在測井井下儀器總線中使用的通信系統和通信方法
2023-06-05 03:11:56 1
專利名稱：在測井井下儀器總線中使用的通信系統和通信方法
技術領域：
本發明涉及通信系統和通信方法，特別是涉及在測井井下儀器總線中使用的通信系統和通信方法。
背景技術：
地球物理測井或石油測井簡稱為測井，是利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數的方法，屬於應用地球物理方法(包括重、磁、電、震、測井)之一。一般按所探測的巖石物理性質或探測目的可分為電法測井、聲波測井、放射性測井、地層傾角測井、氣測井、地層測試測井、鑽氣測井等。把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理製造的各種測井儀器，由測井電纜下入井內，使地面電測儀可沿著井筒連續記錄隨深度變化的各種參數。通過表示這類參數的曲線，來識別地下的巖層，如油、氣、水層、煤層、金屬礦床等。目前，測井井下儀器總線中通常採用CAN總線、1553總線和RS485總線技術等等。這些技術存在著如下缺點，如各個儀器需要次序設置，對研發測試造成很大不便，對上井的應用人員要求也很高；與地面系統耦合度太高，所有數據報文由地面設備整合，增加新的儀器都需要對地面控制設備重新開放；目前以此基礎開發的設備流量小，只有幾十K到上百K的速度，不能支持新一代的測井儀器；系統架構造成整個測井系統的軟體架構耦合度非常高，新的儀器增加導致網管軟體大幅修改；現在做儀器的廠家非常多，如果新儀器要加入到此架構中，儀器的修改幅度非常大，工作量非常大。
發明內容
本發明是為了解決上述問題而做出的，其目的在於提供一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統和通信方法，其可簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化，並建立總線數據傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去，並且簡化測井系統的開發、調試和應用，提高總線系統的速度。本發明為了達到上述目的的至少之一，其第一方案是一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統，其具備同軸電纜和位於井下的測井儀器，其特徵在於，所述通信系統還包括中央處理器、連接於所述中央處理器上的乙太網晶片、以及連接於所述乙太網晶片與所述同軸電纜之間的同軸電纜晶片，在所述乙太網晶片從所述中央處理器接收到發送報文時，所述乙太網晶片通過調用所述同軸電纜晶片將所述發送報文發送到所述同軸電纜上，在所述同軸電纜晶片探測到所述同軸電纜上有屬於或發送給自身的數據報文時，將該數據報文接收並發送到所述乙太網晶片，所述乙太網晶片將所述數據報文傳送到所述中央處理器，所述中央處理器、所述乙太網晶片和所述同軸電纜晶片設置在所述測井儀器中，或者是所述中央處理器、所述乙太網晶片和所述同軸電纜晶片做成為獨立於所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜上。此外，優選在上述第一方案中，所述發送報文和所述數據報文均符合IEEE 802. 3協議。此外，優選在上述第一方案中，所述乙太網晶片實現IEEE 802. 3邏輯鏈路層協議，所述同軸電纜晶片實現IEEE 802. 3媒介訪問控制層協議。此外，優選在上述第一方案中，所述測井儀器的數目為多個，各個所述測井儀器利用軟體開發成獨立的網絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網。進而，所述軟體的架構是在TCP/IP架構上開發應用程式的。此外，優選在上述第一方案中，所述通信系統使用TCP/IP協議，能和任何網絡設備對接。此外，優選在上述第一方案中，所述通信系統能整個直接掛接到網際網路上，通過TCP/IP協議直接進行操作和控制。
