移动互联网背景下地质勘查数据采集管理系统设计及应用

丁沛勋，余 泉，刘 洋，余若同

（江西省地质调查研究院，江西 南昌 330030）

调查研究地质情况需要通过现场观察与量测，对工程建设场地描述其工程地质。在地质勘查中主要应用3S技术，以Mobile GIS技术为核心，主要包括地理信息系统、全球定位系统、遥感技术。在当前国际中，国内外学者在工程地质勘查信息化方面进行了大量研究，成功建设多个地质勘查站点，在获取信息的同时得到了可观的收益，并得到社会效益[1]。但是就地质勘查而言，我国仍存在诸多问题，比如区域资料收集困难、公路工程地质勘查信息化程度不足、公路工程地质勘查项目缺乏有效的勘查管理机制等。将3S技术作为获取地质信息的核心技术，系统主要应用管理系统架构，将数据采集管理系统设计成功，对于提高地质勘察调绘的工作精度与效率，奠定了一定共享服务数据基础。

1 移动互联网背景下数据采集管理系统重要性

在目前的信息技术飞速发展下，地质勘查数据采集尤为重要，这种需求主要包括多源数据集成、调查数据信息化，以及采集数据标准化需求。野外地质数据采集为了实现一次性信息采集与计算机处理功能，完成对大范围数据间的相互操作，达到无缝数据库标准，因此需要地质勘查数据采集管理系统的设计。在野外采集数据时，因为缺乏标准化数据，无法达到既定目的，尤其是地质野外调绘数据之中信息的描述方式，最重要的就是标准化系统。在地质勘查过程中，电力系统应该配合使用[2]。首先使用电力信息采集系统采集、分析和处理基础数据，明确电力客户的真实需求所在，以增值服务于广大客户为目标，优化资源配置的同时预测客户用电量，为未来新能源发电信息采集奠定基础，也为电网的建设与发展做出最大贡献[3]。

2 地质勘查数据采集管理系统硬件设计

2.1 HP28743A采集数据示波器

传统地质勘查过程中，所测量的地球化学性质主要是元素的含量。地球化学勘查的目的一直是通过地球化学异常的线索来找寻矿床，地球化学勘查的应用正在逐步扩大，它不仅可用于找矿，还可为解决环境污染。但地球化学勘查所得出的数据较为浅析，不能准确的确定地质深部结构发展程度，因此，提出本文方法进行勘查，HP28743A在地质勘查数据采集硬件系统中有着很大作用，主要与地质勘查数据采集硬件系统的核心Mobile GIS有关。HP28743A在数字数据流的设计与图像处理中有着广泛应用：如雷达、影像、语音识别、医用超声，以及声纳研究等领域。这种示波器普遍存在3GHz的采样率，并有三个通道可输入信号，5082点或9931点为每帧采样点个数，示波器采样精度为6位，电压量程在3mV/div～8mV/div之间,每个示波器均配备1/8个探头来控制数据衰减变化，波形存储器被放置于示波器通道上，示波器的存储器有着8020个单元，最多能存储的波形数据数量为8020个字节。当目标点采用扩展方式的时候，存储器每个单元均与屏幕上的目标点相互对应；当目标点采用普通方式下的时候，存储器只能应用前6951个字节。

2.2 RS541串联管理接口设计

在设计地质勘查数据采集管理系统时会使用到Mobile GIS技术，这种技术会应用到串联接口。两种方式转换信号是一般芯片的内部原理，对脉冲转换的方式需要在设计时格外注意。设计接口通信线路时需选择MAX109实现电平的统一。而且在数据缓冲过程中，电压值转化形式为主要目标，展示方式为数值形式。在当前情况下，RS232接口的串联接口能够被广泛应用，在非同步传输时，接口对应的比特流应与前后分别对应，从而确保非同步传输信息传输路径相同。对于设备串口和TTL单片机串口之间的电平转换使用芯片MAX411，TTL数据从T l IN输入转换成RS-541数据从T 1 OUT送到电脑DB9插头；DB7插头的RS-541数据从R1IN输入转换成TTL数据后从R10UT输出到单片机。具体传输方式如图1所示。

