CN104763413B - 一种用于井下测井仪器的数据总线、系统及数据传输方法 - Google Patents
一种用于井下测井仪器的数据总线、系统及数据传输方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明专利公开了一种用于石油测井的井下测井仪器的数据总线、系统及数据传输方法，总线包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC。整个总线方案控制简单、可靠，易于实现，可满足不同温度级别的井下测井仪器要求。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种数据总线、系统、数据传输方法，具体说，涉及一种用于石油测井的井下测井仪器间的数据交互方式。
背景技术
井下测井仪器数据总线实现井下测井仪器与井下遥传仪器之间数据通信。在测井过程中，井下测井仪器的采集数据需通过数据总线送至遥传仪器并通过遥传仪器传输至地面主控(以下简称上行)，同时地面主控也最终通过数据总线将各种控制命令传至相应的井下测井仪器(以下简称下行)。因此，井下测井仪器数据总线一般要求双向数据传输，但根据测井特点，上行传输速率的要求远高于下行速率。
在目前已有的井下仪器总线方案中，由于较早的遥传仪器传输速率本身就不高，因此对应的井下测井仪器数据总线速率都不高。低速的井下测井仪器数据总线成为整个数据传输通道的速率瓶颈，制约着大数据量的测井仪器如成像测井仪器的使用。
在新的高速遥传系统中，井下测井仪器数据总线一般采用基于10-Base2的以太网总线，其速率达到10Mbps，并且该总线具有软硬件技术成熟、完善的通讯协议、开发周期短等优点，可完全满足现有以及未来更高速率的测井遥传仪器的要求。但是，该总线在实际应用中也存在几个问题：
1、以太网主要是应用在民用产品中，市面上与以太网相关的芯片温度等级都是商业级或工业级，通过芯片高温筛选及采用保温瓶等技术，井下仪器最高工作温度也仅能工作在180℃以下，更高的温度无法长时间工作(连续工作至少2小时以上)，可靠性得不到保证。若这些芯片专门定制则会大大增加每支仪器的成本及开发周期。因此基于以太网总线的测井仪器不适合高温井，限制了测井仪器的使用范围。
2、由于测井的井下空间狭小，仪器与仪器之间接口定义是固定的，因此均是采用基于总线拓扑结构的10Base-2总线，无法使用星型拓扑结构的10Base-T，但基于10Base-2总线的以太网收发器需提供一个独立的-9V电源，增加测井仪器额外负担。
3、10Base-2传输媒介采用直径为0.2英寸，阻抗为50欧的细同轴电缆。这种细同轴由于较粗，每支仪器的上下接头的连接不易处理。一种方法需在每只仪器的接头处通过特殊的机械设计来完成连接，但这种方法增加了每只测井仪器的机械加工难度，为测井作业增加了安全隐患。另一种方法是用双绞线代替细同轴电缆，可以解决机械加工难度的问题，但是在实际工程应用中，容易受到电磁辐射大的测井仪器的干扰。实际使用时表明有时这些干扰会造成数据传输大量出错，从而以太网总线上的大量数据需重传，严重影响总线的传输效率。因此使用双绞线时在挂接电磁辐射大的测井仪器时需做特殊的抗干扰处理，增加了仪器设计和调试的难度。
4、使用以太网总线技术，为保证测井数据的可靠传输，每支测井仪器一般采用TCP方式进行数据传输，这样可大大降低整个系统传输的误码率。但是采用TCP方式需要确认信号，确认信号是通过遥传仪器的下行通道传输，而测井用的遥传系统都是一个典型的非对称传输传输，下行速率远远低于上行速率，过低的下行速率会造成井下仪器等待确认信号时间过长，从而会降低系统的传输效率，特别是在遥传仪器出现较多误码时。
当前所使用的井下测井仪器总线方案要么总的传输速率达不到新一代的测井传输速率要求，要么速率达到要求，但是耐温性能达不到要求，无法适应更高温如200℃的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种井下测井仪器的数据总线，包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC。
一种井下测井仪器的数据传输系统，包括井下测井仪器和数据总线，所述井下测井仪器包括大数据量井下测井仪器和小数据量井下测井仪器，
所述数据总线包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC；
所述低速数据传输通道LSC为双向数据传输通道，挂接所有井下测井仪器，用于传输小数据量井下测井仪器上传的数据及传输发往所有井下测井仪器的命令；
