淺地層剖面儀CAP6600數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)升級(jí)

中國(guó)海洋大學(xué)船舶中心　黃　磊　李　巖

淺地層剖面儀CAP6600數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)升級(jí)

中國(guó)海洋大學(xué)船舶中心黃磊李巖

對(duì)CAP6600主控單元進(jìn)行分解，提升系統(tǒng)運(yùn)行、反饋速度，加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸速度和安全保障，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量擴(kuò)充和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移研發(fā)，使其跨越同時(shí)代產(chǎn)品存儲(chǔ)技術(shù)禁錮。

淺地層剖面儀；存儲(chǔ)系統(tǒng)；升級(jí)

筆者2002年投入CAP6600淺地層剖面儀安裝、調(diào)試、使用維護(hù)等工作，已歷十三春秋。CAP6600系統(tǒng)至今工作正常，但其主控單元的存儲(chǔ)系統(tǒng)面對(duì)信息爆炸的時(shí)代更迭已不堪重負(fù)，其存儲(chǔ)能力、擴(kuò)容范圍、數(shù)據(jù)傳輸速度和基于數(shù)據(jù)安全考量的轉(zhuǎn)移操作等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于當(dāng)今主流型號(hào)設(shè)備。僅僅基于存儲(chǔ)系統(tǒng)落后的更新?lián)Q代顯然是對(duì)現(xiàn)有資源的極大浪費(fèi)，故對(duì)其主控單元進(jìn)行分解，參考當(dāng)前同類產(chǎn)品核心存儲(chǔ)技術(shù)，開展二次研發(fā)，提升系統(tǒng)運(yùn)行、反饋速度，加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸速度和安全保障，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量擴(kuò)充和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移研發(fā)，使其跨越同時(shí)代產(chǎn)品存儲(chǔ)技術(shù)禁錮。

圖1　

CAP6600存儲(chǔ)技術(shù)采用寬帶式存儲(chǔ)技術(shù)，最大數(shù)據(jù)傳輸速度提升空間有限，單純以當(dāng)前存儲(chǔ)技術(shù)水平要求該系統(tǒng)更新?lián)Q代確也無可厚非，但從現(xiàn)有資源綜合利用開發(fā)角度看，對(duì)該系統(tǒng)的分解式研發(fā)改造無疑是最佳途徑。CAP6600數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)主控單元為基于PC的工作站，內(nèi)含雙DSP通道、16位A/D采集卡，發(fā)射速率15cast/s，脈沖長(zhǎng)度5～50ms，Hardware增益、雙階段TVG、門限增益控制，寬帶式存儲(chǔ)技術(shù)，最大數(shù)據(jù)傳輸速度為2.73～5MB/s，數(shù)據(jù)資料輸出為打印輸出和光盤刻錄。

該工作站無論是數(shù)據(jù)傳輸還是存儲(chǔ)空間擴(kuò)容能力都已處于當(dāng)時(shí)的瓶頸階段，現(xiàn)階段大量的數(shù)據(jù)交匯和數(shù)據(jù)流的調(diào)控已不是其所能及的了（數(shù)據(jù)交換引起的外接設(shè)備不兼容情況屢見不鮮），但就數(shù)據(jù)獲取層面來看該設(shè)備采用的是當(dāng)前主流的ChirpⅡ多頻混合技術(shù)，仍可滿足工作需求，只是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移、保存等工作遭遇極大挑戰(zhàn)。

CAP6600淺地層剖面儀由三部分組成：

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)；（2）控制發(fā)射系統(tǒng)；（3）水下?lián)Q能器陣列。

圖2　

控制發(fā)射系統(tǒng)激活水下?lián)Q能器陣列，水下?lián)Q能器陣列向鉛直方向發(fā)射大功率低頻脈沖的聲波，抵達(dá)水底時(shí)，部分反射，部分向地層深處傳播，由于地層結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)接收到回波信號(hào)的時(shí)間和強(qiáng)度也不同，通過對(duì)回波信號(hào)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(jié)構(gòu)。剖面結(jié)構(gòu)依據(jù)反射信號(hào)強(qiáng)弱，用像素點(diǎn)的灰度強(qiáng)弱來反映，像素點(diǎn)組合形成圖像。這種圖像受控制發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射頻率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的接收頻率等多種因素影響，其存儲(chǔ)容量及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率引起的外接設(shè)備（定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)交互等）無法兼容情況日益嚴(yán)重，對(duì)CAP6600數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的升級(jí)改造已刻不容緩。

