阅读说明：本技术 基于线阵探测器的高速大数据传输系统、方法、终端以及介质 (High-speed big data transmission system, method, terminal and medium based on linear array detector ) 是由 王�锋 方志强 陶晨斌 于 2020-09-14 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种基于线阵探测器的高速大数据传输系统、方法、终端以及介质,包括：控制模块,用于控制各模块工作；传送模块,用于传送所述待检测物体；射线源模块,用于根据射线控制指令向所述传送模块发出射线；探测模块,用于接收穿透在所述传送模块上移动的所述待检测物体的射线,并将其转换为由各数字信号首尾相接而成的数据信息；处理与显示模块,用于处理所述数据信息并进行显示。解决了现有技术中由于单块数采板的负载能力不足,部分探测板和数采板之间还采用总线模拟信号传输数据的模式,不利于系统的长期稳定性并增加了整机成本等问题,本申请可以有效的提高帧率,实现至少2m/s的传送带速度要求,提高了产品的竞争力；并且可以降低整机成本,降低系统集成的复杂度,提高整机系统的稳定性。(The application provides a high-speed big data transmission system, method, terminal and medium based on a linear array detector, comprising: the control module is used for controlling the work of each module; the transmission module is used for transmitting the object to be detected; the ray source module is used for emitting rays to the transmission module according to the ray control instruction; the detection module is used for receiving rays penetrating through the object to be detected moving on the transmission module and converting the rays into data information formed by connecting digital signals end to end; and the processing and display module is used for processing and displaying the data information. The problems that in the prior art, due to the fact that the load capacity of a single number of acquisition plates is insufficient, a bus analog signal data transmission mode is adopted between a part of detection plates and the number of acquisition plates, long-term stability of a system is not facilitated, the cost of the whole machine is increased and the like are solved, the frame rate can be effectively improved, the requirement of at least 2m/s for the speed of a conveying belt is met, and the competitiveness of a product is improved; and the cost of the whole machine can be reduced, the complexity of system integration is reduced, and the stability of the whole machine system is improved.)

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、““下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在通篇说明书中，当说某部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部分“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素，排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

目前，应用在安检机上的探测板都是探头(PD sensor)垂直分布的伪双能线阵探测。由于通道式安检机，如安检龙门或者L型安检类通道，其通道尺寸规格不一，所需要级联的探测板数目也不一样。同时，检测目标不同，如行包、集装箱、小车或者其它流水线式的检测类项目，所需要的传送带速度和像素尺寸要求也都不尽相同。

现如今市场上有一个统一的大趋势：一是需要线阵探测器可以最大限度的减少最小积分时间的限制，匹配高速的传输带，以此来提升检测效率；二是一块数采板需要增大负载探测板的数目，兼容不同探测通道宽度的要求，减少硬件配置，降低整机成本；三是在线阵探测器应用领域，越来越要求适配高帧率下的AI自动识别应用，提升识别效率，降低人工成本。因此，低速类，单块数采板负载量小的线阵探测器已经无法满足。

因此，本申请提供一种基于线阵探测器的高速大数据传输系统，解决现有技术中无法支撑更高传送速度的检测要求，单块数采板的负载能力不足，需要更多数采板进行外同步才能匹配，进一步增加了成本并降低了系统的稳定性，部分探测板和数采板之间还采用单端总线进行数据传输，更容易受到电磁环境的干扰，导致数据异常甚至探测器死机，并增加了整机成本；也不利于系统的长期稳定性以及探测板需要拨码排序或者最后一块探测板需要端接匹配电阻才能级联工作等问题，本申请可以有效的提高帧率，实现至少2m/s的传送带速度要求，提高了产品的竞争力；并且可以降低整机成本，降低系统集成的复杂度，提高整机系统的稳定性。

