CN101634220B - 一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统，地面系统和井下仪器中均设置有接收和发送单元，地面系统中的接收和发送单元与井下仪器的接收和发送单元之间通过线缆相连接，地面系统中设置有恒流源供电系统，井下仪器的接收和发送单元所发送的井下数据加载到电源信号上，传输给地面系统，地面系统还设置有传输控制信号发生单元，传输控制信号发生单元产生转换脉冲信号，转换脉冲信号叠加在井下仪器的接收和发送单元的井下数据信号上，并传输至井下仪器中，使井下仪器的接收和发送单元处于数据接收状态，此时地面系统的接收和发送单元发送地面数据到井下仪器的接收和发送单元中。本发明可以实现在单根线缆上进行双向数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于深井中的地面系统和井下仪器的供电与数据传输系统，具体涉及一种恒流源供电和数据共用一根线缆进行双向传输系统。
背景技术
目前石油测井仪器的供电和数据传输多采用独立的线缆，需要至少4根线缆，由于测井线缆数是固定的，所以采用独立线缆供电和传输的方式，存在着挂接测井仪器较少的致命缺点。石油测井仪器常用的供电主要有两种方案，一种为恒压源供电；一种为恒流源供电，也有恒流源供电、传输和供电共用线缆的技术方案。石油测井仪器常用的供电与数据传输共用线缆的技术为：一根线缆为电源地，另一根线缆进行供电与传输。从井下仪器发送的传感器数据要加载到电源信号上(即在直流信号上驮载交流信号)，传输到地面后，地面系统通过变压器或者电容器将直流信号进行隔离，将交流信号分离出来进行后续的解码工作，完成井下仪器到地面系统的数据传输。但是其传输均为单向传输，存在着无法在同一电缆上实现双向传输的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能够在一根线缆上进行恒流源供电和数据双向传输的系统，本系统可以在单根线缆上传输更多功能的井下仪器。
按照本发明提供的一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统，包括地面系统和井下仪器，所述地面系统和井下仪器中均设置有接收和发送单元，其特征在于：所述地面系统中的接收和发送单元与所述井下仪器的接收和发送单元之间通过线缆相连接，所述地面系统中设置有恒流源供电系统，所述供电系统中的电源通过线缆传输至所述井下仪器中，所述井下仪器的接收和发送单元所发送的井下数据加载到电源信号上，由此传输给所述地面系统，所述地面系统中还设置有传输控制信号发生单元，所述传输控制信号发生单元产生转换脉冲信号，所述转换脉冲信号叠加在所述井下仪器的接收和发送单元的井下数据信号上，并传输至所述井下仪器中，根据传输的转换脉冲信号中止所述井下仪器的接收和发送单元的井下数据传送，使所述井下仪器的接收和发送单元处于数据接收状态，此时所述地面系统的接收和发送单元发送地面数据到所述井下仪器的接收和发送单元中。
按照本发明提供的一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统还具有如下附属技术特征：
所述井下仪器中设置有转换脉冲信号识别单元，所述转换脉冲信号识别单元将叠加在井下数据信号上的转换脉冲信号识辨出来，并产生控制信号给所述井下仪器的接收和发送单元，使所述所述井下仪器的接收和发送单元处于数据接收状态。
所述转换脉冲信号识别单元采用电容器。
按照本发明给出的一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统与现有技术相比具有如下优点：光纤陀螺连续测斜仪采用恒流源供电，供电与传输共用线缆进行双向传输，实现信号的双层叠加和辨识，比起现有石油测井仪器的供电与传输共用线缆的信号传输技术实现了技术突破。该技术不仅实现了双向传输，使地面系统对井下仪器可以进行实时控制；而且使用线缆数最少，使得同一根测井电缆尽可能多地挂接测井仪器。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明井下仪器的井下信号传输示意图。