所述高速数据传输通道HSC为单向数据传输通道，挂接所述大数据量井下测井仪器，用于传输大数据量井下测井仪器上传的数据；
所述大数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率大于或等于50kbps的测井仪器。
所述小数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率小于50kpbs的测井仪器。
可选地，所述井下测井仪器还包括井下遥传仪器；
所述数据总线的一端挂接一井下遥传仪器上的总线控制器，另一端挂接一个终端匹配电阻接头。
可选地，所述低速数据传输通道LSC通道的上行速率和下行速率为500kbit/s；所述高速数据传输通道HSC的传输速率为10Mbit/s。
一种井下测井仪器的数据传输方法，包括：
通过数据总线在井下测井仪器之间构建低速数据传输通道LSC和高速数据传输通道HSC；
所述井下测井仪器包括小数据量井下测井仪器、大数据量井下测井仪器、井下总线控制器；
小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令、并通过所述低速数据传输通道LSC向所述井下总线控制器发送数据；
所述大数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令，并通过所述高速数据传输通道HSC向所述井下总线控制器发送数据；
所述大数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率大于或等于50kbps的测井仪器；
所述小数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率小于50kpbs的测井仪器。
可选地，所述低速数据传输通道LSC由第一对双绞线构成，其上、下行传输速率均为500kbit/s；所述高速数据传输通道HSC由第二对双绞线构成，其传输速率为10Mbit/s。
可选地，所述低速数据传输通道LSC采用标准的CAN 2.0B总线协议标准，数据帧格式采用CAN2.0B的标准数据帧格式；
所述高速数据传输通道HSC的数据以帧为单位进行传输，数据帧格式包括两层：数据层和编码层；数据层包括标识符、控制字段、数据长度字段、数据段、CRC校验字段；数据层以8位为单位进行8b/10b编码后，前后分别添加一个10位的字符得到编码层。
可选地，所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令、并通过所述低速数据传输通道LSC向所述井下总线控制器发送数据，包括：
所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC检测由所述井下总线控制器发出的数据采集命令；
如果没有检测到，则继续检测；
所述小数据量井下测井仪器收到所述数据采集命令后，开启数据采集进程，进行数据采集；
数据采集结束后，所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到由所述井下总线控制器发出的数据发送命令；
如果没有检测到，则继续检测；
所述小数据量井下测井仪器收到所述数据发送命令后，通过所述低速数据传输通道LSC发送数据给所述井下总线控制器。
可选地，所述大数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令，并通过所述高速数据传输通道HSC向所述井下总线控制器发送数据，包括：
所述大数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发送的参数命令，并配置内部相关参数设置值；
通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到由所述井下总线控制器发出的数据采集命令，如果没有收到数据采集命令，则继续检测；
收到数据采集命令后，启动数据采集相关进程；
数据采集结束后，通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到数据发送命令，如果没有收到数据发送命令，继续检测；
收到数据发送命令后，通过所述高速数据传输通道HSC发送数据给所述井下总线控制器。
可选地，通过所述高速数据传输通道HSC发送数据给所述井下总线控制器之前，包括：
所述总线控制器检测所述高速数据传输通道HSC是否空闲，包括：