所述系统包括：

控制模块，用于控制各模块工作；

传送模块，连接所述控制模块，用于传送所述待检测物体；

射线源模块，连接所述控制模块，用于根据射线控制指令向所述传送模块发出射线；

探测模块，用于接收穿透在所述传送模块上移动的所述待检测物体的射线，并将其转换为由各数字信号首尾相接而成的数据信息；

处理与显示模块，连接所述探测模块，用于处理所述数据信息并进行显示。

下面以附图1为参考，针对本申请得实施例进行详细说明，以便本申请所述技术领域的技术人员能够容易地实施。本申请可以以多种不同形态体现，并不限于此处说明的实施例。

如图1所示，展示一实施例中基于线阵探测器的数据传输系统的结构示意图，所述系统包括：

所述控制模块11，用于控制各模块工作；

所述传送模块12，连接所述控制模块11，用于传送所述待检测物体；

所述射线源模块13，连接所述控制模块11，用于根据射线控制指令向所述传送模块发出射线；

所述探测模块14，用于接收穿透在所述传送模块上移动的所述待检测物体的射线，并将其转换为由各数字信号首尾相接而成的数据信息；

所述处理与显示模块15，连接所述探测模块14，用于处理所述数据信息并进行显示。

可选的，所述传送模块12在所述控制模块11的控制下使得所述待检测物体在所述传送模块12上移动；所述移动可以为保持不同速度或不同运动状态。优选的，所述传送模块12包括传送带，所述待检测物体在所述传送带上做匀速移。

可选的，当所述控制模块11检测到光障信号发生变化时，即向所述射线源模块发出射线控制指令。具体的，所述射线控制指令包括：射线发射指令以及射线关闭指令。

可选的，所述射线源模块13可以发射各个形状种类以及各强度的射线，优选的，所述射线源模块，释放出扇形X射线。

可选的，所述射线源模块13放置在可以照射在所述传送模块12上移动的所述待检测物体上，也就是说令所述射线可以穿所述待检测物体。

可选的，所述探测模块14放置在可以接收到来自待检测物体内部的射线的位置，以进行检测。

可选的，所述探测模块14包括：感应子模块，用于将每个周期采集到的射线分别转换为对应的模拟电信号；ASCI子模块，用于将当前周期的模拟电信号进行信号数字化转换并输出上一周期的数字信号；FPGA子模块，包括：包含多个层级的储存单元，用于接收所述上一周期的数字信号并逐级向前传输，直至传输至最后一级以达成各数字信号的首尾相接。

在一具体实施例中，在每个采集周期内，基于定制化设计的多通道高速采集芯片ASIC，PD sensor感应转换的模拟电信号在ASCI进行多通道高速A/D转换；ASCI在做积分放大的同时，将前一个周期的数字信号读出，在FPGA RAM里做缓存；各个探测板上的FPGA RAM将数字信号，逐级向前一级FPGA RAM传输，最后缓存至最后一级的FPGA RAM；当完成数据首尾拼接后，通过千兆以太网接口，完成数据的实时上传和显示；逐级同步向前一级传输方式，不但缩短了传输距离，而且更有利于控制信号在更高时钟频率的精准传输和控制，如图2所示为所述本实施例中探测模块的结构示意图。

可选的，所述ASCI子模块包括：复位单元，用于启动下一轮周期新的积分时序；CDS积分放大单元，用于将当前周期的感应模拟信号进行积分放大；多通道数据输出单元，用于在所述积分放大的同时，根据上一周期的积分放大结果进行信号转换，并输出上一周期的数字信号。也就是说，在每个积分周期内，都包括“清空复位-CDS方式积分放大-多通道高速(LVDS方式)数据读出”的信号调理流程；所有级联状态下的探测板，其前端的感应子模块上的每一个像素通道都是同步积分的。清空复位指令状态的改变即启动下一轮次新的积分时序，同时对上一次积分结果进行A/D转换和数字输出，如图3展示为所述ASCI子模块中的信号调理示意图以及图4展示为数据传输模式示意图。

