沈鐘　紀(jì)改玲　楊耐林

摘要：勘探技術(shù)在當(dāng)今地球物理的發(fā)展中具有重要作用，隨著科學(xué)技術(shù)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(shù)。傳統(tǒng)的電磁法勘探儀器采用的是單片機(jī)技術(shù)，目前已經(jīng)無法滿足勘探需求。從發(fā)展前幾個(gè)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(zhǔn)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(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；電磁勘探儀器；應(yīng)用

電磁法勘探不僅具備較強(qiáng)的勘探深度，還能準(zhǔn)確反映地層結(jié)構(gòu)，在地球深層的能源勘探、工程勘探、礦產(chǎn)勘探、環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)分析等方面具有重要應(yīng)用。電磁法勘探在過去一段時(shí)間經(jīng)歷了長足的發(fā)展，目前已經(jīng)完成了從傳統(tǒng)操作系統(tǒng)向嵌入式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。

1.嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)主要指利用當(dāng)前比較先進(jìn)的微電子技術(shù)、智能控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等為基礎(chǔ)，利用最先進(jìn)的中央處理器為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效拓展與整合，加入相應(yīng)的應(yīng)用軟件及硬件設(shè)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(yīng)對(duì)不斷發(fā)展的科技。從本質(zhì)上看，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，配以專業(yè)的硬軟件為輔助的綜合計(jì)算機(jī)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(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、I/O端口、外部設(shè)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(guān)控制軟件，軟件的功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備中的電路驅(qū)動(dòng)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制分析，從而提高整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的性能。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各行各業(yè)都有廣闊的應(yīng)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(jì)算速度方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。另外嵌入式系統(tǒng)是一種多種技術(shù)融合在一起的集成技術(shù)，從嵌入式系統(tǒng)中得到的結(jié)果具有較強(qiáng)的可靠性。嵌入式系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，因此能夠進(jìn)行相應(yīng)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(yīng)用

2.1傳統(tǒng)單片機(jī)微機(jī)處理系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應(yīng)用

上世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始在全球范圍內(nèi)波及開來，單片機(jī)技術(shù)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(gè)革命性的變革。單片機(jī)由于體積小、擴(kuò)展性強(qiáng)、耗能較低、控制效果良好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，在當(dāng)時(shí)成為工業(yè)微機(jī)系統(tǒng)中不可或缺的核心部件。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的需求發(fā)生了巨大的提升。單片機(jī)已經(jīng)發(fā)揮其最大功能仍舊難以滿足人們的設(shè)計(jì)需求，單片機(jī)在當(dāng)代勘探儀器已經(jīng)顯得與時(shí)代脫軌，其計(jì)算能力差，難以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(jī)逐漸淡出了歷史的舞臺(tái)。

2.2 嵌入式微處理系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應(yīng)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(fù)責(zé)對(duì)勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并輸出有效數(shù)據(jù)。就目前通用的計(jì)算機(jī)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(biāo)。由此可見，嵌入式微處理器的整體性能同樣取決于其內(nèi)部核心計(jì)算機(jī)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(gè)電磁法勘探儀器的性能必須引進(jìn)先進(jìn)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(jìn)行有效的數(shù)據(jù)收集以及信號(hào)處理，能夠針對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及設(shè)備檢測(cè)等進(jìn)行及時(shí)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(xué)的方向。

2.2.1 X86 系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應(yīng)用

X86主要是對(duì)一類英特爾微型處理器結(jié)構(gòu)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(jīng)逐漸趨于成熟，積累了一定的硬軟件系統(tǒng)，在當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)受到廣泛青睞。X86系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應(yīng)用也十分廣泛。目前國內(nèi)很多勘探設(shè)備都是以X86系統(tǒng)為基礎(chǔ)系統(tǒng)的，例如中國地質(zhì)勘探隊(duì)伍使用的就是以PCI04386工控機(jī)為控制系統(tǒng)，一些大學(xué)地質(zhì)專業(yè)使用的相關(guān)設(shè)備使用的也是相關(guān)的系統(tǒng)。X86系統(tǒng)受到人們廣泛關(guān)注的主要原因是其強(qiáng)大的計(jì)算能力以及數(shù)據(jù)處理能力，能夠及時(shí)有效地對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，得出有建設(shè)性的結(jié)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(duì)能量的損耗比較嚴(yán)重，尤其是對(duì)于在野外需要長期不間斷運(yùn)行的勘探設(shè)備而言，若無法及時(shí)供應(yīng)足夠的能量，設(shè)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(yīng)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(diǎn)是具有人性化的文件管理方式，能夠有效地對(duì)相關(guān)文件進(jìn)行各種處理。該系統(tǒng)還具備操作靈活性、外設(shè)支持良好等特點(diǎn)，是曾經(jīng)比較流行的主流操作系統(tǒng)，在電磁法勘探儀器中風(fēng)靡一時(shí)。目前在我國大型勘探設(shè)備V5—2000中仍舊作為主要控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在單任務(wù)環(huán)境下一般不支持網(wǎng)絡(luò)，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(yīng)用

Windows CE操作系統(tǒng)具有一定的開放性及擴(kuò)展性，能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行升級(jí)處理，該系統(tǒng)能夠在移動(dòng)設(shè)備上使用，具有精簡的界面，該系統(tǒng)對(duì)使用微軟操作系統(tǒng)的用戶來說并不陌生，能夠在短時(shí)間內(nèi)掌握，在普及上具有較強(qiáng)的使用性。相關(guān)設(shè)備只需要進(jìn)行簡單的編程就能引入該系統(tǒng)，在控制上具有較強(qiáng)的靈活性，因此在電磁法勘探儀器中的應(yīng)用具備足夠的條件。該系統(tǒng)在實(shí)時(shí)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(yīng)用

Linux操作系統(tǒng)最大的不同就是能夠進(jìn)行多任務(wù)處理，對(duì)任務(wù)的處理能夠分時(shí)段進(jìn)行，其獨(dú)特的內(nèi)核使其具備良好的定制特性。綜合其優(yōu)點(diǎn)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(fèi)用，不存在任何侵犯版權(quán)的行為。但Linux操作系統(tǒng)并非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，雖然目前在實(shí)時(shí)性方面不斷進(jìn)行改善，但仍舊存在一些不足，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，Linux操作系統(tǒng)必將在未來實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]仇潔婷. 嵌入式系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應(yīng)用概述[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展.2011，4：746-753

[2]陳儒軍. 嵌入式微處理系統(tǒng)在電磁法勘探儀器中的應(yīng)用[J].科技苑.2012，5：87-89endprint