在1个时隙中只要检测到一次低电平即认为所述高速数据传输通道HSC不空闲，检测到一个时隙均为高电平则认为所述高速数据传输通道HSC空闲；
如果空闲，则所述大数据量井下测井仪器将数据通过所述高速数据传输通道HSC发送给所述井下总线控制器。
可选地，所述高速数据传输通道HSC向所述井下总线控制器发送数据，包括：
在将所述数据以帧为单位进行传输之前；
将数据帧的数据层以8位为单位进行8b/10b编码；
然后在经过8b/10b编码后的数据的前后分别添加一个10位的字符，得到数据的编码层；
得到编码层后，将一个数据帧发送。
可选地，将所述数据以帧为单位进行传输之后，包括：
所述大数据量井下测井仪器发送完一帧数据后立即关闭，释放所述高速数据传输通道HSC；
所述井下总线控制器接收到每一帧数据后，产生确认信号并发送给所述大数据量测井仪器；
所述确认信号的产生时间必须在接收完当前帧的帧尾后10个位元时间内开始产生；
所述大数据量井下测井仪器在发送完一帧数据并释放所述高速数据传输通道HSC后的接下来的30个位元时间内：
如果成功接收到所述确认信号表示该帧数据已经成功发送，
如果未接收到所述确认信号则表示该帧数据发送失败；重新发送该数据帧。
可选地，所述的确认信号包括：接收到的所述数据帧中的编码层中的K28.7字符，所述K28.7字符的值为10位二进制数“0001111100”；
接收到的所述数据帧中的标识符中的低8位所对应的编码层中的编码值。
附图说明
图1是本发明专利中用于石油测井的井下仪器总线上测井仪器连接至总线示意图；
图2是本发明专利中HSC通道数据帧格式示意图；
图3是本发明专利中HSC通道一次完整的数据帧传输格式示意图；
图4是本发明专利中HSC通道总线空闲状态检测示意图；
图5是本发明专利中HSTB总线控制器的具体工作机制；
图6是本发明专利中小数据量的井下测井仪器处理流程图；
图7是本发明专利中大数据量的井下测井仪器处理流程图；
图8是本发明专利中HSTB总线控制器返回的确认帧的数据传输格式示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明专利要解决的技术问题是提供一种高速井下仪器总线方案，该方案传输速率满足新一代井下测井系统要求，同时也能满足不同温度级别的测井系统的要求，特别是200℃以上的高温测井仪器的设计要求。
名词解释：
CAN：控制器局域网，一种现场总线标准
LSC：低速数据传输通道
HSC：高速数据传输通道CTU：总线控制器传输单元，指井下测井仪器的总线控制器
CMU：总线控制管理单元，指井下遥传仪器上的总线控制器
HSTB：指高速井下仪器总线
位元：1个位元持续周期即为总线通道传输1位数据在总线上所用的时间
上行：指井下测井仪器至地面
下行：指地面至井下测井仪器
大数据量测井仪器：上传的数据平均传输速率大于或等于50kbps的测井仪器为大数据量测井仪器。
小数据量测井仪器：上传的数据平均传输速率小于50kpbs的测井仪器为小数据量测井仪器。
为了解决上述问题，本申请提出了一种井下测井仪器的数据总线，包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC。
本申请还提出了一种井下测井仪器的数据传输系统，包括井下测井仪器和数据总线，所述井下测井仪器包括大数据量井下测井仪器和小数据量井下测井仪器，
所述数据总线包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC；
所述低速数据传输通道LSC为双向数据传输通道，挂接所有井下测井仪器，用于传输小数据量井下测井仪器上传的数据及传输发往所有井下测井仪器的命令；
所述高速数据传输通道HSC为单向数据传输通道，挂接大数据量井下测井仪器，用于传输大数据量井下测井仪器上传的数据。
本发明专利提供的一种用于石油测井的高速井下仪器总线方案，所述总线连接井下遥传仪器与井下测井仪器，完成井下遥传仪器与井下各个井下测井仪器的数据交互，总线采用总线型拓扑结构，总线两端分别连接井下遥传仪器和终端匹配电阻接头，井下测井器位于井下遥传仪器和终端匹配电阻接头两者之间；
所述的总线上挂接设备必须挂接1个且只能1个井下遥传仪器，1个且只能1个终端匹配电阻接头，至少1个井下测井仪器；
所述的总线共使用4根线，组成2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中1对双绞线为低速数据传输通道即LSC，1对双绞线为高速数据传输通道即HSC；
