示，a、b分别代表第一电极、第二电极，m2、n2分别代表第三测线中待测电极两端的电极，m3、n3分别代表第四测线待测电极两端的电极。
55.在一种示例中，在第三测线和第四测线上依次铺设编号从1到48的电极，选取第三测线上编号为1的电极和编号为3的电极作为供电电极。
56.当对第三测线上的1号电极和3号电极供电时，第一测线的4号电极到48号电极以及第四测线1号电极到48号电极同时测量。
57.逐级移动第一电极和第二电极，直到第一电极移动至46号电极，第二电极移动至48号电极。
58.当对第三测线上的46号电极和48号电极供电时，第四测线1号电极到48号电极同时测量，完成对第三测线的测量。
59.当选取第一电极与第二电极之间的极距为相邻两个电极的极距时，如图4所示，a、b分别代表第一电极、第二电极，m4、n4分别代表第六测线中待测电极两端的电极。
60.在本实施例中，对起始电极和末尾电极供电，其中，起始电极为第一电极，末尾电极为第二电极；获取其余测线所有电极的测量数据，以完成对整个测线的测量。
61.在一种示例中，在第五测线和第六测线上依次铺设编号从1到48的电极，选取第五测线上编号为1的电极和编号为48的电极作为供电电极。
62.当对第五测线上的1号电极和48号电极供电时，第六测线1号电极到48号电极同时测量，完成对第三测线的测量。
63.对于以上三种示例，通过上述测量方法提升了各测线数据采集的效率和测量数据
的时效性，能够更加精准的构建地电模型。
64.参考图5，测线至少需要布设四条，测线布设于采集区域。在采集区域至少布设四条测线，能够囊括采集区域全部区域并形成较为准确的三维地电模型。
65.在一种示例中，可以根据实际进行采集的仪器设备的性能对采集区域测线进行合理布设。例如，需要在采集区域布设128个电极，那么可以在采集区域布设4条测线，每条测线上设置有32片电极；或者在采集区域布设8条测线，每条测线上设置有16片电极。
66.参考图5，测线之间的间距与相邻两个电极的极距相等。使测线之间的间距与相邻两个电极之间的极距相同，就能提升布设于采集区域所有测线测量数据获取的准确性。
67.在一种示例中，采集模块还包括gps定位单元，gps定位单元用于获取采集区域的位置信息。可通过云计算平台快速调取对应采集区域的地电模型。
68.在本实施例中，采集模块通过以下公式计算电阻率：其中，ρ为视电阻率；k为装置系数；δu为测量电极测定的mn间的电位差，i为供电电极ab间供电电流；装置系数k的计算公式为：其中，am、an、bm、bn分别为两个电极之间的距离。
69.基于上述方法，一种分布式数据采集装置，参考图6，数据采集装置1包括采集单元11、处理单元12和发送单元13，其中，采集单元11用于选取测线中第一电极和第二电极进行供电，第一电极和第二电极之间的距离为预设极距，并获取测线中编号大于第二电极的所有电极和其余测线所有电极的测量数据，其中，测线包括起始电极和末尾电极，起始电极到末尾电极之间以预设极距进行电极的布设，并对测线中的电极依次进行编号，第二电极的编号大于第一电极的编号；发送单元13用于将测量数据发送给云计算平台，以便于云计算平台通过反演计算得到地电模型。
70.在一种可能的示例中，处理单元12可选取以下预设极距中任意一种进行供电，其中，预设极距包括：相邻两个电极的极距；测线上起始电极与末尾电极之间的极距。
71.在一种可能的示例中，处理单元12用于对编号为1的电极和编号为2的电极进行供电，其中，编号为1的电极为第一电极，编号为2的电极为第二电极，采集单元11用于获取测线编号大于2的所有电极和其余测线所有电极的测量数据。
72.在一种可能的示例中，移动供电电极，处理单元12用于对编号为2的电极和编号为3的电极进行供电，其中，编号为2的电极为第一电极，编号为3的电极为第二电极，采集单元11用于获取测线编号大于3的所有电极和其余测线所有电极的测量数据。
73.在一种可能的示例中，预设极距为测线上起始电极与末尾电极之间的极距，采集单元11用于获取其余测线所有电极的测量数据，以完成对整个测线的测量，其中，起始电极为第一电极，末尾电极为第二电极。
74.在一种可能的示例中，采集单元11至少需要布设四条测线于采集区域。
75.在一种可能的示例中，采集单元11设置测线之间的间距与相邻两个电极的极距相等。
76.在一种可能的示例中，采集模块还包括gps定位单元，gps定位单元用于获取采集区域的位置信息。
77.数据采集装置的工作原理：云计算平台将采集指令(包括供电电极所在采集单元信息、测量电极位置、供电参数)、工作任务时间表单下发至采集单元11，采集单元11根据相关指令完成供电或采集任务并将电流、电压信息上传至处理单元12。完成全部采集任务发送单元13将数据整理后压缩编码上传至云计算平台，云计算平台按设计装置形式及空间坐标进行三维数据体的构建及存盘。
78.需要说明的是：上述实施例提供的装置形式在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置形式和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
79.本技术实施例还公开一种电子设备2，包括处理器21、存储器25和收发器，存储器25用于存储指令，指令用于实现分布式数据采集方法，收发器用于和其他设备通信，处理器21用于执行存储器25中存储的指令。
80.请参见图7，为本技术实施例提供了一种电子设备2的结构示意图。如图7所示，电子设备2可以包括：至少一个处理器21，至少一个网络接口24，用户接口23，存储器25，至少一个通信总线22。
81.其中，通信总线22用于实现这些组件之间的连接通信。
82.其中，用户接口23可以包括显示屏(display)、摄像头(camera)，可选用户接口23还可以包括标准的有线接口、无线接口。
83.其中，网络接口24可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。
84.其中，处理器21可以包括一个或者多个处理核心。处理器21利用各种借口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器25内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器25内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器21可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21可集成中央处理器(central processing unit，cpu)、图像处理器(graphics processing unit，gpu)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，cpu主要处理操作装置、用户界面和应用程序等；gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器21中，单独通过一块芯片进行实现。
85.其中，存储器25可以包括随机存储器(random access memory，ram)，也可以包括只读存储器(read-only memory)。可选的，该存储器25包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器25可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器25可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储
access memory，ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
94.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取器(random access memory，ram)、磁盘或光盘等。
95.以上，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
96.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。