买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明涉及地震勘探技术领域与无线通信，具体地说涉及到一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法及系统，该方法包括：通过每个无线地震仪的主控单元的SPI接口控制5G通信模块，发送指令，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，无线地震仪通过4G基站与互联网跟主机进行通讯对无线地震仪进行参数设置，状态监测信息通信；在回收数据阶段无线地震仪通过5G微基站与互联网跟主机进行通讯实现存储数据的快速大量回收。利用5G技术对4G等已有无线通信技术的具有向下兼容性，解决了背景技术中提到的不足，具有数据回收快，容量大，质量好，使用灵活，环境适应力强的特点。

主权项：1.一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法，其特征在于，该方法包括：通过每个无线地震仪的主控单元的SPI接口控制5G通信模块，发送指令，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，无线地震仪通过4G基站与互联网跟主机进行通讯对无线地震仪进行参数设置，状态监测信息通信；在回收数据阶段无线地震仪通过5G微基站与互联网跟主机进行通讯实现存储数据的快速大量回收；将5G通信模块映射成一个网络模块，通过PPP拨号上网的方式连接互联网，并在每个无线地震仪的TF卡内预先存储一个包含固定IP信息的文件，开机初始化，读取固定IP信息的文件来获得固定的IP，与主机建立标准的UDP连接；无线地震仪经过初始化，先读取TF卡内的IP信息的文件，判断IP的正确性，若不正确则报错；反之，则调用PPP程序进行连网，并建立UDP协议套接字向主机发送注册包，等待主机确定；设置有n次共m秒的等待机会，如主机没能确定，则断开连网并报错，反之，则是主机确认连接成功；无线地震仪初始化后，开始等待主机的各种指令，包括采集指令，模式指令，数据回收指令，信息监测指令，结束指令，收到指令后，先进行指令的可执行性判断，不能执行，会向主机返回原因，并等待主机的确认，确认后再次等待指令；若是能执行，也要向主机返回执行的结果，并判断是否执行了结束指令，若不是结束指令，则继续等待主机发送的指令。

全文数据：一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法及系统技术领域本发明涉及地震勘探技术领域与无线通信，具体地说涉及到一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法及系统。背景技术随着我国经济建设的不断发展，大规模的基础设施建设，如铁路，地铁等，以及大规模的能源勘探，都需要对地质情况进行勘探分析。规模的庞大，意味着地震仪数目的增加以及采集到的数据量的增多。已有的有线地震仪，因为现场布线困难的问题，已经渐渐地不适合大规模地震勘探的发展趋势；无线地震仪因为舍去了“大线”，提高了环境适应性，更加符合大规模地震勘探的发展趋势。已有的无线地震仪，利用wifi进行数据的回收与传输，但是当采集站的数量变多时，由于每个采集站对于wifi资源的抢占，会导致数据传输速度的大大降低。以至于实际情况下，大规模的地震勘探工程中，为了确保数据质量，最后都会进行集中数据回收，采用的是集中有线回收，回收用的线缆增加了数据回收时的工作步骤，降低了工作效率。新兴升起的5G通信技术，具有超快的传输速度，以及庞大的容量；5G技术对4G等已有无线通信技术的具有向下兼容性，可以利用现有的已经广泛使用的4G基站，使其应用更加灵活。5G时代来临之际，无线地震仪也能到达一个新的高度。但是现阶段的4G技术也有着现阶段5G技术不能比拟的优势。目前来说，4G凭借广泛覆盖率以及大规模商用的经验，将在未来一段很长时间内与5G技术实现共存。4G技术的广泛覆盖率，使其在野外也能正常的使用，但是5G技术由于其频率过高，波长过于短，绕射能力差，野外使用比起4G技术更为困难。5G技术可以在传输速度，数据吞吐量及接入点容量等方面都满足数据回收要求。但5G技术的绕射能力差的缺点，使其在野外远程监控方面存在不足。