宋山，張正炳，裴彥良，吳愛平

(長江大學電子信息學院，湖北 荊州 434023)(自然資源部第一海洋研究所海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國家海洋局重點實驗室，山東 青島 266061 青島海洋科學與技術(shù)國家實驗室海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實驗室，山東 青島 266061)(長江大學電子信息學院，湖北 荊州 434023)

在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，各領(lǐng)域?qū)κ吞烊粴獾葢?zhàn)略性資源的需求量很大，而陸地上油氣資源狀況逐漸變得嚴峻。海洋中蘊含著豐富的油氣、水合物等資源[1]，因而各國都將目光轉(zhuǎn)移到海洋資源開發(fā)上，希望能替代原有的能源供社會各領(lǐng)域使用[2]。我國是海洋大國，海洋資源儲量豐富，開發(fā)潛力巨大。但是，與西方國家相比，我國在海洋資源開發(fā)方面相關(guān)技術(shù)起步較晚，相關(guān)設(shè)備主要依賴進口[3]。海洋地震采集拖纜技術(shù)又受到國外的出口限制[4]，這使得我國在海洋勘察開采方面處于被動的局面。 為了打破國外的技術(shù)封鎖，應(yīng)對我國天然氣水合物勘探和試采工程對高精度海洋地質(zhì)探查的迫切需要，由國家海洋局第一研究所聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位啟動了“深拖式高分辨率多道地震探測技術(shù)與裝備研究”的課題[5]，深拖式地震采集記錄系統(tǒng)軟件是其子課題“深拖多道數(shù)字纜與采集系統(tǒng)研制”的關(guān)鍵部分，在深拖式地震采集系統(tǒng)中起著中央控制與數(shù)據(jù)記錄的作用。因此，研究海洋深拖式地震采集記錄系統(tǒng)軟件對于深拖系統(tǒng)實現(xiàn)海洋勘探的目標有著重要意義。下面，筆者在現(xiàn)有的海洋地震勘探軟件的基礎(chǔ)上，針對連續(xù)采集的新要求和本地數(shù)據(jù)存儲實時性問題，采用多線程技術(shù)和內(nèi)存映射技術(shù)，實現(xiàn)了連續(xù)采集模式下的實時監(jiān)控和大量地震數(shù)據(jù)的快速存儲。

1 系統(tǒng)總體框架與工作流程

1.1 深拖系統(tǒng)組成

圖1 深拖系統(tǒng)組成示意圖

圖2 深拖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

深拖系統(tǒng)是深海拖曳式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對比海面拖曳式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，深拖系統(tǒng)有較高的地層分辨率[6]。深拖系統(tǒng)從設(shè)備所處位置上可分為水上船載部分和水下拖曳部分，其中，水下拖曳部分又可分為拖體部分和拖纜部分，如圖1所示。水上船載部分可控制水下拖體，使拖體上攜帶的震源激發(fā)地震波。地震波經(jīng)過地層反射后，被拖纜中的檢波器接收，隨后產(chǎn)生模擬電信號被拖纜中的采集器轉(zhuǎn)化為數(shù)字電信號。采集器將數(shù)字電信號逐級向上一級數(shù)傳單位傳播，最終經(jīng)過拖體上傳到水上船載部分，后期使用專業(yè)軟件對上傳的地震數(shù)據(jù)進行分析可得出地層地質(zhì)信息[7]。

1.2 深拖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

深拖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

水上船載部分是系統(tǒng)的中央控制記錄單元和監(jiān)控中心，主要由主控計算機、質(zhì)量控制(Quality Control,QC)單元、狀態(tài)監(jiān)控單元、GPS定位系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)交換機組成。負責對水下作業(yè)系統(tǒng)進行系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)配置、系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)控、任務(wù)分發(fā)與調(diào)度等。主控計算機是系統(tǒng)中央控制和記錄單元的關(guān)鍵部分，負責向運行控制中心(Operating Control Center,OCC)發(fā)送控制指令和接收OCC上傳的采集數(shù)據(jù)、系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并將接收的數(shù)據(jù)處理后進行顯示和存儲。QC是獨立于控制平臺的系統(tǒng)工作質(zhì)量監(jiān)控中心，能實時接收和解析采集數(shù)據(jù)，并分析給出評價結(jié)果。狀態(tài)監(jiān)控單元能接收網(wǎng)絡(luò)交換機中特定端口的狀態(tài)數(shù)據(jù)，該狀態(tài)數(shù)據(jù)由OCC獲取并上傳，反映了OCC在水下工作時的溫濕度、高度和深度等信息。GPS定位系統(tǒng)可通過衛(wèi)星實時獲取當前拖曳船的位置、行駛速度等信息，可為采集的地震數(shù)據(jù)提供地理位置坐標信息。網(wǎng)絡(luò)交換機用于數(shù)據(jù)的傳輸與交換。

