[发明专利]网络化测井井下仪器主从节点及其数据处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，特别涉及网络化测井井下仪器主从节点及其数据处理方法。

背景技术

以太网技术是一种产生较早、使用相当广泛的局域网技术，最初是由Xerox公司研制而成，并且在1980年由DEC公司和Xerox公司的共同努力下，使之形成规范。后来，以太网被作为802.3标准为电气与电子工程师协会（IEEE）所采纳。

以太网技术从传输速率上来讲，可以分为10Mbps标准以太网、100Mbps快速以太网及1000Mbps高速以太网。作为早期以太网技术，10Mbps以太网所使用的是CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）技术。随着网络技术的发展，传统的标准以太网技术已难以满足日益增长的数据流量速度需求，1995年3月IEEE宣布了802.3u100Base-T快速以太网标准。由于快速以太网仍是基于CSMA/CD技术的，所以，当网络负载较重时，会造成通信效率的降低，为了弥补这一缺陷，与网络技术相配套的交换式以太网技术应运而生。

在交换式以太网中，交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射关系，并将其写入MAC地址表中。交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定当前数据帧经由哪个端口进行转发。如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则会以广播帧的形式向所有端口进行转发。交换机主要包括三方面功能：1、学习，以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放于交换机缓存中的MAC地址表中；2、转发/过滤，当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它将被转发到连接目的节点的端口上而非所有端口；3、消除回路，当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时，允许存在后备路径。

此外，以太网可以采用多种连接介质，包括同轴电缆、双绞线及光纤。其中双绞线多用于从主机到交换机的连接；光纤则主要用于交换机间的级联以及交换机到路由器间的点到点链路上；同轴电缆作为早期的主要传输介质，目前已经逐步被淘汰。

目前，以太网技术的使用范围大都局限于商业领域，这是由于在商业领域中，网络设备所处的工作环境良好，在空间上的限制较小，温度压力等外部环境因素对网络性能的影响几乎可以忽略不计；而在工业应用中，特别在石油测井系统中，其工作环境往往十分恶劣，高温、高压等外部环境因素往往会对网络通信造成毁灭性打击，同时，由于石油测井仪器均安装在密闭狭小的桶状金属腔体内部，所以，无法像普通的以太网那样，将所有从节点都通过双绞线与单一一台多端口交换机进行星型连接，以实现局域网平台的搭建与配置。

在石油测井过程中，井下工作的各支仪器会对地层信息进行实时的采集与处理工作，这些数据从不同方面反映了当前地层所具有的特性，是指导石油勘探开发的重要信息。目前，在石油测井仪器内部，遥测短节主节点与各井下仪器从节点间实现通讯的方式仍旧采用传统的总线通信模式，总线上从节点个数有着严格的限制，系统的可扩充性很低，同时，总线技术传输在传输速率及传输距离上能力有限，当节点间距离变大时，会导致传输速率的降低，更严重的，将会导致节点间通信的失败。因此，总线通讯方式无论在传输速度、传输距离及传输可靠性上都逊色于网络通信。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种网络化测井井下仪器主从节点及其数据处理方法，用于将以太网络技术用于测井仪器内部通信领域，以构建高效可靠的测井局域网。

本发明提供了一种网络化测井井下仪器主从节点，包括：

主节点，用于接收并下发上位机发送的控制指令，通过向各从节点发送所述控制指令来请求数据；以及建立与维护井下网络连接；

从节点，根据所述控制指令完成对测井数据的采集操作；

井下交换电路，用于实现所述主节点与从节点的链接以及从节点间的无顺序级联。

本发明还提供了一种网络化测井井下仪器主从节点间指令下发方法，包括：

上位机向主节点发送网络测井控制命令的命令包；

主节点获取到所述命令包后，对命令包进行拆分解码；

主节点循环读取所述命令包，并根据命令类型执行相应操作。

本发明还提供了一种网络化测井井下仪器主从节点间上传数据的方法，包括：

在从节点内部，将主节点的IP地址及MAC地址作为目的地址，本地从节点的IP地址及MAC地址作为源地址，将采集到的数据封装成标准的以太网络数据包形式并进行调制编码处理；