[發明專利]一種單芯電纜數據傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 201510083264.2
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104618086B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 劉金清;魏贊慶;張菊茜;許磊;付國奇;雷北平
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: H04L5/16
• 分類號: H04L5/16;H04L27/18;E21B47/12
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 惠磊;曲鵬

本發明公開了一種單芯電纜數據傳輸系統及方法，包括：下行數據傳輸模塊對地面下發的控制命令進行濾波、增益調制、模擬/數字A/D變換。井下儀器控制模塊將下行數據傳輸模塊處理后的控制命令進行解調，然后采用半雙工模式，通過CAN總線將該命令發送給井下儀器；并且采集井下儀器數據，將該數據發送給上行數據傳輸模塊。上行數據傳輸模塊將采集的井下儀器數據，采用分時隙傳輸結構，調制為8移相鍵控8PSK數字信號，同時產生一個同步信號；將8PSK數字信號和同步信號經過D/A變換、帶通濾波、頻率補償及低通濾波后疊加到一起傳輸給單芯電纜。通過本發明的方案，能夠在對電纜要求不高的情況下實現單芯測井電纜中數據的高速傳輸。

技術領域

本發明涉及單芯電纜測井技術，尤其涉及一種單芯電纜數據傳輸系統及方法。

背景技術

目前油田套管井測井技術大部分采用單芯電纜測井，但是由于單芯電纜的傳輸特性差，如可用帶寬窄、帶內不平坦(高頻端衰減遠遠大于低頻端)，并且不同的電纜傳輸特性也有很大的不同。另外，在傳輸數據信號的同時需要向井下儀器提供電源，儀器噪聲系數的增加，如何實現數據的快速傳輸是一個技術難題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種單芯電纜數據傳輸系統及方法，能夠在對電纜的要求不高的情況下，實現在單芯測井電纜數據的高速傳輸。

為了達到上述目的，本發明提出了一種單芯電纜數據傳輸系統，該系統包括：下行數據傳輸模塊、井下儀器控制模塊、上行數據傳輸模塊。

下行數據傳輸模塊，用于對地面下發的包括控制命令的下行數據進行濾波、增益調制、模擬/數字A/D變換。

井下儀器控制模塊，用于將下行數據傳輸模塊處理后的控制命令進行解調，并采用半雙工模式，通過CAN總線將控制命令發送給井下儀器；并且采集井下儀器數據，將井下儀器數據發送給上行數據傳輸模塊進行處理。

上行數據傳輸模塊，用于將井下儀控制模塊采集的井下儀器數據，采用分時隙傳輸結構，調制為8移相鍵控8PSK數字信號，同時產生一個同步信號；將8PSK數字信號和同步信號經過數字/模擬D/A變換、帶通濾波、頻率補償以及低通濾波后疊加到一起傳輸給單芯電纜。

優選地，下行數據傳輸模塊，包括依次連接的第一濾波單元、A/D數據轉換單元和第一數據處理現場可編程門陣列FPAG芯片。

第一濾波單元，包括依次連接的第一二階壓控低通濾波器、第二二階壓控低通濾波器、二階高通濾波器，負反饋放大電路。

第一二階壓控低通濾波器和第二二階壓控低通濾波器，用于對下行數據進行連續兩次低通濾波；二階高通濾波器，用于對低通濾波后的下行數據進行一次高通濾波；負反饋放大電路，用于將濾波后的下行數據進行放大后輸出給A/D數據轉換單元。

A/D數據轉換單元，用于接收調制輸出電路發送的下行數據，對下行數據進行A/D變換，獲得下行數據的數字信號。

第一數據處理FPAG芯片，用于采集A/D數據轉換單元輸出的下行數據的數字信號，并對數字信號進行高階帶通數字濾波，將濾波后的數字信號進行遲滯比較，并將遲滯比較后的數字信號轉化為帶寬為第一波特率的通用異步接收/發送UART信號發送給井下儀器控制模塊。

優選地，井下儀器控制模塊包括單片機和CAN驅動器。

單片機，通過雙向數據總線與第一數據處理FPAG芯片相連，用于接收第一數據處理FPAG芯片發送的UART信號。

單片機，還通過CAN總線與CAN驅動器連接，用于通過CAN總線和CAN驅動器向井下儀器發送控制命令，控制井下儀器收到控制命令后按照預先約定的數據量將井下儀器數據發送給CAN驅動器，并從CAN驅動器接收井下儀器數據。