嵌入式系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用概述

沈鐘　紀改玲　楊耐林

摘要：勘探技術在當今地球物理的發(fā)展中具有重要作用，隨著科學技術的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)逐漸成為電磁法勘探儀器中的首選技術。傳統(tǒng)的電磁法勘探儀器采用的是單片機技術，目前已經無法滿足勘探需求。從發(fā)展前幾個來看，嵌入式系統(tǒng)在電磁勘探中具有廣闊的前景，能夠滿足勘探過程中的多種需求，提高勘探的準確性及可靠性。本文就嵌入式系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用進行分析。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；電磁勘探儀器；應用

電磁法勘探不僅具備較強的勘探深度，還能準確反映地層結構，在地球深層的能源勘探、工程勘探、礦產勘探、環(huán)境調查、地質分析等方面具有重要應用。電磁法勘探在過去一段時間經歷了長足的發(fā)展，目前已經完成了從傳統(tǒng)操作系統(tǒng)向嵌入式系統(tǒng)的轉變。

1.嵌入式系統(tǒng)的特點

嵌入式系統(tǒng)主要指利用當前比較先進的微電子技術、智能控制技術、互聯(lián)網(wǎng)通信技術等為基礎，利用最先進的中央處理器為基礎，在此基礎上進行有效拓展與整合，加入相應的應用軟件及硬件設備，提高軟件與硬件的協(xié)同性及有效性，另外，嵌入式系統(tǒng)具有一定的可拓展性，從而應對不斷發(fā)展的科技。從本質上看，嵌入式系統(tǒng)是一個以計算機技術為核心，配以專業(yè)的硬軟件為輔助的綜合計算機控制系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)是硬件以及軟件系統(tǒng)的綜合，組成嵌入式系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)主要包括微型處理設備、存儲設備、I/O端口、外部設備等。其中的軟件主要包括嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)以及相關控制軟件，軟件的功能主要是實現(xiàn)對硬件設備中的電路驅動，并對整個系統(tǒng)進行控制分析，從而提高整個嵌入式系統(tǒng)的性能。隨著計算機技術以及信息技術的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各行各業(yè)都有廣闊的應用空間。從性能上來看，嵌入式系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)在計算速度方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。另外嵌入式系統(tǒng)是一種多種技術融合在一起的集成技術，從嵌入式系統(tǒng)中得到的結果具有較強的可靠性。嵌入式系統(tǒng)以計算機系統(tǒng)為基礎，因此能夠進行相應的拓展，有助于嵌入式系統(tǒng)的后期發(fā)展。

2.嵌入式處理系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用

2.1傳統(tǒng)單片機微機處理系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用

上世紀80年代，計算機技術開始在全球范圍內波及開來，單片機技術的出現(xiàn)更是給各行各業(yè)的控制系統(tǒng)以及儀表系統(tǒng)帶來個革命性的變革。單片機由于體積小、擴展性強、耗能較低、控制效果良好等優(yōu)點被廣泛應用，在當時成為工業(yè)微機系統(tǒng)中不可或缺的核心部件。隨著時代的發(fā)展，人們的需求發(fā)生了巨大的提升。單片機已經發(fā)揮其最大功能仍舊難以滿足人們的設計需求，單片機在當代勘探儀器已經顯得與時代脫軌，其計算能力差，難以對系統(tǒng)進行有效控制，難以通過數(shù)據(jù)處理得到有效信息，從整體上影響力勘探儀器的性能，因此單片機逐漸淡出了歷史的舞臺。