图3是本发明地面系统的地面信号传输示意图。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，在发明给出的一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统的实施例，包括地面系统1和井下仪器2，所述地面系统1和井下仪器2中均设置有接收和发送单元11、21，所述地面系统1中的接收和发送单元11与所述井下仪器2的接收和发送单元21之间通过线缆3相连接，所述地面系统1中设置有恒流源供电系统12，所述供电系统12中的电源通过线缆3传输至所述井下仪器2中，所述井下仪器2的接收和发送单元21所发送的井下数据加载到电源信号上，由此传输给所述地面系统1，所述地面系统1中还设置有传输控制信号发生单元13，所述传输控制信号发生单元13产生转换脉冲信号，所述转换脉冲信号叠加在所述井下仪器2的接收和发送单元21的井下数据信号上，并传输至所述井下仪器2中，根据传输的转换脉冲信号中止所述井下仪器2的接收和发送单元21的井下数据传送，使所述井下仪器2的接收和发送单元21处于数据接收状态，此时所述地面系统1的接收和发送单元11发送地面数据到所述井下仪器2的接收和发送单元21中。当所述地面系统1发送完地面数据后，可以通过再次发送转换脉冲信号的方式，使所述井下仪器2再次发送进行数据信号。因此，本发明可以在一根线缆上实现双向数据传输，使得在单根线缆上实现更多数据成为实现。
在本发明的上述实施例中，所述井下仪器2中设置有转换脉冲信号识别单元22，所述转换脉冲信号识别单元22将叠加在井下数据信号上的转换脉冲信号识辨出来，并产生控制信号给所述井下仪器2的接收和发送单元21，使所述井下仪器2的接收和发送单元21处于数据接收状态。所述转换脉冲信号识别单元22采用电容器。
本发明使用恒流源供电，且供电与传输共用线缆进行双向传输，当井下仪器不断向地面系统传输传感器数据的过程中，地面系统需要对井下仪器进行必要的控制时，将命令传输到井下仪器，这就相当于当电源信号(直流信号)上已经驮载传感器数据(交流信号)的情况下，如何继续叠加地面主机的控制信号(交流信号)并将其辨识，实现信号的双层叠加和辨识。
本发明要解决这个难题的技术方案通过两个步骤实现：第一、当地面系统需要向井下发送命令时首先要通知井下仪器停止向地面发送数据并处于命令接收状态；第二、地面系统开始发送数据，井下仪器进行接收。在第一步解决的问题实际上就是当电源信号(直流信号)上已经加载传感器数据(交流信号)的情况下，继续叠加交流信号后对二次叠加信号的辨识。
本发明具体方法是地面系统1首先向井下仪器2发送一个转换脉冲信号，由于接收和发送共用一根供电线缆，那么井下仪器发送数据时已经叠加在供电线缆上的交流信号上就会继续叠加该脉冲信号。井下仪器在接收时采用电容来隔离直流信号，电容要将该转换脉冲信号辨别出来就必须充分放电。可以通过减小电容的容值和地面系统在发送该转换脉冲信号时加入适当的延迟，使得电容有充分的放电时间。因此，井下仪器能够顺利的将该脉冲识别出来，停止数据的发送并转入命令接收状态从而实现单线缆双向传输。
Claims (2)
1.一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统，包括地面系统和井下仪器，所述地面系统和井下仪器中均设置有接收和发送单元，其特征在于：所述地面系统中的接收和发送单元与所述井下仪器的接收和发送单元之间通过线缆相连接，所述地面系统中设置有恒流源供电系统，所述供电系统中的电源通过线缆传输至所述井下仪器中，所述井下仪器的接收和发送单元所发送的井下数据加载到电源信号上，由此传输给所述地面系统，所述地面系统中还设置有传输控制信号发生单元，所述传输控制信号发生单元产生转换脉冲信号，所述转换脉冲信号叠加在所述井下仪器的接收和发送单元的井下数据信号上，并传输至所述井下仪器中，所述井下仪器中设置有转换脉冲信号识别单元，所述转换脉冲信号识别单元将叠加在井下数据信号上的转换脉冲信号识辨出来，并产生控制信号给所述井下仪器的接收和发送单元，根据传输的转换脉冲信号中止所述井下仪器的接收和发送单元的井下数据传送，使所述井下仪器的接收和发送单元处于数据接收状态，此时所述地面系统的接收和发送单元发送地面数据到所述井下仪器的接收和发送单元中。
2.如权利要求1所述的一种恒流源供电与数据共用线缆进行双向传输系统，其特征在于：所述转换脉冲信号识别单元采用电容器。
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