此外，優選在上述第一方案中，所述測井儀器能夠被進行遠程測試、控制和維護。另外，本發明的第二方案是一種在測井井下儀器總線中使用的通信方法，其特徵在於，所述通信方法包括報文發送過程和報文接收過程，所述報文發送過程具備如下步驟與中央處理器連接的乙太網晶片從所述中央處理器接收發送報文的步驟；以及所述乙太網晶片通過調用連接於所述乙太網晶片的同軸電纜晶片，將所述發送報文發送到連接於所述同軸電纜晶片的所述同軸電纜上的步驟，所述報文接收過程具備如下步驟所述同軸電纜晶片探測在所述同軸電纜上是否有屬於或發送給自身的數據報文的步驟；在所述同軸電纜晶片探測到有所述數據報文時，將該數據報文接收並發送到所述乙太網晶片的步驟；以及所述乙太網晶片將所述數據報文傳送到所述中央處理器中的步驟，其中，所述中央處理器、所述乙太網晶片和所述同軸電纜晶片設置在位於井下的測井儀器中，或者是所述中央處理器、所述乙太網晶片和所述同軸電纜晶片做成為獨立於所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜上。此外，優選在上述第二方案中，所述發送報文和所述數據報文均符合IEEE 802. 3協議。此外，優選在上述第二方案中，所述乙太網晶片實現IEEE 802. 3邏輯鏈路層協議，所述同軸電纜晶片實現IEEE 802. 3媒介訪問控制層協議。此外，優選在上述第二方案中，所述測井儀器的數目為多個，各個所述測井儀器利用軟體開發成獨立的網絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網。進而，所述軟體的架構是在TCP/IP架構上開發應用程式的。此外，優選在上述第二方案中，用於執行所述通信方法的通信系統使用TCP/IP協議，能和任何網絡設備對接。此外，優選在上述第二方案中，用於執行所述通信方法的通信系統能整個直接掛接到網際網路上，通過TCP/IP協議直接進行操作和控制。此外，優選在上述第二方案中，對所述測井儀器進行遠程測試、控制和維護。根據本發明，能簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化，並建立總線數據傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去，並且簡化了測井系統的開發、調試和應用，大大提高了總線系統的速度。本發明的上述和其他目的、特徵以及優點，根據與附圖關聯理解的有關本發明的如下的詳細說明就會變得更清楚了。
圖I是表示本發明的通信系統的概略結構的示意圖。圖2是表示本發明的通信系統中的報文發送過程的圖。圖3是表示本發明的通信系統中的報文接收過程的圖。圖4是表示在本發明的通信系統中應用的軟體架構的概略結構的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的技術方案更加清楚和明確，以下參照附圖並結合具體實施例，對本發明進行更詳細的描述。附圖是示意性的，並不一定按比例繪製，貫穿附圖相同的附圖標記表示相同的部分。 圖I是表示本發明的通信系統的概略結構的示意圖。本發明的通信系統100在硬體架構上採用乙太網技術，利用了中央處理器(以下，簡稱為CPU) 1+乙太網晶片2+同軸電纜晶片3的通信方式。另外，圖中雖然具體示出了各部件的個數，但在此僅為例示性的，並不限定於此，各部件的個數隻要為一個以上即可，上述通信方式保證系統在硬體上通過乙太網方式可以隨意組織網絡拓撲圖。在圖I中，通信系統100具備同軸電纜4和位於井下的測井儀器。此外，通信系統100還包括CPU I、連接於CPU I上的乙太網晶片2、以及連接於乙太網晶片2與同軸電纜4之間的同軸電纜晶片3。優選「CPU1+乙太網晶片2+同軸電纜晶片3」的結構處於測井儀器中，測井儀器通過該結構的電路連接到同軸電纜4上。但也可以是，「CPU1+乙太網晶片2+同軸電纜晶片3」的結構做成為獨立於測井儀器之外的模塊，測井儀器通過該模塊再連接到同軸電纜4上。此外，通信系統100通過電纜傳輸系統與地面設備進行通信。在乙太網晶片2從CPU I接收到發送報文時，乙太網晶片2通過調用同軸電纜晶片3將發送報文發送到同軸電纜4上。在同軸電纜晶片3探測到同軸電纜4上有屬於或發送給自身的數據報文時，將該數據報文接收並發送到乙太網晶片2，乙太網晶片2將該數據報文傳送到CPU I。整個系統通信採用乙太網技術，所有發送接收報文都符合IEEE 802. 3協議。乙太網晶片2實現IEEE 802. 3邏輯鏈路層協議，同軸電纜晶片3實現IEEE 802. 3媒介訪問控制層協議。圖2是表示本發明的通信系統中的報文發送過程的圖。