嵌入式系统在电磁法勘探仪器中的应用概述

沈钟　纪改玲　杨耐林

摘要：勘探技术在当今地球物理的发展中具有重要作用，随着科学技术的不断发展，嵌入式系统逐渐成为电磁法勘探仪器中的首选技术。传统的电磁法勘探仪器采用的是单片机技术，目前已经无法满足勘探需求。从发展前几个来看，嵌入式系统在电磁勘探中具有广阔的前景，能够满足勘探过程中的多种需求，提高勘探的准确性及可靠性。本文就嵌入式系统在电磁法勘探仪器中的应用进行分析。

关键词：嵌入式系统；电磁勘探仪器；应用

电磁法勘探不仅具备较强的勘探深度，还能准确反映地层结构，在地球深层的能源勘探、工程勘探、矿产勘探、环境调查、地质分析等方面具有重要应用。电磁法勘探在过去一段时间经历了长足的发展，目前已经完成了从传统操作系统向嵌入式系统的转变。

1.嵌入式系统的特点

嵌入式系统主要指利用当前比较先进的微电子技术、智能控制技术、互联网通信技术等为基础，利用最先进的中央处理器为基础，在此基础上进行有效拓展与整合，加入相应的应用软件及硬件设备，提高软件与硬件的协同性及有效性，另外，嵌入式系统具有一定的可拓展性，从而应对不断发展的科技。从本质上看，嵌入式系统是一个以计算机技术为核心，配以专业的硬软件为辅助的综合计算机控制系统。

嵌入式系统是硬件以及软件系统的综合，组成嵌入式系统的硬件系统主要包括微型处理设备、存储设备、I/O端口、外部设备等。其中的软件主要包括嵌入式系统中的操作系统以及相关控制软件，软件的功能主要是实现对硬件设备中的电路驱动，并对整个系统进行控制分析，从而提高整个嵌入式系统的性能。随着计算机技术以及信息技术的不断发展，嵌入式系统在各行各业都有广阔的应用空间。从性能上来看，嵌入式系统相比于传统的系统在计算速度方面具有得天独厚的优势。另外嵌入式系统是一种多种技术融合在一起的集成技术，从嵌入式系统中得到的结果具有较强的可靠性。嵌入式系统以计算机系统为基础，因此能够进行相应的拓展，有助于嵌入式系统的后期发展。

2.嵌入式处理系统在电磁法勘探仪器中的应用

2.1传统单片机微机处理系统在电磁法勘探仪器中的应用

上世纪80年代，计算机技术开始在全球范围内波及开来，单片机技术的出现更是给各行各业的控制系统以及仪表系统带来个革命性的变革。单片机由于体积小、扩展性强、耗能较低、控制效果良好等优点被广泛应用，在当时成为工业微机系统中不可或缺的核心部件。随着时代的发展，人们的需求发生了巨大的提升。单片机已经发挥其最大功能仍旧难以满足人们的设计需求，单片机在当代勘探仪器已经显得与时代脱轨，其计算能力差，难以对系统进行有效控制，难以通过数据处理得到有效信息，从整体上影响力勘探仪器的性能，因此单片机逐渐淡出了历史的舞台。

2.2 嵌入式微处理系统在电磁法勘探仪器中的应用

目前电磁法勘探仪器中常用的核心部位是嵌入式微处理器，主要负责对勘探数据进行处理分析，并输出有效数据。就目前通用的计算机终端而言，中央处理器的规格参数以及其工作频率是衡量PC性能的主要指标。由此可见，嵌入式微处理器的整体性能同样取决于其内部核心计算机系统的性能，且电磁法勘探仪器的性能主要取决于嵌入式微处理器的性能，为提高整个电磁法勘探仪器的性能必须引进先进的嵌入式系统微处理器，提高其在系统控制方面的能力，能够进行有效的数据收集以及信号处理，能够针对当前的网络环境以及设备检测等进行及时有效的改善优化，为后续电磁法勘探仪器的发展提供了科学的方向。

2.2.1 X86 系统在电磁法勘探仪器中的应用

X86主要是对一类英特尔微型处理器结构的统称，主要指一类继承下来的X86指令集。通过30余年的发展，X86系统不断更新，目前该系统已经逐渐趋于成熟，积累了一定的硬软件系统，在当今电子产业受到广泛青睐。X86系统在电磁法勘探仪器中的应用也十分广泛。目前国内很多勘探设备都是以X86系统为基础系统的，例如中国地质勘探队伍使用的就是以PCI04386工控机为控制系统，一些大学地质专业使用的相关设备使用的也是相关的系统。X86系统受到人们广泛关注的主要原因是其强大的计算能力以及数据处理能力，能够及时有效地对各项数据进行分析统计，得出有建设性的结果。另外X86系统还具有丰富的开发环境库，有助于软件的开发及延伸发展。但X86系统并非完美无缺，X86系统对能量的损耗比较严重，尤其是对于在野外需要长期不间断运行的勘探设备而言，若无法及时供应足够的能量，设备的稳定性及有效性难以保证。

2.2.2 MS-Dos操作系统在电磁法勘探仪器中的应用

MS-Dos操作系统是由微软公司研究发明的一种操作系统，该系统的主要特点是具有人性化的文件管理方式，能够有效地对相关文件进行各种处理。该系统还具备操作灵活性、外设支持良好等特点，是曾经比较流行的主流操作系统，在电磁法勘探仪器中风靡一时。目前在我国大型勘探设备V5—2000中仍旧作为主要控制系统。该系统在单任务环境下一般不支持网络，因此在数据传输以及处理上存在一定的弊端。

2.2.3 Windows CE操作系统电磁法勘探仪器中的应用

Windows CE操作系统具有一定的开放性及扩展性，能够根据实际需求进行升级处理，该系统能够在移动设备上使用，具有精简的界面，该系统对使用微软操作系统的用户来说并不陌生，能够在短时间内掌握，在普及上具有较强的使用性。相关设备只需要进行简单的编程就能引入该系统，在控制上具有较强的灵活性，因此在电磁法勘探仪器中的应用具备足够的条件。该系统在实时性上比其他系统有了革命性的提高，但其可靠性仍旧有待提高。

2.2.4 Linux操作系统电磁法勘探仪器中的应用

Linux操作系统最大的不同就是能够进行多任务处理，对任务的处理能够分时段进行，其独特的内核使其具备良好的定制特性。综合其优点来看，Linux操作系统具有较高的可靠性，移植难度较小。另外，Linux操作系统采用的是全开放源码，在使用过程中不需要缴纳费用，不存在任何侵犯版权的行为。但Linux操作系统并非实时操作系统，虽然目前在实时性方面不断进行改善，但仍旧存在一些不足，随着相关技术的不断发展，Linux操作系统必将在未来实现技术上的突破。

参考文献：

[1]仇洁婷. 嵌入式系统在电磁法勘探仪器中的应用概述[J]. 地球物理学进展.2011，4：746-753

[2]陈儒军. 嵌入式微处理系统在电磁法勘探仪器中的应用[J].科技苑.2012，5：87-89endprint