可选的，所述ASCI子模块还包括：串行移位单元，用于将所述上一周期的数字信号向所述FPGA模块中的储存单元进行移位。

可选的，所述串行移位单元包括：串行移位寄存器。经过信号转换后的结果存于所述串行移位寄存器中，通过N个AD clock，移位到FPGA子模块中的存储单元中做缓存；因此，ASCI子模块出来的数据直接移位到FPGA子模块中的存储单元，基于空间换时间的原则，实现了数据输出和积分的并行操作。

可选的，所述FPGA子模块包括：一或多个接口单元，包括：用于接收控制信号以及数据的输出和/或输入指令。实现了复用的控制信号的长距离传输，保证了控制信号的质量，这也是数采板实现大负载的前提；同时，数据的输入和输出在一个指令下可以同时进行，基于空间换时间的原则，保证了数采板收到的所有数据，都是相邻最近一块探测板传递过来的，规避了远距离传输技术的风险和缺点(耗时长，控制信号的时钟频率低，抗干扰差)。同时，对于通道数相同的探测板，其硬件设计是完全一致的，即在串接探测板以构成较长线阵时，各个探测板可以互相替换，便于整机集成和返修。

可选的，所述每个探测模块14的Link接口为两个，数据的输入和输出在一个指令下可以同时进行，还可以互相复用所属控制信号，如图5所示，为各探测模块的控制指令信号和数字数据通道的传递示意图。

可选的，所述探测模块还包括：LVDS信号线模块，包括：一或多个LVDS管脚，连接所述FPGA子模块，用于对FPGA子模块中拆分的多段数据进行并行传输。每块探测板的数据量是一样且一定的，传输方式是每个数据按照串行的方式往前传的原则；本发明通过先拆分数据，拆分成N段相等数据，经过多对LVDS实现N段数据的并行传输，如图6所示为本实施例中高速LVDS数据传输示意图；基于空间换时间的原则，通过增多LVDS管脚数的方式，实现更少的传输时间；LVDS管脚信号不但存在于ASIC子模块中，也存在于各个Link接口单元上，对接FPGA管脚。

可选的，所述探测模14块为线阵探测器。

以下结合具体实施例对所述系统进行描述。

实施例1：应用于X射线线阵探测器的数据传输系统。所述系统包括：

控制模块，用于控制各模块工作；

传送带，连接所述控制模块，用于传送所述待检测物体；

X射线源，连接所述控制模块，用于根据射线控制指令向所述传送带发出X射线；

X射线线阵探测器，用于接收穿透在所述传送带上移动的所述待检测物体的X射线，并将其转换为由各数字信号首尾相接而成的数据信息；

PC与显示器，连接所述探测器，用于处理所述数据信息并进行显示。

控制模块控制传送带，使得被检测物体在传送带上匀速移动，当光障信号发生变化，控制模块控制X射线源发出X射线，当X射线穿透被检测物体达到X射线线阵探测器后，携带物体内部信息的X光被探测器按照逐行扫描方式接收、转换成电信号，数据的采集和传输系统实现与PC的交互，完成图像的后处理和实时滚动显示；为了完整地拼接处图像，探测单元在探测方向是首尾相连的，X射线成像区域的速度与X射线线阵探测器的积分时间保持一致的，即传送带速度与X射线线阵探测器的扫描速度必须相匹配，需符合如下公式：

其中，V是传送带速度，D是像素间隔，N是像素合并个数(一般为1)，T是积分时间，M是放大倍数(一般是1～2之间)。

但是，当V很大时，即传送带速度变大，则T会相应地变小，即要求X射线线阵探测器的扫描帧率变高；采用定制化设计的ASIC，其内部含多个ADC模块，通过积分时序电路，并行执行积分放大和A/D转换动作，实现多通道高速采集；在执行当前帧的积分放大时，前一帧的数字信号会被同时读出，通过多对LVDS信号线，高速地移位至FPGA RAM中。这种时序工作流方式，不但保证了每一块探测板上的像素单元，可以同步采集移动的物体信息，防止图像畸变，而且可以通过ASIC内部的高数据时钟频率，实现更小的移位耗时，保证小积分周期下足够稳定的X射线能量响应。

