淺地層剖面儀CAP6600數據存儲系統升級

中國海洋大學船舶中心　黃　磊　李　巖

淺地層剖面儀CAP6600數據存儲系統升級

中國海洋大學船舶中心黃磊李巖

對CAP6600主控單元進行分解，提升系統運行、反饋速度，加強數據傳輸速度和安全保障，進行數據存儲容量擴充和數據轉移研發，使其跨越同時代產品存儲技術禁錮。

淺地層剖面儀；存儲系統；升級

筆者2002年投入CAP6600淺地層剖面儀安裝、調試、使用維護等工作，已歷十三春秋。CAP6600系統至今工作正常，但其主控單元的存儲系統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、數據傳輸速度和基于數據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。僅僅基于存儲系統落后的更新換代顯然是對現有資源的極大浪費，故對其主控單元進行分解，參考當前同類產品核心存儲技術，開展二次研發，提升系統運行、反饋速度，加強數據傳輸速度和安全保障，進行數據存儲容量擴充和數據轉移研發，使其跨越同時代產品存儲技術禁錮。

圖1　

CAP6600存儲技術采用寬帶式存儲技術，最大數據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更新換代確也無可厚非，但從現有資源綜合利用開發角度看，對該系統的分解式研發改造無疑是最佳途徑。CAP6600數據存儲系統主控單元為基于PC的工作站，內含雙DSP通道、16位A/D采集卡，發射速率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，最大數據傳輸速度為2.73～5MB/s，數據資料輸出為打印輸出和光盤刻錄。

該工作站無論是數據傳輸還是存儲空間擴容能力都已處于當時的瓶頸階段，現階段大量的數據交匯和數據流的調控已不是其所能及的了（數據交換引起的外接設備不兼容情況屢見不鮮），但就數據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，只是數據轉移、保存等工作遭遇極大挑戰。

CAP6600淺地層剖面儀由三部分組成：

（1）數據存儲系統；（2）控制發射系統；（3）水下換能器陣列。

圖2　

控制發射系統激活水下換能器陣列，水下換能器陣列向鉛直方向發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，在數據存儲系統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。這種圖像受控制發射系統的發射頻率和數據存儲系統的接收頻率等多種因素影響，其存儲容量及實時數據傳輸速率引起的外接設備（定位導航數據交互等）無法兼容情況日益嚴重，對CAP6600數據存儲系統的升級改造已刻不容緩。

CAP6600數據存儲系統由兩部分組成：

（1）基于PC的工作站；

（2）數據交互及增益門限控制單元。

上行數據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上。對CAP6600主控單元進行分解，單獨設計其數據交換中心，既進行數據流調控，又接受外部數據反饋，同時完成數據外循環和內循環，即當前主流工作站的數控中心。其終極目標為數據實時單播、集成及數據流調控。本研究著眼于第三代數據傳輸、存儲技術，兼顧CAP6600主控單元穩定性能，在保證現有系統正常運行的基礎上進行二次研發和升級改造。主旨仍堅持現有超頻性能穩定、技術成熟的PATA并行接口總線技術和ATA/133數據傳輸規范，即理論傳輸速率控制在133MB/s以內，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接口與數據交換中心聯通，即實現了原存儲系統外置，既擴展了試驗空間又沖淡了散熱等外部影響因素。數據交換中心內部采用SATA串行接口，其傳輸速度為300MB/s，單通道傳輸速率提升，完美的數據校驗和支持熱插拔。

圖3　

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

數據交換中心采用超頻性能穩定、技術成熟的PATA并行接口總線技術和ATA/133數據傳輸規范與主控單元完成數據交互，獨立供電支持內部SATA串行接口和IDE接口，實現原有限對外端口的存儲系統外置，擴展了數據交互端口和人機交互界面，又弱化了內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絡連接匹配，對局域網單播內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，并保證文件傳輸的可靠性。

CAP6600數據存儲系統升級是對現有資源的整合再利用，實現國有資產增值，同時強化團隊研發能力，節省設備更迭資金；是把信息技術融入海洋調查實際工作需求，加快相關產業成型的勇敢嘗試；是提升海洋信息技術水平，完善數字化海洋宏圖規劃的跬步之積。

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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，主要從事海洋調查及現場實驗工作。