水下拖曳系統(tǒng)分為拖體部分和拖纜部分，拖體部分包含了震源、OCC、高度計和深度計。震源可由OCC控制激發(fā)聲波，聲波經(jīng)過地層反射后的地震波可反映地質(zhì)情況。OCC是采集作業(yè)主要的控制和處理單元，可接收水上的控制指令自主控制拖纜中的采集單元進行采集作業(yè)，并將接收到的采集數(shù)據(jù)處理打包后上傳至水上船載部分。高度計和深度計可檢測拖體當前所處的水深。

水下拖纜部分負責地震波數(shù)據(jù)的采集和傳輸，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。一條拖纜包含數(shù)傳包和工作段采集纜。其中，數(shù)傳包一方面負責接收OCC的指令和下發(fā)控制指令到采集纜中的采集器，另一方面，數(shù)傳包能將其下一級數(shù)傳包上傳的數(shù)據(jù)和其本身連接的采集器上傳的數(shù)據(jù)上傳到其上一級。數(shù)傳包在數(shù)據(jù)傳遞的過程中相當于數(shù)據(jù)中繼站，OCC下發(fā)的指令和數(shù)傳包打包的數(shù)據(jù)，在各個數(shù)傳包之間可逐級向下級傳輸或逐級向上級傳輸。工作段采集纜中包含有檢波器和采集站，檢波器可檢測地震波信號并將其轉(zhuǎn)換成電信號；采集站上帶有采集單元，能接收電信號并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)。1個采集站連接有4組檢波器，能采集4道地震數(shù)據(jù)。每一個數(shù)傳包兩邊各有2個采集站接口，總共負責打包上傳16道地震數(shù)據(jù)。當數(shù)傳包和工作段采集纜接駁到一起時，數(shù)傳包通過采集纜中的通信線路和其上一級以及下一級數(shù)傳包建立通信，同時也和與其直接接駁的采集纜中的采集站建立通信。

圖3 拖纜結(jié)構(gòu)圖

1.3 系統(tǒng)工作流程

深拖式地震數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)軟件通過向OCC下發(fā)指令，控制數(shù)傳包對采集站加電，并設(shè)置好采樣率、增益。開始采集時，OCC控制震源激發(fā)地震波，地震波經(jīng)地層反射之后被拖纜上的檢波器檢測到，檢波器產(chǎn)生電信號被采集站捕捉產(chǎn)生數(shù)據(jù)，采集器將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)傳包。數(shù)傳包將采集數(shù)據(jù)按一定的格式打包之后，往其上一級數(shù)傳包上傳，若其下一級數(shù)傳包有數(shù)據(jù)傳來，則將其下一級數(shù)傳包的數(shù)據(jù)往上一級數(shù)傳包方向上傳。這樣，整條纜的數(shù)據(jù)最終都會傳至OCC，進而上傳至水上船載部分。

深拖式地震數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)軟件運行于主控計算機上，用戶通過操作軟件，對水下拖曳系統(tǒng)進行控制，進而驅(qū)動整個深拖系統(tǒng)進行采集作業(yè)，并記錄水下拖曳系統(tǒng)上傳的采集數(shù)據(jù)，它是系統(tǒng)中央控制和記錄單元的關(guān)鍵組成部分。

2 軟件設(shè)計

2.1 軟件需求分析

深拖式地震數(shù)據(jù)采集記錄軟件是運行于主控計算機上的監(jiān)控和記錄軟件，一方面，該軟件方便用戶對系統(tǒng)設(shè)備進行配置與控制，從而使采集單元按照用戶要求進行采集作業(yè)。同時，該軟件可實時顯示采集波形，方便用戶及時了解當前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。另一方面，軟件接收數(shù)據(jù)后以規(guī)定的數(shù)據(jù)格式記錄采集數(shù)據(jù)，以方便后期的地震數(shù)據(jù)處理與分析。為滿足深拖式地震數(shù)據(jù)采集記錄軟件的功能需求，其應(yīng)具有以下功能：