在下一个积分周期来临之前，需要将各级探测板中缓存在FPGA内的数字信号汇总到数采板上的FPGA内进行图像拼接和打包上传上位机软件进行实时显示；通过控制信号的同步下发到每一块探测板上，实现数据往前一级传输，从数据输出端引入到前一级探测板的数据输入端，即通过多对LVDS信号线，实现相邻两个FPGA间的数据互相传递；该方案在超高时钟频率的控制信号作用下，辅以多对LVDS信号线，实现了空间换时间的目的，进一步压缩了传输耗时，且数据传输稳定、可靠。

当一帧的数据都汇总到数采板的FPGA时，FPGA完成数据拼接，此时，利用FPGA的RAM缓存空间，可以进行多帧缓存，以此来匹配千兆以太网的大带宽，充分利用千兆以太网接口实现数字信号的高速上传，多帧上传方案，也在一定程度上压缩了一个扫描周期内的非积分耗时，同时，也减少了FPGA与上位机软件进行数据交互的次数，降低对工控机配置的要求。

与上述实施例原理相似的是，本申请提供一种基于线阵探测器的高速大数据传输方法，应用于基于线阵探测器的高速大数据传输系统，所述系统包括：控制模块，用于控制各模块工作；传送模块，用于传送所述待检测物体；射线源模块，用于根据射线控制指令向所述传送模块发出射线；所述方法的步骤如下：

接收穿透在所述传送模块上移动的所述待检测物体的射线；

将所述射线转换为由各数字信号首尾相接而成的数据信息。

以下结合附图提供具体实施例：

如图7所示展示本申请实施例中的一种基于线阵探测器的高速大数据传输方法的流程示意图。

所述方法包括：

S701：接收穿透在所述传送模块上移动的所述待检测物体的射线。

可选的，传送模块在接收到传送控制指令时，令所述待检测物体在所述传送模块上移动，当光障信号发生变化时，所述控制模块令所述射线源发出射线，接收到携带物体内部信息的射线。

S702：将所述射线转换为由各数字信号首尾相接而成的数据信息。

可选的，将每个周期采集到的射线分别转换为对应的模拟电信号；将当前周期的模拟电信号进行信号数字化转换并输出上一周期的数字信号；接收所述上一周期的数字信号并逐级向前传输，直至传输至最后一级以达成各数字信号的首尾相接。

可选的，在每个采集周期内，基于定制化设计的多通道高速采集芯片ASIC，PDsensor感应转换的模拟电信号在ASCI进行多通道高速A/D转换；ASCI在做积分放大的同时，将前一个周期的数字信号读出，在FPGA RAM里做缓存；各个探测板上的FPGA RAM将数字信号，逐级向前一级FPGARAM传输，最后缓存至最后一级的FPGA RAM；当完成数据首尾拼接后，通过千兆以太网接口，完成数据的实时上传和显示；逐级同步向前一级传输方式，不但缩短了传输距离，而且更有利于控制信号在更高时钟频率的精准传输和控制。

可选的，启动下一轮周期新的积分时序；将当前周期的感应模拟信号进行积分放大；在所述积分放大的同时，根据上一周期的积分放大结果进行信号转换，并输出上一周期的数字信号；也就是说，在每个积分周期内，都包括“清空复位-CDS方式积分放大-多通道高速(LVDS方式)数据读出”的流程；所有级联状态下的探测板，其前端的感应子模块上的每一个像素通道都是同步积分的。清空复位指令状态的改变即启动下一轮次新的积分时序，同时对上一次积分结果进行A/D转换和数字输出。

