[发明专利]一种井下地面抗干扰远距离通信方法

说明书

本发明公开了一种井下地面抗干扰远距离通信方法，采用对电流环的电流幅度进行编码调制，将井下仪表和地面设备间的通讯协议帧进行编码并调制到不同的电流幅度上，实现井下和地面的通信；同时采用2级差错校验，确保数据解调时对每个电流幅度所对应的编码进行校验，而且组帧恢复数据时对整个数据帧也进行差错校验，保证了井下和地面通信数据的完整性和正确性；此外，电流环路具有干扰检测功能，通过检测干扰的特征频率，在数据采样时，自动调整相应的数字滤波器参数，在解调前滤除干扰。

技术领域

本发明涉及一种井下地面抗干扰远距离通信方法。

背景技术

如图1所示，常用的井下与地面通信方式，井下仪表如井下压力计、测井仪表或设备等，与地面设备间的数据通信，通常存在2个问题需要解决：

1.干扰的问题，当井下存在电泵等大功率动力设备时，由于井下仪表和地面设备间的通信电缆和动力电缆平行走线并且靠得很近，甚至就在同一根电缆中，因此井下仪表和地面设备间的通信很容易受到干扰的影响，而导致通信不稳定甚至通信中断，井下仪表和地面设备失联；

2.通信距离问题，随着油气井井深的不断加大，通信电缆的分布电容也不断加大，分布电容的增大会严重限制通信电缆的带宽，导致常规的数字通信或者采用较高载波频率调制的通信方式的通信速率严重受限甚至无法通信。

由于电流环对于干扰噪声不敏感，也不受通信电缆分布电容的影响，以电流为载体来进行数据传输可以有效地解决上述的两个问题，实现在恶劣工业环境下的可靠传输。但是常规的4～20mA电流环只能实现单参数单向的数据传输，无法满足多参数、双向数据通信的需求。基于4～20mA的HART协议虽然解决了多参数、双向数据通信的问题，但是由于调制载波频率很低且调制幅度很小，通信速率和通信距离都受限，无法满足深井井下仪表及地面设备间的双向多参数通信的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种对电流环的电流幅度进行编码调制，将井下仪表和地面设备间的通讯协议帧进行编码并调制到不同的电流幅度上，实现井下和地面的通信的井下地面抗干扰远距离通信方法。

实现本发明的技术方案如下

一种井下地面抗干扰远距离通信方法，包括如下步骤，

步骤一，对电流环的电流幅度进行编码调制，即将一段区间内的电流幅度分成若干等份，将若干等份的电流幅度进行6位二进制编码；

步骤二，对井下仪表和地面设备间的通讯协议帧进行编码并调制到不同的电流幅度上；井下与地面之间的通信帧有n个字节组成，其中最后2个字节为每一帧的CRC校验字节，用于进行该帧的差错校验；将上述电流幅度进行编码调制输出，步骤如下：

S1，将通信帧的每个字节拆分为高半字节与低半字节，各4位；

S2，在各个半字节后面添加1位标志位，“1”表示该半字节是高半字节，“0”表示该半字节是低半字节；

S3，再增加奇偶校验位，构成6个比特的半字节传输编码；

步骤三，电流环上的驱动输出，先输出一个标志电流，表示每个半字节编码电流输出的开始，后面紧跟着输出上述的高半字节编码对应的电流值，再输出该标志电流，再输出低半字节编码对应的电流值；如此循环往复，直至整个一帧全部传输完成，以实现井下与地面的通信。

上述电流输出的方式变化，即选用一个定电流值作为单个字节开始的标志电流，后面连续输出高半字节和低半字节对应的电流值。

电流输出的方式变化，高半字节与低半字节的编码只增加1位奇偶校验bit，即5位编码；