所述的低速数据传输LSC通道为双向数据传输通道，所有井下测井仪器均需挂接该通道，该通道用于小数据量的测井仪器的数据上传以及所有井下测井仪器的命令下发；
所述的高速数据传输通道HSC通道为单向数据传输通道，仅大数据量的井下测井仪器挂接该通道，用于上传大数据量的井下测井仪器的数据；
所述的低速数据传输LSC通道采用标准的CAN 2.0B总线协议标准，数据帧格式采用CAN2.0B的标准数据帧格式；
所述的高速数据传输通道HSC通道的数据传输按帧进行传输，高速数据传输通道HSC数据帧格式包括两层：数据层和编码层；数据层总长2080bits，分别是11位标识符、5位控制字段、8位数据长度字段、2040位数据段和16位CRC校验字段，其中同一仪器的高速数据传输HSC标识符与低速数据传输LSC通道的标识符一致；编码层将数据层以8位为单位进行8b/10b编码而产生，然后前后分别添加一个10位的字符“0101111100”和“100111100”；
所述的高速数据传输通道HSC通道按帧进行发送，发送端发送完一帧数据后，数据接收端每接收到一帧数据后产生一个确认信号；确认信号的产生时间必须在接收完当前帧的帧尾后10个位元时间内开始产生；
所述的高速数据传输通道HSC通道的空闲检测方法是在1个时隙中只要检测到低电平一次即认为总线不空闲，均为高则认为总线空闲；
下面参照附图，对本发明专利技术方案做详细说明。
HSTB共使用4根线，组成2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号。其中1对双绞线为低速数据传输通道即LSC，1对双绞线为高速数据传输通道即高速数据传输通道HSC。
井下测井仪器按照图1所示连接到HSTB总线上。
对于小数据量的测井仪器，仅需要一对低速数据传输LSC通道。命令的接收和采集数据的发送均通过LSC通道完成。在仪器骨架的连线时，需要将上接头的高速数据传输通道HSC对应的接口通过导线连接到高速数据传输通道HSC对应的下接头的接口上，以完成高速数据传输通道HSC通道的贯穿。除此之外，小数据量的测井仪器在设计时不需要考虑高速数据传输通道HSC通道相关的任何协议和规范。
对于大数据量的测井仪器，接收命令使用低速数据传输LSC通道，上传采集数据则使用高速数据传输HSC通道。
在下井过程中，测井仪器串的最末端接一个终端匹配电阻接头。除井下遥传仪器外，所有其它的井下测井仪器不用考虑总线的阻抗匹配问题，在仪器内部不需要匹配电阻。
一般上传的数据平均传输速率大于50kbps的测井仪器为大数据量测井仪器，小于50kbps的测井仪器为小数据量的测井仪器。
低速数据传输LSC通道上行速率和下行速率为500kbit/s。高速数据传输通道HSC通道传输速率为10Mbit/s。
低速数据传输LSC通道的实现
低速数据传输LSC通道采用标准的CAN 2.0B总线协议标准，数据帧格式采用CAN2.0的标准数据帧格式。该通道的仲裁、确认、错误检测等机制兼容CAN2.0总线协议标准。
高速数据传输通道HSC通道的实现
高速数据传输通道HSC通道帧格式如图2所示。
高速数据传输通道HSC通道数据帧长固定。一帧最大可传输的数据长度为255字节数据，当如要传的数据超过255字节后，分成若干帧进行传输；但可传输的数据长度不足255字节数据时，有效数据先传，传完有效数据后剩余字节补零，该帧的有效数据长度由该帧的数据长度字段指示。
整个高速数据传输通道HSC数据帧格式包括两层：数据层和编码层。
数据层总长2080bits。分别是：
标识符，占11位；
控制字段，占5位；
数据长度字段，8位；
数据段，0-255字节，2040位；
CRC校验字段，占16位。
其中同一仪器的高速数据传输通道HSC标识符与LSC通道的标识符一致。
编码层将数据层以8位为单位进行8b/10b编码而产生，然后前后分别添加一个10位的字符“0101111100”和“100111100”。
每帧的各字段具体功能如下：
●帧头：帧头采用8b/10b编码中的K28.5字符即“0101111100”
●帧尾：帧尾采用8b/10b编码中的K28.1字符即“1001111100”。
这两个字符在8b/10b编码中具有唯一性，可有效避免假帧同步。
●标识符段：该标识符段与CAN总线的标识符段一致。标识符用于标识井下测井仪器。每种井下测井仪器分配唯一一个标识符。标识符共11位。
●控制位：共5位,用于指示当前HSC帧状态。在进行8b/10b编码时，该5位于标识符段的低3位一起编码。
●数据长度:指示数据段有效数据长度，范围是0～255。
●数据段：一帧最大传输255字节数据，不足255字节时，低位补0.
