[發明專利]用于遠程電子器件的電力和通信

無效

• 申請號: 201180050772.0
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN103339870A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: P·霍克雷
• 申請（專利權）人: 卡姆肯石油有限公司
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04L12/10;H04L25/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 葉勇

背景技術

在石油工業以及其它類似的工業中，有時要求遠距離從任何現有的電力源操作設備。這意味著電力和通信必須分別通過電纜或無線電鏈接被配置。由于長電纜具有高的成本并且還具有導致高的電壓降的高電阻，這意味著設備起作用需要非常高的電壓，因此，這是有問題的。由于長導線的電阻，通信也存在問題。

一種替代性方法是在本地用電池向器件供電，但是，由于高溫下的電力泄漏和性能衰減，電池的電力輸出趨于削弱。

當前很少有供電器件被部署到井下環境中，但是，已通過以下的方式解決了以上的問題：

1.使用高電壓以克服電纜的電阻，以給予井下器件足夠的電力；

2.通過板上電池向僅短期部署或者僅“一步”操作的系統供電，但是這些系統在較高的溫度條件下會劣化。

發明內容

本發明提供一種用于部署于遠程位置的電子器件，該電子器件包括：

用于通過兩個電氣耦合與遠程電源和通信組件連接的兩個主器件端子；

具有兩個電力輸入端子的電力存儲裝置；

具有兩個器件通信端子的器件通信裝置；

用于選擇性連接兩個電力輸入端子中的每一個或兩個器件通信端子中的每一個與各主器件端子之一的器件開關裝置；和

用于控制開關裝置的操作的器件控制器。

器件因此能夠在其電力存儲裝置中接收用于存儲的電力，并且通過用于兩種功能的電氣耦合接收和/或發送用于其通信裝置的通信信號。這提供幾種優點，在后面討論這些優點。

優選地，器件的電力存儲裝置包含電容型電力存儲裝置。

器件控制器可包含用于監視主器件端子兩端的電壓的傳感器，使得器件控制器被配置為當主器件端子兩端的電壓低于預定的閾值時導致開關裝置從主器件端子斷開電力輸入端子。以這種方式，器件能夠檢測操作的電力供給階段什么時候停止并且作為響應從主器件端子斷開器件的電力輸入端子。

優選地，在器件通信端子之間耦合過電壓保護裝置。這避免例如在損失器件的開關裝置與相關的控制器之間的同步化的情況下損傷器件的通信電路。例如，可以以連接于器件通信端子兩端的齊納二極管的形式實現這一點。

在優選的應用中，器件可適于加入部署于井中的油管柱中。

本發明還提供一種具有用于通過兩個電氣耦合與遠程電子器件連接的兩個主組件端子的電源和通信組件，該電源和通信組件包括：

具有兩個電力輸出端子的電源；

具有組件通信端子的組件通信裝置；

用于選擇性連接兩個電力輸出端子中的每一個或兩個組件通信端子中的每一個與各主組件端子的組件開關裝置；和

用于控制開關裝置的操作的組件控制器。

根據另一方面，本發明提供組合的以上限定的電源和通信組件與電子器件，其中，各主組件端子通過相應電氣耦合與相應主器件端子之一連接。

從遠程器件送回組件的信號可包含諸如通過器件上的一個或多個傳感器取得的測量的遙測數據。

電源和通信組件、遠程電子器件和/或包含組件和器件的組合可包含用于將存儲于在組件與器件之間延伸的電氣耦合中的電荷放電的放電裝置。

并且，提供一種這種組合的操作方法，該方法包括以下的步驟：

通過電氣耦合將電力從電源傳送到電力存儲裝置；

切換組件與器件開關裝置，使得組件通信裝置通過電氣耦合與器件通信裝置連接；和

通過電氣耦合從組件向器件發送控制信號。

方法優選包括在電力傳送步驟之后和切換步驟之前將存儲于電氣耦合中的電荷放電的步驟。

方法還包括監視主器件端子兩端的電壓并且當主器件端子兩端的電壓低于預定的閾值時從主器件端子斷開電力輸入端子的步驟。

電力和通信組件的主器件端子可與多個遠程電子器件電氣耦合。組件通信裝置可被配置為通過識別分配來自組件的隨后的信號的器件中的選擇的一個的組件通信端子傳送信號。

以這種方式，可以使用一對電氣耦合以尋址幾個遠程器件。在這種配置中，可以適當地首先至少部分地將器件充電，使得可以激活板上電子。組件可然后關于接收通信向器件傳送識別些器件中的一個或多個的信號。組件開關裝置然后耦合其電力輸出端子與主組件端子，并進一步使選擇的器件（多個器件）充電。一旦完成的階段，組件就然后重新連接其通信端子與主組件并然后向選擇的器件傳送通信信號。

各遠程器件被配置為在該次序中適當地關于從組件接收電力或指令或向組件傳送響應在其電力和通信模式之間切換。

另外，本發明提供與多個電子器件組合的組件的操作方法，該方法包括以下的步驟：