图1 RS541串联接口传输方式

3 地质勘查数据采集管理系统软件设计

3.1 数据采集管理系统流程设计

根据Mobile GIS技术，在建设系统时主要依靠以下几个关键步骤去完成设计。第一步准备资料，广泛收集地质勘查项目中的文档报表、各类地图，还有影像等图形资料，在收集过程中应进行分析判别并归类。第二步处理数据，扫描电子图件、录入纸质文档，并处理投影变换与拓扑关系。第三步进行信息提取，在野外采集系统获取勘测点的钻孔进度与地质图像，进而整理分析信息。第四步数据入库，将前几个阶段获取的地质信息收集到数据库中。最后阶段表达信息，根据项目需求对信息整合并表达，为工作汇报提供更生动的素材。具体方法步骤如图2所示。

图2 地质勘查采集管理系统基本步骤

根据以上步骤就能完成对地质勘查数据采集管理的系统开发。基于先进的GIS技术，采用组件式开发手段建立数据采集系统，并将其应用到工程地质勘查中，做出集数据存储管理、空间分析、查询检索、决策支持于一体的数据管理系统。

3.2 数据采集

采集材料时，主要使用HP28743A采集数据示波器来采集地质的图像与影像资料。HP28743A在通道1和通道2上具有212MHz的带宽，而在限定衰减的通道在通道3和通道4上，具有307MHz带宽，尽可能使数字电路的调试者们有效地观测和触发在小于2.9ns上升时间的数字信号上。当标准15032主机内有着4个28743A板，那么系统内最大内存显示20Mbits/通道为6个通道所有，2Mbits/通道就是60个通道的最大内存，由此发现HP28743A采集数据示波器大大加快了数据采集的进程。

3.3 数据管理

管理地质勘查数据时在Mobile GIS技术的引导下，需要采用RS541串联管理接口相关联的芯片。完成HP28743A数字化示波器与RS541串联接口设计之后，就可以对基于Mobile GIS的地质勘查数据管理系统进行研究。在RS541串联管理中对数据基本趋势进行研究，设MS为数据上限，LXY为合格下限，MSQ为数据最大值，MAQ为数据最小值，如下图4为数据分析查询中的基本趋势图。

RS541串联管理通过时间和测量数据进行筛选，显示测量数据随着时间改变而得到的数据，并生成趋势曲线。根据地质勘查数据采集系统的建设目标，可以发现地质勘查数据的采集在1h前并无变化，为25.8921m；2h～5h时也是数据不变，为42.3578m，总体看呈增长趋势。

图3 基本趋势图

4 实验比对分析

为了验证数据采集与管理流程是否正确，同时对比传统数据采集方法，所设计处的系统要先在一台传统计算机上进行数据采集，另一台系统电脑使用HP28743A采集数据示波器进行数据采集，并采用RS541串联管理接口对接数据采集的芯片，经过一段时间后，二者数据采集的数量对比如图4所示。

图4 数据采集与管理流程对比

经过上述两张曲线图的对比，可以发现采用硬件设备之后的数据采集进程较为快速，而传统电脑收集数据的速度较为平缓。由此可知，使用HP28743A采集数据示波器进行数据采集，并采用RS541串联管理接口对接之后，对数据的采集与管理更加简单便捷。

5 结束语

地质勘查工程是所有地质类问题研究的基础，明确地质勘查数据特点与工程项目总体要求之后，基于HP28743A采集数据示波器与RS541串联管理接口设计的硬件组成，将可视化技术、地图制图理论、空间数据库技术、互联网技术更好结合在一起，将地质勘查数据采集管理系统建设出来，完成对数据的管理采集与数据分析的一系列流程。在野外地质信息的获取调查中，应用数据采集管理系统，实现对野外地质数据的采集，在系统的建设中改变传统地球化学地质勘察缺点，改变数据采集时主观差异性大、室内作业麻烦、采集数据时过于浪费时间的现状。根据数据采集管理系统，优化地质勘察采集数据方式，对调研人员技术要求降低的同时，将质量大幅提高，使工作效率更大提升。除此之外，数据采集管理系统与移动平板、智能手机等设备相互配备，使地质勘查数据采集更为简单和精确。