1)系統(tǒng)控制 能通過網(wǎng)口與OCC進行通信，進而控制和管理系統(tǒng)設(shè)備，如控制OCC下發(fā)采集站加電或斷電指令、設(shè)置采集站的采樣率和增益、控制采集站開始采集或停止采集等。

2)實時監(jiān)控 能實時接收和解析OCC上傳的采集數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，進而顯示地震波波形曲線和基本的狀態(tài)信息。在深拖系統(tǒng)中，需要考慮非連續(xù)采集工作模式和連續(xù)采集工作模式下的實時監(jiān)控問題。在非連續(xù)采集模式下，軟件每接收一段時間的數(shù)據(jù)之后，會有一段空閑時間可供軟件做數(shù)據(jù)解析、實時波形顯示。而在連續(xù)采集模式下，軟件持續(xù)不斷地接收采集數(shù)據(jù)，每接收完一段時間的采集數(shù)據(jù)，就需要立即顯示地震波形和進行數(shù)據(jù)存儲，在此期間，程序仍在接收采集數(shù)據(jù)，這對軟件的實時性提出了更高的要求。狀態(tài)信息主要包括數(shù)字包加電狀態(tài)、GPS信息(經(jīng)度、緯度、船速)、當前采集信息(采樣率、增益)、震源觸發(fā)時間間隔和觸發(fā)信號脈沖寬度等。

3)數(shù)據(jù)存儲 深拖式地震數(shù)據(jù)采集記錄軟件在接收和解析采集數(shù)據(jù)之后，能及時以SEGY格式將地震數(shù)據(jù)存儲到本地硬盤，以供后期地震數(shù)據(jù)的處理和解釋使用。

2.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了滿足深拖采集與記錄軟件功能設(shè)計需求，針對該軟件數(shù)據(jù)交互性強、對時序性和實時性要求高的特點，深拖式采集與記錄軟件采用分層設(shè)計結(jié)構(gòu)，如圖4所示。軟件分為3個處理層：①數(shù)據(jù)層實現(xiàn)接收網(wǎng)絡(luò)報文數(shù)據(jù)、載入配置文件、程序狀態(tài)初始化和指令報文發(fā)送的功能;②處理層完成接收數(shù)據(jù)的校驗、解析和計算，并交給應(yīng)用層，同時也能按照用戶要求將要下發(fā)的參數(shù)指令合成打包;③應(yīng)用層接收處理層過來的數(shù)據(jù)，并按照功能模塊進行波形顯示、狀態(tài)顯示和數(shù)據(jù)存儲。

2.3 軟件功能設(shè)計

深拖式地震數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)軟件的功能框架圖如圖5所示，軟件主要包含以下功能模塊：

1)參數(shù)配置 可對OCC、采集站和軟件本身的功能參數(shù)進行配置：對OCC可設(shè)置其網(wǎng)絡(luò)通訊IP地址、設(shè)定工作方式(非連續(xù)采集、連續(xù)采集);采集站主要指對其采集類型(采集檢波器信號、采集自檢信號)、采樣率和增益的設(shè)置;軟件本身的參數(shù)設(shè)置則包含了對波形顯示參數(shù)(波形顯示幅值、波形顯示時間長度、顯示道數(shù)等)和采集數(shù)據(jù)保存路徑的設(shè)置。

2)數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集功能包括非連續(xù)采集和連續(xù)采集。其工作流程如圖6所示，對上位機而言，無論是連續(xù)采集還是非連續(xù)采集，其工作模式無改變，軟件始終根據(jù)“開始幀”和“結(jié)束幀”來決定是否繼續(xù)接收采集數(shù)據(jù)。當接收到“開始幀”時，軟件將繼續(xù)接收采集數(shù)據(jù)，直到接收到“結(jié)束幀”，則進行數(shù)據(jù)解析、波形顯示和數(shù)據(jù)存儲，隨后又繼續(xù)判斷是否接收到“開始幀”，如此循環(huán)執(zhí)行數(shù)據(jù)接收任務(wù)。而對于OCC而言，連續(xù)采集和非連續(xù)采集模式下的工作流程則有所區(qū)別。在非連續(xù)采集模式下，OCC判斷當前是否達到觸發(fā)條件(達到觸發(fā)時間間隔或者觸發(fā)距離)，如果達到觸發(fā)條件，則觸發(fā)震源，發(fā)送“開始幀”給主控機并同時發(fā)送“開始采集”指令給數(shù)傳包，進而下發(fā)到采集站，使其開始采集數(shù)據(jù)。如果未達到觸發(fā)條件，則繼續(xù)等待和判斷是否達到觸發(fā)條件。而在連續(xù)采集模式下，數(shù)據(jù)采集和震源觸發(fā)是2個相對獨立的部分。數(shù)據(jù)采集一旦開始則會連續(xù)不斷地采集數(shù)據(jù)，并且不斷地按序發(fā)送“開始幀”、“采集數(shù)據(jù)”和“結(jié)束幀”。而OCC也不斷地判斷是否達到觸發(fā)條件，若達到觸發(fā)條件，則觸發(fā)震源，并且記錄當前時刻的采集文件的名稱和采集數(shù)據(jù)點號到炮時文件中，方便后期將炮號與采集時間對應(yīng)起來。

