[发明专利]基于U盘交互的无缆存储式地震仪数据采集装置及方法

权利要求书

1.基于U盘交互的无缆存储式地震仪数据采集装置，其特征在于：包括有中央处理器，分别与中央处理器连接的数据采集模块、指示灯模块、Flash模块、GPS模块和USB接口模块，所述的数据采集模块用于对传感器模拟信号进行实时采集，所述的指示灯模块用于表示设备不同的工作状态，所述的Flash模块用于存储中央处理器运行所需的Linux系统文件并暂存采集数据，所述的GPS模块用于同步各无缆存储式地震仪采集的数据，并在实时采集数据包中添加GPS时间戳信息，所述的USB接口模块用于提供与U盘存储设备进行通信的接口。

2.根据权利要求1所述的基于U盘交互的无缆存储式地震仪数据采集装置，其特征在于：所述的数据采集模块、指示灯模块集成于FPGA芯片中。

3.根据权利要求1所述的基于U盘交互的无缆存储式地震仪数据采集装置，其特征在于：所述的指示灯模块包括有获取GPS信号指示灯、数据采集指示灯、U盘挂载指示灯和设备状态指示灯。

4.根据权利要求1所述的基于U盘交互的无缆存储式地震仪数据采集装置的控制方法，其特征在于：具体包括有以下内容：

（1）、数据采集存储：中央处理器上电后启动嵌入式Linux系统并初始化设备，然后自动检测并挂载U盘，并发送获取GPS信息指令到GPS模块，GPS模块获取指令后，进入获取GPS信号状态，当成功获取到GPS时间信号后，发送反馈信息给中央处理器表示已获取到GPS信号；当中央处理器接收到获取GPS信号通知时，中央处理器对数据采集模块进行采样参数配置，当采样参数配置完成后，发送开始采集的数字信号到数据采集模块，数据采集模块接收到数字信号后，开始采集数据，并在第一组采集的数据包中整合GPS模块中获取的时间戳信息；当采集模块已完成数据包的采集时，向中央处理器发送已获取数据信号，中央处理器根据该信号从数据采集模块中读取采集的数据包，并将数据包写入U盘存储设备和备份数据包链表；

（2）、U盘自动挂载：在中央处理器的Linux内核与用户层之间创建USB监控应用程序，监控Linux内核以获取USB设备接入信息；当U盘插入时， USB监控应用程序根据接收到Linux内核发送的U盘相应信息，并从中解析U盘的设备名称，并根据U盘设备名称进一步识别U盘文件系统进而挂载U盘；当成功挂载U盘存储设备后，USB监控应用程序进一步向U盘存储设备写入数据和读取U盘存储设备中的文件信息；

（3）、更换U盘存储设备：当USB监控应用程序检测到U盘卸载时，USB监控应用程序创建新的数据缓存区和设置一阈值，并开始累积计数；当累积计数在阈值范围内，USB监控应用程序将获取的数据包依次写入该缓冲区中，并进行循环存储数据包；当监控USB应用程序检测到有新的U盘存储设备插入时，自动挂载U盘，并在U盘存储设备中创建数据文件，首先将备份数据包链表中的数据从尾部开始依次写入U盘存储中，其次将开辟的数据缓存区中的数据包写入U盘文件中，再清空备份数据包链表和数据缓冲区；当累积计数超过阈值范围仍未检测到U盘存储设备插入，则向数据采集模块发送停止数据采集数字信号，并清空备份数据包链表和数据缓存区，最后结束数据采集工作；

（4）、U盘交互自动配置采样：将设置的采样配置参数文件写入到U盘，当U盘挂载成功后，中央处理器检测是否有采样配置参数文件，若有该文件，解析该文件并根据采样配置参数进行数据采集。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的数据采集存储过程中，中央处理器配置的采样参数包括有采样率，采样开始时间，采样结束时间、增益以及功能标识符；功能标识符主要功能是标识是否延续前一次采样，或者采样新的参数配置进行数据采集工作。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的数据采集存储过程中的备份数据包链表是将数据包保存在长度为N的链表上，当存储的数据包长度大于N时，则先从链表尾部删除最先保存的链表元素，在链表头部加入新的链表元素；备份数据包链表是为了在卸载U盘存储时，有极少数据包未完成写入到文件中而造成丢失，当插入新的U盘存储设备时，之前写入失败的数据包重新从备份数据包链表中获取并写入到新的U盘存储设备中，保证了在短时间内不会因更换U盘存储设备而丢失采集数据。

7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的更换U盘存储设备的过程中，USB监控应用程序设置的一阈值是以时间为单位或已存数据包的数目，开始累积计数是在阈值的基础上，利用定时器功能或数据包计数方式进行动态累积，根据累积总和判断是否超过所述的阈值范围，作为表征工作状态的作用，即在阈值内范围为一种工作状态，超过该阈值为另一种工作状态。