发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法，利用5G技术对4G等已有无线通信技术的具有向下兼容性，解决了背景技术中提到的不足，具有数据回收快，容量大，质量好，使用灵活，环境适应力强的特点。本发明是这样实现的，一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法，该方法包括：通过每个无线地震仪的主控单元的SPI接口控制5G通信模块，发送指令，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，地震仪通过4G基站与互联网跟主机进行通讯对地震仪进行参数设置，状态监测信息通信；在回收数据阶段地震仪通过5G微基站与互联网跟主机进行通讯实现存储数据的快速大量回收。进一步地，将5G通信模块映射成一个网络模块，通过PPP拨号上网的方式连接互联网，并在每个无线地震仪的TF卡内预先存储一个包含固定IP信息的文件，开机初始化，读取固定IP信息的文件来获得固定的IP，与主机建立标准的UDP连接。进一步地，地震仪经过初始化，先读取TF卡内的IP信息的文件，判断IP的正确性，若不正确则报错；反之，则调用PPP程序进行连网，并建立UDP协议套接字向主机发送注册包，等待主机确定；设置有n次共m秒的等待机会，如主机没能确定，则断开连网并报错，反之，则是主机确认连接成功，上下位机通过UDP传送指令进行交互。进一步地，地震仪初始化后，开始等待主机的各种指令，包括采集指令，模式指令，数据回收指令，收到指令后，先进行指令的可执行性判断，不能执行，会向主机返回原因，并等待主机的确认，确认后再次等待指令；若是能执行，也要向主机返回执行的结果，并判断是否执行了结束指令，若不是结束指令，则继续等待主机发送的指令。一种无线地震仪的5G与4G联用通讯系统，包括主机、4G基站、5G微基站以及多个无线地震仪，其中无线地震仪通过主控单元的SPI接口控制5G通信模块，发送指令，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，地震仪通过4G基站与互联网跟主机进行通讯对地震仪进行参数设置，状态监测信息通信；在回收数据阶段地震仪通过5G微基站与互联网跟主机进行通讯实现存储数据的快速大量回收。进一步地，所述无线地震仪包括主控单元、与主控单元连接的5G通信模块和TF卡，无线地震仪的TF卡内预先存储一个包含固定IP信息的文件，开机初始化，读取固定IP信息的文件来获得固定的IP，与主机建立标准的UDP连接。进一步地，所述无线地震仪还包括有采集模块，所述采集模块包括检波器用于检测地震信号，通过信号预处理电路对信号处理后经由一AD模数转换电路传输至主控单元，采用一DA数模转换电路在主控单元的控制下产生正弦波输入至AD模数转换电路，进行系统的自测。进一步地，所述主控单元对5G通信模块的4G或者5G选择进行控制。本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明利用5G技术的向下兼容性，在现场工作阶段启用4G通信，能通过上下位机交互改变采集站的增益，采样率，提高了工作效率，根据工作环境切换通信模式，充分利用了网络资源，无线通信避免了线缆的使用，降低了维护费用，提高了环境适应力；数据集中回收阶段启动5G通信，本发明是利用了5G技术的极快的传输速度，实现了采集数据的快速回收，利用5G技术的超大容量和吐吞量，实现了同时回收大量的数据，利用5G技术中应用的大规模多天线等技术，实现数据的高质量回收。附图说明图1为本发明的系统组网示意图，图1a为利用4G基站的结构示意图；图1b为利用5G基站的结构示意图，图1c应用场景图；图2为本发明的5G通信模块连接主机的流程图；图3为本发明的主机地震仪之间的交互图；图4为本发明的地震仪框架示意图；图5为本发明的地震仪预处理电路；图6为μModule稳压器与LDO构成电源电路示意图；附图中：1、三分量检波器，2、信号预处理电路，3、AD模数转换电路，4、DA数模转换电路，5、STM32主控单元，6、状态灯，7、5G通信模块，8、TF卡，9、外部电源，10、充电电路，11、电池，12、μModule-LDO电路，13、GPS模块，14、主机，15、互联网，16、4G基站，17、5G微基站，18、保护电路，19、RC滤波电路，20、模拟开关，21、前置放大电路，22、地震仪，23、μModule稳压器，24、LDO稳压器，25、LCR电路，26、天线。