圖6 深拖系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集工作流程

圖7 OCC震源觸發(fā)工作流程

3)震源觸發(fā) 包含定時觸發(fā)、定距觸發(fā)和外部觸發(fā)3種方式，如圖7所示。定時觸發(fā)由用戶設(shè)置觸發(fā)時間間隔，如T_tri。配置完成后，OCC每隔時間T_tri激發(fā)震源產(chǎn)生地震波。定距觸發(fā)方式下，用戶需要設(shè)置定距距離，OCC將根據(jù)圖7(b)中的流程計算觸發(fā)時間并觸發(fā)震源。外部觸發(fā)，則是外部其他設(shè)備控制震源激發(fā)地震波，每一次激發(fā)地震波的同時，外部設(shè)備向OCC發(fā)送脈沖信號，以此通知OCC控制采集單元進行采集作業(yè)。

4)實時監(jiān)控 軟件可顯示地震數(shù)據(jù)波形和系統(tǒng)狀態(tài)。通過配置顯示參數(shù)，用戶可選擇多道地震波形顯示，也可選擇單道地震波形進行顯示?？梢赃x擇“高通”“低通”濾波器選項，則軟件會對采集的數(shù)據(jù)做濾波處理，以便更好地觀察地震波形。系統(tǒng)狀態(tài)顯示包括數(shù)傳包通訊狀態(tài)、數(shù)字包電源狀態(tài)及GPS信號狀態(tài)。

5)數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)存儲包括地震采集數(shù)據(jù)、炮時信息和軟件配置參數(shù)的存儲。地震數(shù)據(jù)主要以SEGY格式存儲于軟件所在的主機硬盤上。炮時信息記錄了震源激發(fā)時刻的GPS信息(包括GPS時間、經(jīng)度、緯度和GPS船速)和當前保存的SEGY文件的文件名，用于后期將采集數(shù)據(jù)和震源放炮時間點聯(lián)系對應(yīng)起來。軟件每次做完參數(shù)配置，都會將配置信息寫入硬盤中程序運行所在目錄。在下次打開軟件時，軟件會自動載入之前保存的配置信息，從而免去每次上線工作前都要重新設(shè)置參數(shù)的麻煩。

3 軟件實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多線程技術(shù)

