[發明專利]一種井下地面抗干擾遠距離通信方法

有效

• 申請號: 201811530112.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109450558B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 臧偉;李瑾;李志強
• 申請（專利權）人: 常州艾控智能儀表有限公司
• 主分類號: H04B14/02
• 分類號: H04B14/02;H04L1/00;E21B47/12
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本發明公開了一種井下地面抗干擾遠距離通信方法，采用對電流環的電流幅度進行編碼調制，將井下儀表和地面設備間的通訊協議幀進行編碼并調制到不同的電流幅度上，實現井下和地面的通信；同時采用2級差錯校驗，確保數據解調時對每個電流幅度所對應的編碼進行校驗，而且組幀恢復數據時對整個數據幀也進行差錯校驗，保證了井下和地面通信數據的完整性和正確性；此外，電流環路具有干擾檢測功能，通過檢測干擾的特征頻率，在數據采樣時，自動調整相應的數字濾波器參數，在解調前濾除干擾。

技術領域

本發明涉及一種井下地面抗干擾遠距離通信方法。

背景技術

如圖1所示，常用的井下與地面通信方式，井下儀表如井下壓力計、測井儀表或設備等，與地面設備間的數據通信，通常存在2個問題需要解決：

1.干擾的問題，當井下存在電泵等大功率動力設備時，由于井下儀表和地面設備間的通信電纜和動力電纜平行走線并且靠得很近，甚至就在同一根電纜中，因此井下儀表和地面設備間的通信很容易受到干擾的影響，而導致通信不穩定甚至通信中斷，井下儀表和地面設備失聯；

2.通信距離問題，隨著油氣井井深的不斷加大，通信電纜的分布電容也不斷加大，分布電容的增大會嚴重限制通信電纜的帶寬，導致常規的數字通信或者采用較高載波頻率調制的通信方式的通信速率嚴重受限甚至無法通信。

由于電流環對于干擾噪聲不敏感，也不受通信電纜分布電容的影響，以電流為載體來進行數據傳輸可以有效地解決上述的兩個問題，實現在惡劣工業環境下的可靠傳輸。但是常規的4～20mA電流環只能實現單參數單向的數據傳輸，無法滿足多參數、雙向數據通信的需求。基于4～20mA的HART協議雖然解決了多參數、雙向數據通信的問題，但是由于調制載波頻率很低且調制幅度很小，通信速率和通信距離都受限，無法滿足深井井下儀表及地面設備間的雙向多參數通信的需求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種對電流環的電流幅度進行編碼調制，將井下儀表和地面設備間的通訊協議幀進行編碼并調制到不同的電流幅度上，實現井下和地面的通信的井下地面抗干擾遠距離通信方法。

實現本發明的技術方案如下

一種井下地面抗干擾遠距離通信方法，包括如下步驟，

步驟一，對電流環的電流幅度進行編碼調制，即將一段區間內的電流幅度分成若干等份，將若干等份的電流幅度進行6位二進制編碼；

步驟二，對井下儀表和地面設備間的通訊協議幀進行編碼并調制到不同的電流幅度上；井下與地面之間的通信幀有n個字節組成，其中最后2個字節為每一幀的CRC校驗字節，用于進行該幀的差錯校驗；將上述電流幅度進行編碼調制輸出，步驟如下：

S1，將通信幀的每個字節拆分為高半字節與低半字節，各4位；

S2，在各個半字節后面添加1位標志位，“1”表示該半字節是高半字節，“0”表示該半字節是低半字節；

S3，再增加奇偶校驗位，構成6個比特的半字節傳輸編碼；

步驟三，電流環上的驅動輸出，先輸出一個標志電流，表示每個半字節編碼電流輸出的開始，后面緊跟著輸出上述的高半字節編碼對應的電流值，再輸出該標志電流，再輸出低半字節編碼對應的電流值；如此循環往復，直至整個一幀全部傳輸完成，以實現井下與地面的通信。

上述電流輸出的方式變化，即選用一個定電流值作為單個字節開始的標志電流，后面連續輸出高半字節和低半字節對應的電流值。

電流輸出的方式變化，高半字節與低半字節的編碼只增加1位奇偶校驗bit，即5位編碼；