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参见图1a、1b以及图1c所示，一种应用于无线地震仪的5G与4G联用通讯方法，通过每个无线地震仪22的主控单元的SPI接口控制5G通信模块，根据工作环境选择通信模式，在回收数据阶段通过5G通信实现存储数据的快速大量回收，利用5G通信模块对4G等已有无线通信技术的具有向下兼容性，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，对地震仪进行参数设置，状态监测等远程监控。现场工作阶段，拥有5G通信模块的地震仪通过已有的4G基站16、天线26、互联网15来跟主机进行通讯如图1a所示；数据回收阶段，拥有5G通信模块的地震仪通过5G微基站17、天线26、互联网15跟主机14进行通讯如图1b所示。5G通信模块兼容4G通信，负责实验结束时对数据进行快速大量的回收，以及在现场与地震仪进行通信，系统采取将5G通信模块映射成一个网络设备的方法，采用PPP拨号上网的形式连网；由于目前网络运营商分配的IP是动态的，为了解决这个问题每个地震仪的TF卡内都预先存储一个包含固定IP信息的文件，每次开机初始化都会读取这个文件来获得固定的IP，从而与主机建立标准的UDP连接，5G通信模块连接主机的流程图如图2所示：本发明的地震仪经过初始化，先读取TF卡内的IP文件，判断IP的正确性，若不正确则报错；反之，则调用PPP程序进行连网，并建立UDP套接字向主机发送注册包，等待主机确定；总共有5次共15秒的等待机会，如主机没能确定，则断开连网并报错，反之，则是主机确认连接成功。UDP协议对于带宽的利用率更高，开销更少，所以主机与地震仪之间采用的是UDP协议进行交互，传递采集指令，模式指令，数据回收指令等，为了克服UDP的不可靠性，主机与地震仪之间的交互加入询问步骤，用以提高传输指令的可靠性，交互过程如图3所示：本实施例中地震仪初始化后，开始等待主机的各种指令，包括采集指令，模式指令，数据回收指令等，收到指令后，先进行指令的可执行性判断，不能执行，会向主机返回原因，并等待主机的确认，确认后再次等待指令；若是能执行，也要向主机返回执行的结果，并判断是否执行了结束指令，若不是结束指令，则继续等待主机发送的指令。参见图4所示，本发明实施例采用的每个无线地震仪包括STM32主控单元5、以及与STM32主控单元连接的电源模块、采集模块、5G通信模块7、TF卡8、GPS模块13以及状态灯6；采集模块中包含三分量检波器1检测信号，通过三分量检波器1连接信号预处理电路2，经由信号预处理电路连接AD模数转换电路3将信号传输至主控单元5，通过主控单元5控制DA数模转换电路4对AD模数转换电路3自测。参见图5所示，设置的地震信号预处理电路2包含依次连接的输入保护电路18，RC滤波电路19，模拟开关20，前置放大电路21。与STM32主控单元相连接的电源模块则包含外部电源9，通过充电电路10为电池11充电，通过电池11连接μModule-LDO电路12，电源模块为整个采集站的各个模块供电。参见图5，每个无线地震仪采集的地震信号由三分量检波器1输入至信号预处理电路，通过输入保护电路18与RC滤波电路19消除尖刺电压脉冲，滤除高频噪声、提高抗共模干扰能力，通过具有数据采集模式工作状态设置功能的模拟开关20和前置放大电路21后，地震信号得以放大。经过预处理的信号进入AD模数转换电路3,AD模数转换电路3将地震信号转换为可以存储的数字信号，由STM32主控单元存储到TF卡当中。存储的数据，工作结束进行回收时通过5G通信模块无线传输到主机单元中，进行后续的数据处理。DA数模转换电路4会产生正弦波输入至AD模数转换电路3，存储下来，从而进行系统的自测，通过状态灯可以看到采集站的工作状态，同时5G通信模块通过模式选择指令，开通4G通信功能，能够与主机在现场实时地对地震仪的参数设置与工作状态进行监测。STM32主控单元与5G通信模块，采集模块，电源模块，同步模块，TF卡电路，状态灯相连，对各个模块或外设的工作进行控制。STM32主控单元通过FSMC总线实现对AD模数转换电路和DA数模转换电路参数设置,包括AD模数转换电路的复位、串口接收数据的模式、采样率、增益的选择与DA数模转换电路的复位、同步模式和输出模式的选择，同时主控单元也对5G通信模块的4G或者5G选择进行控制。本发明涉及的各个采集站通过GPS模块进行同步，GPS模块可以接受处理STM32主控单元的同步指令，实现同步采集。