嵌入式系統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展中具有重要作用，隨著科學技術的不斷發展，嵌入式系統逐漸成為電磁法勘探儀器中的首選技術。傳統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。從發展前幾個來看，嵌入式系統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。本文就嵌入式系統在電磁法勘探儀器中的應用進行分析。

關鍵詞：嵌入式系統；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展，目前已經完成了從傳統操作系統向嵌入式系統的轉變。

1.嵌入式系統的特點

嵌入式系統主要指利用當前比較先進的微電子技術、智能控制技術、互聯網通信技術等為基礎，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同性及有效性，另外，嵌入式系統具有一定的可拓展性，從而應對不斷發展的科技。從本質上看，嵌入式系統是一個以計算機技術為核心，配以專業的硬軟件為輔助的綜合計算機控制系統。

嵌入式系統是硬件以及軟件系統的綜合，組成嵌入式系統的硬件系統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中的操作系統以及相關控制軟件，軟件的功能主要是實現對硬件設備中的電路驅動，并對整個系統進行控制分析，從而提高整個嵌入式系統的性能。隨著計算機技術以及信息技術的不斷發展，嵌入式系統在各行各業都有廣闊的應用空間。從性能上來看，嵌入式系統相比于傳統的系統在計算速度方面具有得天獨厚的優勢。另外嵌入式系統是一種多種技術融合在一起的集成技術，從嵌入式系統中得到的結果具有較強的可靠性。嵌入式系統以計算機系統為基礎，因此能夠進行相應的拓展，有助于嵌入式系統的后期發展。

2.嵌入式處理系統在電磁法勘探儀器中的應用

2.1傳統單片機微機處理系統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，單片機技術的出現更是給各行各業的控制系統以及儀表系統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、控制效果良好等優點被廣泛應用，在當時成為工業微機系統中不可或缺的核心部件。隨著時代的發展，人們的需求發生了巨大的提升。單片機已經發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，難以對系統進行有效控制，難以通過數據處理得到有效信息，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，主要負責對勘探數據進行處理分析，并輸出有效數據。就目前通用的計算機終端而言，中央處理器的規格參數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微處理器，提高其在系統控制方面的能力，能夠進行有效的數據收集以及信號處理，能夠針對當前的網絡環境以及設備檢測等進行及時有效的改善優化，為后續電磁法勘探儀器的發展提供了科學的方向。

2.2.1 X86 系統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稱，主要指一類繼承下來的X86指令集。通過30余年的發展，X86系統不斷更新，目前該系統已經逐漸趨于成熟，積累了一定的硬軟件系統，在當今電子產業受到廣泛青睞。X86系統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系統為基礎系統的，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，一些大學地質專業使用的相關設備使用的也是相關的系統。X86系統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據處理能力，能夠及時有效地對各項數據進行分析統計，得出有建設性的結果。另外X86系統還具有豐富的開發環境庫，有助于軟件的開發及延伸發展。但X86系統并非完美無缺，X86系統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，設備的穩定性及有效性難以保證。

2.2.2 MS-Dos操作系統在電磁法勘探儀器中的應用

MS-Dos操作系統是由微軟公司研究發明的一種操作系統，該系統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，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。該系統在單任務環境下一般不支持網絡，因此在數據傳輸以及處理上存在一定的弊端。

2.2.3 Windows CE操作系統電磁法勘探儀器中的應用

Windows CE操作系統具有一定的開放性及擴展性，能夠根據實際需求進行升級處理，該系統能夠在移動設備上使用，具有精簡的界面，該系統對使用微軟操作系統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，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。該系統在實時性上比其他系統有了革命性的提高，但其可靠性仍舊有待提高。

2.2.4 Linux操作系統電磁法勘探儀器中的應用

Linux操作系統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。綜合其優點來看，Linux操作系統具有較高的可靠性，移植難度較小。另外，Linux操作系統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操作系統并非實時操作系統，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展，Linux操作系統必將在未來實現技術上的突破。

參考文獻：

[1]仇潔婷. 嵌入式系統在電磁法勘探儀器中的應用概述[J]. 地球物理學進展.2011，4：746-753

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