深拖系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互性和實時性強，其軟件在接收采集數(shù)據(jù)的同時，還要能及時處理采集數(shù)據(jù)，如顯示采集波形和存儲數(shù)據(jù)。特別是當軟件處于連續(xù)采集工作模式下，數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)解析和波形顯示功能要始終處于不間斷運行狀態(tài)，才能達到實時監(jiān)控的要求。要實現(xiàn)這種多個任務(wù)并發(fā)性處理，必須引入多線程技術(shù)。多線程技術(shù)可將CPU時間按照一定的優(yōu)先級進行劃分，各子線程在各自的CPU時間片段內(nèi)共享CPU，依次執(zhí)行這些時間片段內(nèi)的任務(wù)，在宏觀上就表現(xiàn)為任務(wù)的并發(fā)性處理[8]。深拖式地震數(shù)據(jù)采集與記錄軟件主要包含有數(shù)據(jù)接收線程、采集波形顯示線程、數(shù)據(jù)存儲線程。其中采集波形顯示線程和數(shù)據(jù)存儲線程需要等待數(shù)據(jù)接收線程完成當前炮數(shù)據(jù)的接收和解析之后，才開始啟動運行。在此之前，這2個線程應(yīng)處于等待狀態(tài)，以減少對CPU資源的占用。當數(shù)據(jù)接收線程完成了采集數(shù)據(jù)的接收和解析之后，波形顯示線程和數(shù)據(jù)存儲線程則會被喚起，繼續(xù)做數(shù)據(jù)處理。為了協(xié)調(diào)這種線程之間的同步問題，軟件中使用事件[9](Event)驅(qū)動線程的方式，對線程運行的先后次序進行控制。如在程序中定義全局變量CEventm Event，隨后在子線程中的循環(huán)語句(while)中，使用等待事件語句：WaitForSingleObject(mEvent.m_hObject,INFINITE)，只有當事件變量mEvent執(zhí)行mEvent.SetEvent()語句之后，該子線程才會跳過等待事件語句，繼續(xù)執(zhí)行在其之后的語句。在深拖式地震數(shù)據(jù)采集與記錄軟件進行數(shù)據(jù)采集的過程中，特別是在連續(xù)采集模式下，為了能進一步保證實時性和穩(wěn)定性，除了利用多線程事件驅(qū)動方式保證程序功能的時序性和實時性之外，還要利用多線程技術(shù)的優(yōu)先級別設(shè)定功能，進一步分配CPU資源，才能保證軟件的實時性。VC中設(shè)置線程優(yōu)先級的函數(shù)為：BOOL SetThreadPriority( HANDLE hThread, intnPriority)，其中hThread為線程的句柄，nPriotity為線程的優(yōu)先級標志，按照由低到高的順序，有以下6個級別：

THREAD_PRIORITY_LOWEST

THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL

THREAD_PRIORITY_NORMAL

THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL

THREAD_PRIORITY_HIGHEST

THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL

在軟件中，采集數(shù)據(jù)線程和數(shù)據(jù)存儲線程需要設(shè)置優(yōu)先級別為“THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL”(實時)，以此保證能接收到所有的數(shù)據(jù)而不被程序中其他線程打斷，其他線程如波形顯示線程、指令發(fā)送線程、狀態(tài)檢測線程和狀態(tài)顯示線程等則處于優(yōu)先級較低的級別。

3.2 數(shù)據(jù)快速存儲技術(shù)

深拖式采集記錄軟件不僅要求對采集數(shù)據(jù)作實時監(jiān)控，還要求能實時存儲采集數(shù)據(jù)。在地震數(shù)據(jù)持續(xù)采集的過程當中，在較短的時間內(nèi)會產(chǎn)生大量的采集數(shù)據(jù)。要做到實時存儲這些采集數(shù)據(jù)，就需要在盡可能短的時間內(nèi)，將數(shù)據(jù)存儲到磁盤中。特別在連續(xù)采集模式下，在存儲數(shù)據(jù)的同時也在接收新的采集數(shù)據(jù)，則需要保證存儲數(shù)據(jù)的速度大于接收采集數(shù)據(jù)的速度。使用多線程技術(shù)，雖然能提高CPU利用效率，但也無法完全解決存儲速度的問題，這和軟件編譯平臺下的磁盤I/O操作函數(shù)有關(guān)，如在Windows下使用典型的fwrite函數(shù)，由于調(diào)用該函數(shù)需要調(diào)用系統(tǒng)庫，所以其接口速度較慢，存儲大量采集數(shù)據(jù)時會耗費較長的時間。因此，深拖主控軟件采用內(nèi)存映射的方式實現(xiàn)快速磁盤I/O操作[10]。內(nèi)存映射技術(shù)使應(yīng)用程序可通過內(nèi)存指針(虛擬地址)對磁盤上的文件進行訪問，從而建立了磁盤文件內(nèi)容和進程虛擬地址空間的映射關(guān)系，使得程序可直接通過虛擬地址訪問磁盤上的文件，從而繞過了調(diào)用系統(tǒng)庫函數(shù)這一過程，也無需對文件內(nèi)容進行緩沖處理，大大提高了磁盤I/O操作效率。使用內(nèi)存映射的方式存儲采集數(shù)據(jù)到磁盤中，其過程如下所示：

1)定義臨時指針變量：__int8 * TempSegMem

2)申請臨時內(nèi)存控件：TempSegMem = new __int8[m_dwMemSize]

3)創(chuàng)建文件：HANDLE hFile = CreateFile(pszPathname

GENERIC_READ | GENERIC_WRITE

FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE

NULL

CREATE_ALWAYS

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL

NULL)

4)創(chuàng)建文件映射對象：

HANDLE hFileMap = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READWRITE, 0, m_nCurTempSegMem, NULL)