如該圖2所示，發送報文的過程包括如下步驟CPU I將發送報文傳送到乙太網晶片2的步驟SlOl ;以及乙太網晶片2通過調用同軸電纜晶片3將報文發送到同軸電纜4上的步驟S102。圖3是表示本發明的通信系統中的報文接收過程的圖。如該圖3所示，接收報文的過程包括如下步驟同軸電纜晶片3探測在同軸電纜4上是否有屬於或發送給自身的數據報文的步驟S201 ;在同軸電纜晶片3探測到有該數據報文時，將該數據報文接收並發送到乙太網晶片2的步驟S202 ;以及乙太網晶片2將該數據報文傳送到CPU I中的步驟S203。圖4是表示在本發明的通信系統中應用的軟體架構的概略結構的示意圖。在軟體的開發上，各個儀器開發成獨立的網絡單元，所有的儀器組成一個子網。整個軟體架構在成熟的TCP/IP架構上開發應用程式，在開發過程中可以節省大量的時間。如該圖4所示，本發明的軟體架構如下IP/ICMP層接收從低層的與乙太網驅動1、2通信的網絡接口層發來的數據包，並把該數據包發送到更高層的TCP/UDP層，TCP/UDP層再將數據包送到更高層的應用管理軟體；反之，IP/ICMP層也把從TCP/UDP層接收來的數據包傳送到更低層的網絡接口層。根據本發明，能獲得如下的有益效果
I.可簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化，並建立總線數據傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去。2.使用TCP/IP協議，可以和任何網絡設備對接，而且方便管理軟體開發。整個總線系統可以直接掛接到網際網路上，通過TCP/IP協議直接進行操作和控制。3.能夠容易進行儀器組網，只要配置好IP位址就可以通信，非常簡單方便。4.網絡帶寬高，適合後續拓展開發。井下總線帶寬為10M，遠遠超過遙傳需求，而 且可以隨時開發到100M。5.可以遠程維護和控制設備、儀器，方便測試設備和儀器。本發明簡化了測井系統的開發、調試和應用，並且大大提高了總線系統的速度。以上通過示例性實施例描述了本發明，然而，這並不意圖限制本發明的保護範圍。本領域技術人員可以想到的上述實施例的任何修改或變型都落入由所附權利要求書限定的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統(100)，其具備同軸電纜(4)和位於井下的測井儀器，其特徵在於，所述通信系統(100)還包括中央處理器(I)、連接於所述中央處理器(I)上的乙太網晶片(2)、以及連接於所述乙太網晶片(2)與所述同軸電纜(4)之間的同軸電纜晶片(3)， 在所述乙太網晶片(2)從所述中央處理器(I)接收到發送報文時，所述乙太網晶片(2) 通過調用所述同軸電纜晶片(3)將所述發送報文發送到所述同軸電纜(4)上，在所述同軸電纜晶片(3)探測到所述同軸電纜(4)上有屬於或發送給自身的數據報文時，將該數據報文接收並發送到所述乙太網晶片(2)，所述乙太網晶片(2)將所述數據報文傳送到所述中央處理器(I )，所述中央處理器(I)、所述乙太網晶片(2)和所述同軸電纜晶片(3)設置在所述測井儀器中，或者是所述中央處理器(I)、所述乙太網晶片(2)和所述同軸電纜晶片(3)做成為獨立於所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜(4)上。
2.根據權利要求I所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述發送報文和所述數據報文均符合IEEE 802. 3協議。
3.根據權利要求I或2所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述乙太網晶片(2)實現IEEE 802. 3邏輯鏈路層協議，所述同軸電纜晶片(3)實現 IEEE 802. 3媒介訪問控制層協議。
4.根據權利要求I所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述測井儀器的數目為多個，各個所述測井儀器利用軟體開發成獨立的網絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網。