●CRC-16：16位CRC校验位。
●CRC-16的16位多项式如下：
x16+x15+x+1
如图3所示，高速数据传输通道HSC通道按帧进行发送，发送端发送完一帧数据后，数据接收端每接收到一帧数据后产生一个确认信号。确认信号的产生时间必须在接收完当前帧的帧尾后10个位元时间内开始产生。
确认信号为首先传送8b/10b编码中的K28.7字符，然后传送井下总线控制器接收到的数据帧对应的11位标识符的低8位所对应的10位8b/10b编码值。。对于发送端，每当发送端发送完一帧数据据后立即关闭发送端，释放高速数据传输通道HSC通道总线，在接下来的30个位元时间内，当成功接收到确认信号，表示该帧数据已经成功发送，而未接收到则表示发送失败，该帧数据需重发。
图4是本发明专利中高速数据传输通道HSC通道总线空闲状态检测示意图；
高速数据传输通道HSC通道每次数据发送前需检测该通道是否空闲。如图3所示，将每10个位元作为一组，可称之为一个时隙。在该时隙中只要检测到低电平一次即认为总线不空闲，均为高则认为总线空闲。由于高速数据传输通道HSC通道的数据都是通过8b/10b编码，经过8b/10b编码后的一帧数据不可能出现超过5个连续0或连续1的情况，另外总线在空闲状态下，接收到的数据为高电平，因此在10个位元中若均为1，则说明总线肯定没有传送数据。连续两个时隙出现空闲，则长空闲状态有效。
HSTB总线工作机制
HSTB总线工作基本特征如下：
HSTB总线为全双工总线。
通过总线控制器下发至井下测井仪器的命令均通过低速数据传输LSC通道完成。
井下仪器数据上传数据或通过低速数据传输LSC通道或通过高速数据传输通道HSC通道。对于小数据量的测井仪器使用LSC通道上传数据，对于大数据量的测井仪器使用高速数据传输通道HSC通道。
所有井下测井仪器均需连接到低速数据传输LSC通道上，而高速数据传输通道HSC通道仅大数据量测井仪器连接，小数据量测井仪器在仪器内部用双绞线将上接头和下接头的高速数据传输通道HSC的对应管脚连通即可。
对于井下的测井仪器，挂接到HSTB总线后，不同功能仪器工作机制不一样。主要分三类仪器，一类是遥传仪器上的HSTC总线控制器，一类是小数据量的井下测井仪器，一类是大数据量的井下测井仪器。
遥传仪器上的HSTB总线控制器
遥传仪器上的HSTB总线控制器负责整个HSTC总线上井下测井仪器的数据发送、数据采集以及控制信息的发送、状态查询等。
一种井下测井仪器的数据传输方法，包括：
通过数据总线在井下测井仪器之间构建低速数据传输通道LSC和高速数据传输通道HSC；
所述井下测井仪器包括小数据量井下测井仪器1、大数据量井下测井仪器2、井下总线控制器3；
小数据量井下测井仪器1通过所述低速数据传输通道LSC接收井下总线控制器发出的命令、并通过所述低速数据传输通道LSC向井下总线控制器3发送数据；
大数据量井下测井仪器2通过所述低速数据传输通道LSC接收井下总线控制器3发出的命令，并通过所述高速数据传输通道HSC向井下总线控制器3发送数据。
可选地，所述低速数据传输通道LSC由第一对双绞线构成，其上、下行传输速率均为500kbit/s；所述高速数据传输通道HSC由第二对双绞线构成，其传输速率为10Mbit/s。
可选地，所述低速数据传输通道LSC采用标准的CAN 2.0B总线协议标准，数据帧格式采用CAN2.0B的标准数据帧格式；
