中國海洋大學船舶中心　黃　磊　李　巖

淺地層剖面儀CAP6600數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)升級

中國海洋大學船舶中心黃磊李巖

對CAP6600主控單元進行分解，提升系統(tǒng)運行、反饋速度，加強數(shù)據(jù)傳輸速度和安全保障，進行數(shù)據(jù)存儲容量擴充和數(shù)據(jù)轉移研發(fā)，使其跨越同時代產(chǎn)品存儲技術禁錮。

淺地層剖面儀；存儲系統(tǒng)；升級

筆者2002年投入CAP6600淺地層剖面儀安裝、調(diào)試、使用維護等工作，已歷十三春秋。CAP6600系統(tǒng)至今工作正常，但其主控單元的存儲系統(tǒng)面對信息爆炸的時代更迭已不堪重負，其存儲能力、擴容范圍、數(shù)據(jù)傳輸速度和基于數(shù)據(jù)安全考量的轉移操作等方面遠遠落后于當今主流型號設備。僅僅基于存儲系統(tǒng)落后的更新?lián)Q代顯然是對現(xiàn)有資源的極大浪費，故對其主控單元進行分解，參考當前同類產(chǎn)品核心存儲技術，開展二次研發(fā)，提升系統(tǒng)運行、反饋速度，加強數(shù)據(jù)傳輸速度和安全保障，進行數(shù)據(jù)存儲容量擴充和數(shù)據(jù)轉移研發(fā)，使其跨越同時代產(chǎn)品存儲技術禁錮。

圖1　

CAP6600存儲技術采用寬帶式存儲技術，最大數(shù)據(jù)傳輸速度提升空間有限，單純以當前存儲技術水平要求該系統(tǒng)更新?lián)Q代確也無可厚非，但從現(xiàn)有資源綜合利用開發(fā)角度看，對該系統(tǒng)的分解式研發(fā)改造無疑是最佳途徑。CAP6600數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)主控單元為基于PC的工作站，內(nèi)含雙DSP通道、16位A/D采集卡，發(fā)射速率15cast/s，脈沖長度5～50ms，Hardware增益、雙階段TVG、門限增益控制，寬帶式存儲技術，最大數(shù)據(jù)傳輸速度為2.73～5MB/s，數(shù)據(jù)資料輸出為打印輸出和光盤刻錄。

該工作站無論是數(shù)據(jù)傳輸還是存儲空間擴容能力都已處于當時的瓶頸階段，現(xiàn)階段大量的數(shù)據(jù)交匯和數(shù)據(jù)流的調(diào)控已不是其所能及的了（數(shù)據(jù)交換引起的外接設備不兼容情況屢見不鮮），但就數(shù)據(jù)獲取層面來看該設備采用的是當前主流的ChirpⅡ多頻混合技術，仍可滿足工作需求，只是數(shù)據(jù)轉移、保存等工作遭遇極大挑戰(zhàn)。

CAP6600淺地層剖面儀由三部分組成：

（1）數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；（2）控制發(fā)射系統(tǒng)；（3）水下?lián)Q能器陣列。

圖2　

控制發(fā)射系統(tǒng)激活水下?lián)Q能器陣列，水下?lián)Q能器陣列向鉛直方向發(fā)射大功率低頻脈沖的聲波，抵達水底時，部分反射，部分向地層深處傳播，由于地層結構復雜，在不同界面上又都有部分聲波被反射，這樣，依反射界面的特性和深度不同，在數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)接收到回波信號的時間和強度也不同，通過對回波信號的放大和濾波等處理后，就可以清晰地描繪出地層的剖面結構。剖面結構依據(jù)反射信號強弱，用像素點的灰度強弱來反映，像素點組合形成圖像。這種圖像受控制發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射頻率和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的接收頻率等多種因素影響，其存儲容量及實時數(shù)據(jù)傳輸速率引起的外接設備（定位導航數(shù)據(jù)交互等）無法兼容情況日益嚴重，對CAP6600數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的升級改造已刻不容緩。