5.根據權利要求4所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述軟體的架構是在TCP/IP架構上開發應用程式的。
6.根據權利要求I所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述通信系統(100)使用TCP/IP協議，能和任何網絡設備對接。
7.根據權利要求I所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述通信系統(100)能整個直接掛接到網際網路上，通過TCP/IP協議直接進行操作和控制。
8.根據權利要求I所述的通信系統(100)，其特徵在於，所述測井儀器能夠被進行遠程測試、控制和維護。
9.一種在測井井下儀器總線中使用的通信方法，其特徵在於，所述通信方法包括報文發送過程和報文接收過程，所述報文發送過程具備如下步驟與中央處理器(I)連接的乙太網晶片(2)從所述中央處理器(I)接收發送報文的步驟 (SlOl);以及所述乙太網晶片(2)通過調用連接於所述乙太網晶片(2)的同軸電纜晶片(3)，將所述發送報文發送到連接於所述同軸電纜晶片(3)的所述同軸電纜(4)上的步驟(S102)，所述報文接收過程具備如下步驟所述同軸電纜晶片(3)探測在所述同軸電纜(4)上是否有屬於或發送給自身的數據報文的步驟(S201)；在所述同軸電纜晶片(3)探測到有所述數據報文時，將該數據報文接收並發送到所述乙太網晶片(2)的步驟(S202);以及所述乙太網晶片(2 )將所述數據報文傳送到所述中央處理器(I)中的步驟(S203 )，其中，所述中央處理器(I)、所述乙太網晶片(2)和所述同軸電纜晶片(3)設置在位於井下的測井儀器中，或者是所述中央處理器(I)、所述乙太網晶片(2)和所述同軸電纜晶片(3)做成為獨立於所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜(4)上。
10.根據權利要求9所述的通信方法，其特徵在於，所述發送報文和所述數據報文均符合IEEE 802. 3協議。
11.根據權利要求9或10所述的通信方法，其特徵在於，所述乙太網晶片(2)實現IEEE 802. 3邏輯鏈路層協議，所述同軸電纜晶片(3)實現 IEEE 802. 3媒介訪問控制層協議。
12.根據權利要求9所述的通信方法，其特徵在於，所述測井儀器的數目為多個，各個所述測井儀器利用軟體開發成獨立的網絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網。
13.根據權利要求12所述的通信方法，其特徵在於，所述軟體的架構是在TCP/IP架構上開發應用程式的。
14.根據權利要求9所述的通信方法，其特徵在於，用於執行所述通信方法的通信系統(100)使用TCP/IP協議，能和任何網絡設備對接。
15.根據權利要求9所述的通信方法，其特徵在於，用於執行所述通信方法的通信系統(100)能整個直接掛接到網際網路上，通過TCP/IP協議直接進行操作和控制。
16.根據權利要求9所述的通信方法，其特徵在於，對所述測井儀器進行遠程測試、控制和維護。
全文摘要
本發明提供一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統和通信方法。通信系統具備同軸電纜和位於井下的測井儀器，還包括中央處理器、連接於中央處理器上的乙太網晶片、以及連接於乙太網晶片與同軸電纜之間的同軸電纜晶片。在乙太網晶片從中央處理器接收到發送報文時，乙太網晶片通過調用同軸電纜晶片將發送報文發送到同軸電纜上；在同軸電纜晶片探測到同軸電纜上有屬於或發送給自身的數據報文時，將該數據報文接收並發送到乙太網晶片，乙太網晶片將該數據報文傳送到中央處理器。本發明可簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化並建立總線數據傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去。
文檔編號H04L12/40GK102932221SQ20111022825
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者陳文軒, 嶽宏圖, 陳文 , 戴光明, 汪新國, 裴彬彬 申請人:中國石油集團長城鑽探工程有限公司