5)在調(diào)用進程的地址空間映射一個文件視圖：

LPBYTE lpbMapAddress = (LPBYTE)MapViewOfFile( hFileMap

FILE_MAP_WRITE

0

0

m_nCurTempSegMem)

6)向內(nèi)存映射視圖中寫數(shù)據(jù)：

memcpy(lpbMapAddress,TempSegMemB,m_nCurTempSegMem)

7)把文件映射視圖中的修改的內(nèi)容或全部寫回到磁盤文件中：

FlushViewOfFile(lpbMapAddress, m_nCurTempSegMem )

8)卸載映射：

UnmapViewOfFile(lpbMapAddress)

9)關(guān)閉文件映像句柄：

CloseHandle(hFileMap)

10)關(guān)閉文件:

CloseHandle(hFile)

4 軟件測試

表1 主控機硬件配置

為測試軟件的功能，驗證軟件功能的正確性，在深拖系統(tǒng)聯(lián)合海試過程中，使軟件運行于測試服務(wù)器主機上，配合系統(tǒng)其他部分，進行了長達4d的測試。測試服務(wù)器主機硬件配置如表1所示。

使用的操作系統(tǒng)為Windows 7(64位)。測試時，先通過軟件設(shè)置采集方式為非連續(xù)采集，并設(shè)置震源觸發(fā)模式分別為定時觸發(fā)、定距觸發(fā)和外部觸發(fā)模式，隨后通過軟件啟動系統(tǒng)采集功能進行采集。在采集過程中，觀察采集波形，確認波形刷新方式符合各觸發(fā)方式下數(shù)據(jù)刷新的特點，圖8為系統(tǒng)震源激發(fā)6601炮時，軟件顯示的實時波形。監(jiān)控圖形中央的數(shù)字“6601”表明當前放炮的炮數(shù)為6601次。軟件繼續(xù)運行，未出現(xiàn)程序穩(wěn)定性問題，說明軟件非連續(xù)采集功能完好且運行穩(wěn)定。

隨后，在軟件上設(shè)置采集方式為連續(xù)采集，并同樣設(shè)置震源觸發(fā)模式分別為定時觸發(fā)、定距觸發(fā)和外部觸發(fā)，觀察顯示波形，確認在連續(xù)采集模式下，軟件持續(xù)不斷地每隔設(shè)定記錄時間(3000ms)刷新顯示波形，符合連續(xù)采集模式下數(shù)據(jù)刷新的特點，說明軟件連續(xù)采集功能完好，運行穩(wěn)定。如圖9所示，可看出采集波形不再像非連續(xù)采集時處于記錄時間靠前的位置，而是處于靠近中間的位置，在實際測試中，連續(xù)采集時的監(jiān)控波形會處于記錄時間各個不同的位置，這是由于測試連續(xù)采集的時候，數(shù)據(jù)采集一直在進行，而震源觸發(fā)則是間斷的，而且采集時間與震源觸發(fā)時間無聯(lián)系，從而導致直達波顯示的時間不再像非連續(xù)采集那樣固定。在后期對地震數(shù)據(jù)做處理時，專業(yè)人員將根據(jù)OCC記錄的炮時文件，對連續(xù)采集數(shù)據(jù)文件進行切割整理，進而將放炮時間點和采集時間對應(yīng)起來。以上測試結(jié)果表明，軟件可穩(wěn)定運行且功能良好，在實時性、穩(wěn)定性和功能性方面滿足深拖式地震數(shù)據(jù)采集作業(yè)的需求

圖8 非連續(xù)采集時的監(jiān)控圖形 圖9 連續(xù)采集時的監(jiān)控圖形

5 結(jié)語

深拖式地震數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)軟件是深拖采集系統(tǒng)的重要組成部分。筆者介紹了深拖式地震數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)軟件的設(shè)計方法和實現(xiàn)思想，針對系統(tǒng)加入連續(xù)采集工作模式的要求，采用多線程技術(shù)和合理分配優(yōu)先級的方法，解決了在連續(xù)采集模式下，軟件的實時性問題；針對大量數(shù)據(jù)實時存儲的問題，使用內(nèi)存映射技術(shù)，實現(xiàn)了快速數(shù)據(jù)存儲。軟件經(jīng)過多次長時間實際測試，其實時性和功能性得到了驗證，可用于深拖式地震數(shù)據(jù)采集作業(yè)。