参见图,6所示，电源模块，通过外部电源9经过充电电路对内置电池的充电，电池再经过μModule-LDO电路，μModule-LDO电路采用新型μModule稳压器23与LDO稳压器24构成电源电路，通过LCR电路25输出不同的电压值，代替传统的开关稳压器与LDO构成的电源电路，可以得到更高效，更纯净，噪声更低的电源给内部各个模块供电。5G通信模块则是负责进行数据的传输，以及现场对地震仪参数的设置与状态监测。5G天线因为体积微小，可以直接贴在或者嵌入仪器顶壳，节省空间。下面以具体野外试验详细说明本专利实施例的使用过程：1通过现场观察将无线存储式地震仪分散排列好，如图1a所示将每个地震仪连接上埋好的三分量检波器。2各地震仪开机以后，记录背景噪声场，通过4G通信，连入互联网，如图1a所示，对地震仪进行参数设置，并设置地震仪进行自检。3震源工作时，采集系统开始采集激发过程所产生的地震信号。存储在TF卡内。4采集结束后，关闭采集站，回收仪器。6进行数据处理，将地震仪集中起来在5G微基站附近，如图1b通过5G通信模块，快速大量的回收数据。根据地震记录，提取与围岩构造、岩性等有关的信息诸如时间、能量、速度、频率等信息推断解释地质构造形态及围岩的力学物理参数。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法，其特征在于，该方法包括：通过每个无线地震仪的主控单元的SPI接口控制5G通信模块，发送指令，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，无线地震仪通过4G基站与互联网跟主机进行通讯对无线地震仪进行参数设置，状态监测信息通信；在回收数据阶段无线地震仪通过5G微基站与互联网跟主机进行通讯实现存储数据的快速大量回收。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，将5G通信模块映射成一个网络模块，通过PPP拨号上网的方式连接互联网，并在每个无线地震仪的TF卡内预先存储一个包含固定IP信息的文件，开机初始化，读取固定IP信息的文件来获得固定的IP，与主机建立标准的UDP连接。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，无线地震仪经过初始化，先读取TF卡内的IP信息的文件，判断IP的正确性，若不正确则报错；反之，则调用PPP程序进行连网，并建立UDP协议套接字向主机发送注册包，等待主机确定；设置有n次共m秒的等待机会，如主机没能确定，则断开连网并报错，反之，则是主机确认连接成功。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，无线地震仪初始化后，开始等待主机的各种指令，包括采集指令，模式指令，数据回收指令，信息监测指令，结束指令，收到指令后，先进行指令的可执行性判断，不能执行，会向主机返回原因，并等待主机的确认，确认后再次等待指令；若是能执行，也要向主机返回执行的结果，并判断是否执行了结束指令，若不是结束指令，则继续等待主机发送的指令。5.一种无线地震仪的5G与4G联用通讯系统，其特征在于，包括主机、4G基站、5G微基站以及多个无线地震仪，其中无线地震仪通过主控单元的SPI接口控制5G通信模块，发送指令，在现场工作阶段关闭5G功能，启动4G通信，地震仪通过4G基站与互联网跟主机进行通讯对地震仪进行参数设置，状态监测信息通信；在回收数据阶段地震仪通过5G微基站与互联网跟主机进行通讯实现存储数据的快速大量回收。6.按照权利要求5所述的系统，其特征在于，所述无线地震仪包括主控单元、与主控单元连接的5G通信模块和TF卡，无线地震仪的TF卡内预先存储一个包含固定IP信息的文件，开机初始化，读取固定IP信息的文件来获得固定的IP，与主机建立标准的UDP连接。7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线地震仪还包括有采集模块，所述采集模块包括检波器用于检测地震信号，通过信号预处理电路对信号处理后经由一AD模数转换电路传输至主控单元，采用一DA数模转换电路在主控单元的控制下产生正弦波输入至AD模数转换电路，进行系统的自测。8.按照权利要求5所述的系统，其特征在于，所述主控单元对5G通信模块的4G或者5G选择进行控制。

百度查询： 吉林大学 一种无线地震仪的5G与4G联用通讯方法及系统