CAP6600數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)由兩部分組成：

（1）基于PC的工作站；

（2）數(shù)據(jù)交互及增益門限控制單元。

上行數(shù)據(jù)交互速率基于硬件限制，囿于480MB/s的速率范圍，故升級(jí)改造重點(diǎn)放在基于PC的工作站軟硬件系統(tǒng)上。對(duì)CAP6600主控單元進(jìn)行分解，單獨(dú)設(shè)計(jì)其數(shù)據(jù)交換中心，既進(jìn)行數(shù)據(jù)流調(diào)控，又接受外部數(shù)據(jù)反饋，同時(shí)完成數(shù)據(jù)外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)，即當(dāng)前主流工作站的數(shù)控中心。其終極目標(biāo)為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)單播、集成及數(shù)據(jù)流調(diào)控。本研究著眼于第三代數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)技術(shù)，兼顧C(jī)AP6600主控單元穩(wěn)定性能，在保證現(xiàn)有系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次研發(fā)和升級(jí)改造。主旨仍堅(jiān)持現(xiàn)有超頻性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟的PATA并行接口總線技術(shù)和ATA/133數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范，即理論傳輸速率控制在133MB/s以內(nèi)，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(yàn)空間和散熱能力。CAP6600主控單元以IDE接口與數(shù)據(jù)交換中心聯(lián)通，即實(shí)現(xiàn)了原存儲(chǔ)系統(tǒng)外置，既擴(kuò)展了試驗(yàn)空間又沖淡了散熱等外部影響因素。數(shù)據(jù)交換中心內(nèi)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(shù)據(jù)校驗(yàn)和支持熱插拔。

圖3　

如圖3所示，保留CAP6600實(shí)時(shí)打印功能，在局域網(wǎng)安全軟件監(jiān)控下進(jìn)行數(shù)據(jù)流調(diào)控，以保證局域網(wǎng)單播和數(shù)據(jù)交換同時(shí)進(jìn)行，并對(duì)二者進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，提高數(shù)據(jù)安全性可靠性。數(shù)據(jù)交換中心在驗(yàn)證局域網(wǎng)單播數(shù)據(jù)可靠性的同時(shí)，擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)分流及轉(zhuǎn)移等職責(zé)，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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互和圖形處理，在加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)，可以把處理過的數(shù)據(jù)圖示標(biāo)識(shí)等實(shí)時(shí)反饋回主控單元，強(qiáng)化流式作業(yè)和實(shí)時(shí)成圖能力，提高人機(jī)交互界面的利用率。

數(shù)據(jù)交換中心采用超頻性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟的PATA并行接口總線技術(shù)和ATA/133數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范與主控單元完成數(shù)據(jù)交互，獨(dú)立供電支持內(nèi)部SATA串行接口和IDE接口，實(shí)現(xiàn)原有限對(duì)外端口的存儲(chǔ)系統(tǒng)外置，擴(kuò)展了數(shù)據(jù)交互端口和人機(jī)交互界面，又弱化了內(nèi)部散熱對(duì)主控單元的影響。這種實(shí)時(shí)流式傳輸可保證主控單元信號(hào)帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，對(duì)局域網(wǎng)單播內(nèi)容進(jìn)行快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的地層、底質(zhì)影像，可保持流媒體的不間斷，并保證文件傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

CAP6600數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)升級(jí)是對(duì)現(xiàn)有資源的整合再利用，實(shí)現(xiàn)國(guó)有資產(chǎn)增值，同時(shí)強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)研發(fā)能力，節(jié)省設(shè)備更迭資金；是把信息技術(shù)融入海洋調(diào)查實(shí)際工作需求，加快相關(guān)產(chǎn)業(yè)成型的勇敢嘗試；是提升海洋信息技術(shù)水平，完善數(shù)字化海洋宏圖規(guī)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(xué)本科，實(shí)驗(yàn)師，東方紅2船實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，主要從事海洋調(diào)查及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)工作。