可选的，所述上一周期的数字信号向上一级FPGA的储存单元进行移位。

可选的，所述上一周期的数字信号通过串行移位寄存器向上一级FPGA的储存单元进行移位。经过信号转换后的结果存于所述串行移位寄存器中，通过N个AD clock，移位到FPGA子模块中的存储单元中做缓存；因此，ASCI子模块出来的数据直接移位到FPGA子模块中的存储单元，基于空间换时间的原则，实现了数据输出和积分的并行操作。

可选的，通过一或多个接口单元接收控制信号以及数据的输出和/或输入指令。实现了复用的控制信号的长距离传输，保证了控制信号的质量，这也是数采板实现大负载的前提；同时，数据的输入和输出在一个指令下可以同时进行，基于空间换时间的原则，保证了数采板收到的所有数据，都是相邻最近一块探测板传递过来的，规避了远距离传输技术的风险和缺点(耗时长，控制信号的时钟频率低，抗干扰差)。同时，对于通道数相同的探测板，其硬件设计是完全一致的，即在串接探测板以构成较长线阵时，各个探测板可以互相替换，便于整机集成和返修。

可选的，通过一或多个LVDS管脚，对拆分的多段数据进行并行传输。每块探测板的数据量是一样且一定的，传输方式是每个数据按照串行的方式往前传的原则；本发明通过先拆分数据，拆分成多段相等数据，经过多对LVDS实现多段数据的并行传输；基于空间换时间的原则，通过增多LVDS管脚数的方式，实现更少的传输时间；LVDS管脚信号不但存在于ASIC子模块中，也存在于各个Link接口单元上，对接FPGA管脚。

如图8所示，展示本申请实施例中的基于线阵探测器的高速大数据传输终端80的结构示意图。

所述基于线阵探测器的高速大数据传输终端80包括：存储器81及处理器82所述存储器81用于存储计算机程序；所述处理器82运行计算机程序实现如图1所述的基于线阵探测器的数据传输方法。

可选的，所述存储器81的数量均可以是一或多个，所述处理器82的数量均可以是一或多个，图8中均以一个为例。

可选的，所述基于线阵探测器的高速大数据传输终端80中的处理器82会按照如图7述的步骤，将一个或多个以应用程序的进程对应的指令加载到存储器81中，并由处理器82来运行存储在存储器81中的应用程序，从而实现如图7所述基于线阵探测器的数据传输方法中的各种功能。

可选的，所述存储器81，可能包括但不限于高速随机存取存储器、非易失性存储器。例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备；所述处理器81，可能包括但不限于中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可选的，所述处理器82可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

本申请还提供计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序运行时实现如图7所示的基于线阵探测器的数据传输方法。所述计算机可读存储介质可包括，但不限于，软盘、光盘、CD-ROM(只读光盘存储器)、磁光盘、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、磁卡或光卡、闪存、或适于存储机器可执行指令的其他类型的介质/机器可读介质。所述计算机可读存储介质可以是未接入计算机设备的产品，也可以是已接入计算机设备使用的部件。

综上所述，本申请基于线阵探测器的高速大数据传输系统、方法、终端以及介质，解决了解决现有技术中无法支撑更高传送速度的检测要求，单块数采板的负载能力不足，需要更多数采板进行外同步才能匹配，进一步增加了成本并降低了系统的稳定性，部分探测板和数采板之间还采用总线单端传输数据的模式，更容易受到电磁环境的干扰，导致数据异常甚至探测器死机，并增加了整机成本；也不利于系统的长期稳定性以及探测板需要拨码排序或者最后一块探测板需要端接匹配电阻才能级联工作等问题，本申请可以有效的提高帧率，实现至少2m/s的传送带速度要求，提高了产品的竞争力；并且可以降低整机成本，降低系统集成的复杂度，提高整机系统的稳定性。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。