CAP6600數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)由兩部分組成：

（1）基于PC的工作站；

（2）數(shù)據(jù)交互及增益門限控制單元。

上行數(shù)據(jù)交互速率基于硬件限制，囿于480MB/s的速率范圍，故升級改造重點放在基于PC的工作站軟硬件系統(tǒng)上。對CAP6600主控單元進行分解，單獨設計其數(shù)據(jù)交換中心，既進行數(shù)據(jù)流調(diào)控，又接受外部數(shù)據(jù)反饋，同時完成數(shù)據(jù)外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)，即當前主流工作站的數(shù)控中心。其終極目標為數(shù)據(jù)實時單播、集成及數(shù)據(jù)流調(diào)控。本研究著眼于第三代數(shù)據(jù)傳輸、存儲技術，兼顧CAP6600主控單元穩(wěn)定性能，在保證現(xiàn)有系統(tǒng)正常運行的基礎上進行二次研發(fā)和升級改造。主旨仍堅持現(xiàn)有超頻性能穩(wěn)定、技術成熟的PATA并行接口總線技術和ATA/133數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范，即理論傳輸速率控制在133MB/s以內(nèi)，這種保守的作法主要考慮采用的CAP6600線路最大承受能力、有限的試驗空間和散熱能力。CAP6600主控單元以IDE接口與數(shù)據(jù)交換中心聯(lián)通，即實現(xiàn)了原存儲系統(tǒng)外置，既擴展了試驗空間又沖淡了散熱等外部影響因素。數(shù)據(jù)交換中心內(nèi)部采用SATA串行接口，其傳輸速度為300MB/s，單通道傳輸速率提升，完美的數(shù)據(jù)校驗和支持熱插拔。

圖3　

如圖3所示，保留CAP6600實時打印功能，在局域網(wǎng)安全軟件監(jiān)控下進行數(shù)據(jù)流調(diào)控，以保證局域網(wǎng)單播和數(shù)據(jù)交換同時進行，并對二者進行數(shù)據(jù)比對，提高數(shù)據(jù)安全性可靠性。數(shù)據(jù)交換中心在驗證局域網(wǎng)單播數(shù)據(jù)可靠性的同時，擔負數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分流及轉移等職責，其主要傳輸速率參照SATA串行接口，理論上行速率100～300MB/s，可滿足實時數(shù)據(jù)交互和圖形處理，在加強數(shù)據(jù)傳輸速率的同時，可以把處理過的數(shù)據(jù)圖示標識等實時反饋回主控單元，強化流式作業(yè)和實時成圖能力，提高人機交互界面的利用率。

數(shù)據(jù)交換中心采用超頻性能穩(wěn)定、技術成熟的PATA并行接口總線技術和ATA/133數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范與主控單元完成數(shù)據(jù)交互，獨立供電支持內(nèi)部SATA串行接口和IDE接口，實現(xiàn)原有限對外端口的存儲系統(tǒng)外置，擴展了數(shù)據(jù)交互端口和人機交互界面，又弱化了內(nèi)部散熱對主控單元的影響。這種實時流式傳輸可保證主控單元信號帶寬與網(wǎng)絡連接匹配，對局域網(wǎng)單播內(nèi)容進行快進或后退以觀看前面或后面的地層、底質影像，可保持流媒體的不間斷，并保證文件傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

CAP6600數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)升級是對現(xiàn)有資源的整合再利用，實現(xiàn)國有資產(chǎn)增值，同時強化團隊研發(fā)能力，節(jié)省設備更迭資金；是把信息技術融入海洋調(diào)查實際工作需求，加快相關產(chǎn)業(yè)成型的勇敢嘗試；是提升海洋信息技術水平，完善數(shù)字化海洋宏圖規(guī)劃的跬步之積。

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Storage Upgrade for CAP6600

HUANG Lei，LI Yan
（Ocean University Of China，QingdaoShandong 266100，China）

It is essential to decompose CAP6600 main control unit，improve the system running，feedback speed and its safety，enhance the data transmission speed and enlarge the data storage capacity，which make it across the contemporary product storage technology.

Sub-bottom Profiler；Storage System；Upgrade

黃磊（1979—），男，大學本科，實驗師，東方紅2船實驗室負責人，主要從事海洋調(diào)查及現(xiàn)場實驗工作。