2.2 嵌入式微處理系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用

目前電磁法勘探儀器中常用的核心部位是嵌入式微處理器，主要負責對勘探數(shù)據(jù)進行處理分析，并輸出有效數(shù)據(jù)。就目前通用的計算機終端而言，中央處理器的規(guī)格參數(shù)以及其工作頻率是衡量PC性能的主要指標。由此可見，嵌入式微處理器的整體性能同樣取決于其內部核心計算機系統(tǒng)的性能，且電磁法勘探儀器的性能主要取決于嵌入式微處理器的性能，為提高整個電磁法勘探儀器的性能必須引進先進的嵌入式系統(tǒng)微處理器，提高其在系統(tǒng)控制方面的能力，能夠進行有效的數(shù)據(jù)收集以及信號處理，能夠針對當前的網(wǎng)絡環(huán)境以及設備檢測等進行及時有效的改善優(yōu)化，為后續(xù)電磁法勘探儀器的發(fā)展提供了科學的方向。

2.2.1 X86 系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用

X86主要是對一類英特爾微型處理器結構的統(tǒng)稱，主要指一類繼承下來的X86指令集。通過30余年的發(fā)展，X86系統(tǒng)不斷更新，目前該系統(tǒng)已經逐漸趨于成熟，積累了一定的硬軟件系統(tǒng)，在當今電子產業(yè)受到廣泛青睞。X86系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用也十分廣泛。目前國內很多勘探設備都是以X86系統(tǒng)為基礎系統(tǒng)的，例如中國地質勘探隊伍使用的就是以PCI04386工控機為控制系統(tǒng)，一些大學地質專業(yè)使用的相關設備使用的也是相關的系統(tǒng)。X86系統(tǒng)受到人們廣泛關注的主要原因是其強大的計算能力以及數(shù)據(jù)處理能力，能夠及時有效地對各項數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，得出有建設性的結果。另外X86系統(tǒng)還具有豐富的開發(fā)環(huán)境庫，有助于軟件的開發(fā)及延伸發(fā)展。但X86系統(tǒng)并非完美無缺，X86系統(tǒng)對能量的損耗比較嚴重，尤其是對于在野外需要長期不間斷運行的勘探設備而言，若無法及時供應足夠的能量，設備的穩(wěn)定性及有效性難以保證。

2.2.2 MS-Dos操作系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應用

MS-Dos操作系統(tǒng)是由微軟公司研究發(fā)明的一種操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要特點是具有人性化的文件管理方式，能夠有效地對相關文件進行各種處理。該系統(tǒng)還具備操作靈活性、外設支持良好等特點，是曾經比較流行的主流操作系統(tǒng)，在電磁法勘探儀器中風靡一時。目前在我國大型勘探設備V5—2000中仍舊作為主要控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在單任務環(huán)境下一般不支持網(wǎng)絡，因此在數(shù)據(jù)傳輸以及處理上存在一定的弊端。

2.2.3 Windows CE操作系統(tǒng)電磁法勘探儀器中的應用

Windows CE操作系統(tǒng)具有一定的開放性及擴展性，能夠根據(jù)實際需求進行升級處理，該系統(tǒng)能夠在移動設備上使用，具有精簡的界面，該系統(tǒng)對使用微軟操作系統(tǒng)的用戶來說并不陌生，能夠在短時間內掌握，在普及上具有較強的使用性。相關設備只需要進行簡單的編程就能引入該系統(tǒng)，在控制上具有較強的靈活性，因此在電磁法勘探儀器中的應用具備足夠的條件。該系統(tǒng)在實時性上比其他系統(tǒng)有了革命性的提高，但其可靠性仍舊有待提高。

2.2.4 Linux操作系統(tǒng)電磁法勘探儀器中的應用

Linux操作系統(tǒng)最大的不同就是能夠進行多任務處理，對任務的處理能夠分時段進行，其獨特的內核使其具備良好的定制特性。綜合其優(yōu)點來看，Linux操作系統(tǒng)具有較高的可靠性，移植難度較小。另外，Linux操作系統(tǒng)采用的是全開放源碼，在使用過程中不需要繳納費用，不存在任何侵犯版權的行為。但Linux操作系統(tǒng)并非實時操作系統(tǒng)，雖然目前在實時性方面不斷進行改善，但仍舊存在一些不足，隨著相關技術的不斷發(fā)展，Linux操作系統(tǒng)必將在未來實現(xiàn)技術上的突破。

參考文獻：

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