[发明专利]基于单芯电缆的全双工通信方法

说明书

技术领域

本发明属通信领域，涉及一种数据交互方法，尤其涉及一种井下仪器在同地面数控相互连接以及仪器与仪器之间通讯的基于单芯电缆的全双工通信方法。

背景技术

在测井技术上，成像测井技术对油井全方位、多角度测量，可以直观的了解井下状况，给测井解释带来极大方便。但是成像测井需要传输的数据量较大，给数据传输带来很大的不便。有些简单仪器直接加电或者调节电压就可以工作，而有些复杂的仪器需要通过地面控制井下仪器，保证井下仪工作在预定的状态下。

为了测量多个参数，可以将所需各个井下仪挂接在一起，同时下井。在设计上，就需要测井仪器接收地面命令控制各个仪器的工作状态。各个井下仪之间连接要简单可靠，倘若井下仪之间靠多芯接头连接，连接点多，结构复杂，仪器接头长等不足之处。若将信号直接耦合在仪器电源线上传输，仪器可以单独工作，也可以通过单芯插头连接起来一起下井测试。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种井下仪传输数据的出错率低、地面的低频命令和井下仪的高频数据同时传输以及地面实时控制井下仪器的基于单芯电缆的全双工通信方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种基于单芯电缆的全双工通信方法，其特殊之处在于：所述基于单芯电缆的全双工通信方法包括以下步骤：

1)地面数控构建需要向井下仪器发送的命令；

2)地面数控将已经构建好的需要向井下仪器发送的命令耦合到电缆上并通过电缆发送至井下仪器；

3)井下仪器接收到来自地面数控发来的命令后构建需要向地面数控发送的数据；

5)井下仪器将已经构建好的需要向地面数控发送的数据通过高耐压的电容隔断直流以后以正负脉冲形式耦合到电缆上并通过电缆发送至地面数控。

上述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)地面数控将已经构建好的需要向井下仪器发送的命令转化为低频正弦波信号，转化过程见图1，电平信号通过运放的微分、滤波、放大等运算使方波信号变为正弦信号；所述需要向井下仪器发送的命令是低频的TTL电平信号；

2.2)将步骤2.1)所得到的低频正弦波信号耦合(由于命令是低压信号，电缆上是高压，通过分压、稳压、拉低电缆电压的方式使发送的命令在电缆上呈现出原来正弦波的样子，部分电路如图2所示：)到电缆上。

上述步骤3)的具体实现方式是：

所述井下仪器将低频正弦信号解调为井下仪器的单片机可识别的R232电平信号，判断正确以后再构建需要向地面数控发送的数据。

上述基于单芯电缆的全双工通信方法在步骤3和步骤5)之间还包括：

4)判断井下仪器是否是单个，若是，则直接进行步骤5)；若否，则查看与地面数控通信的电缆是否处于空闲，若是，则直接进行步骤5)；若否，则等待与地面数控通信的电缆处于空闲后再进行步骤5)。

上述基于单芯电缆的全双工通信方法在步骤3和步骤5)之间还包括：

4)判断井下仪器是否是单个，若是，则直接进行步骤5)；若否，则查看与地面数控通信的电缆是否处于空闲，若是，则直接进行步骤5)；若否，则通过比较器取出曼码信号，捕获脉冲信号后以曼码格式解出其他井下仪器需要向地面数控发送的数据后，通过定时器加上适当延时，确定无其他数据后，进行步骤5)。

上述由地面数控构建需要向井下仪器发送的命令包括命令的头、命令字、命令的尾以及校验位；所述命令的头以s开头；所述命令的尾以e结尾。

上述由井下仪器构建的需要向地面数控发送的数据包括用于地面数控识别确定仪器类型和传输的数据量的命令体以及由用于向地面数控传输井下仪器实际采集各种参数的实测值的数据体。

上述命令体包括命令头以及命令字；所述数据体包括数据头以及数据位；所述命令字和数据位均是二进制数据组成；所述命令头的脉冲宽度是命令字的脉冲宽度的二倍；所述数据头的脉冲宽度是数据位的脉冲宽度的二倍；所述命令头的脉冲是正脉冲；所述数据头的脉冲是负脉冲。

上述命令体还包括设置在命令字尾端的奇校验和结束位或偶校验和结束位；所述数据体还包括设置在数据位尾端的奇校验和结束位或偶校验和结束位。

本发明的优点是：

1、地面实时控制井下仪器，井下数据实时反映仪器的工作状况，便于地面了解和控制各个仪器。

2、地面的低频命令和井下仪的高频数据同时传输，互不影响。外加低通和高通使井下仪接收低频命令，地面接收高频数据，仪器接收其他仪器的高频数据，独立工作。