所述高速数据传输通道HSC的数据以帧为单位进行传输，高速数据传输通道HSC数据帧格式包括两层：数据层和编码层；数据层包括标识符、控制字段、数据长度字段、数据段、CRC校验字段；数据层以8位为单位进行8b/10b编码后，前后分别添加一个10位的字符得到编码层。
可选地，小数据量井下测井仪器1通过所述低速数据传输通道LSC接收井下总线控制器3发出的命令、并通过所述低速数据传输通道LSC向井下总线控制器3发送数据，包括：
小数据量井下测井仪器1通过所述低速数据传输通道LSC检测由井下总线控制器3发出的数据采集命令；
如果没有检测到，则继续检测；
所述小数据量井下测井仪器1收到所述数据采集命令后，开启数据采集进程，进行数据采集；
数据采集结束后，小数据量井下测井仪器1通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到由井下总线控制器3发出的数据发送命令；
如果没有检测到，则继续检测；
所述小数据量井下测井仪器1收到所述数据发送命令后，通过所述低速数据传输通道LSC发送数据给所述井下总线控制器3。
可选地，大数据量井下测井仪器2通过所述低速数据传输通道LSC接收井下总线控制器发出的命令，并通过所述高速数据传输通道HSC向井下总线控制器3发送数据，包括：
大数据量井下测井仪器2通过所述低速数据传输通道LSC接收井下总线控制器发送的参数命令，并配置内部相关参数设置值；
通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到由井下总线控制器3发出的数据采集命令，如果没有收到数据采集命令，则继续检测；
收到数据采集命令后，启动数据采集相关进程；
数据采集结束后，通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到数据发送命令，如果没有收到数据发送命令，继续检测；
收到数据发送命令后，通过所述高速数据传输通道HSC发送数据给井下总线控制器；
数据发送完毕，完成最近一次采集到的数据的发送；
进入下一轮的循环。
可选地，通过所述高速数据传输通道HSC发送数据给所述井下总线控制器3之前，包括：
井下总线控制器3检测所述高速数据传输通道HSC是否空闲，包括：
在1个时隙中只要检测到一次低电平即认为所述高速数据传输通道HSC不空闲，检测到一个时隙均为高电平则认为所述高速数据传输通道通道HSC空闲；
如果空闲，则大数据量井下测井仪器2将数据通过所述高速数据传输通道HSC发送给所述井下总线控制器3。
可选地，高速数据传输通道通道HSC向井下总线控制器发送数据，包括：
在将所述数据以帧为单位进行传输之前；
将数据帧的数据层以8位为单位进行8b/10b编码；
在经过8b/10b编码后的数据的前后分别添加一个10位的字符，得到数据的编码层；
得到编码层后，将一个数据帧发送。
可选地，将所述数据以帧为单位进行传输之后，包括：
所述大数据量井下测井仪器发送完一帧数据后立即关闭，释放所述高速数据传输通道HSC；
所述井下总线控制器接收到每一帧数据后，产生确认信号并发送给所述大数据量测井仪器；
所述确认信号的产生时间必须在接收完当前帧的帧尾后10个位元时间内开始产生；
所述大数据量井下测井仪器在发送完一帧数据并释放所述高速数据传输通道HSC后的接下来的30个位元时间内：
如果成功接收到所述确认信号，表示该帧数据已经成功发送，
如果未接收到所述确认信号则表示该帧数据发送失败；重新发送该数据帧。
HSTB总线控制器的具体工作机制如图5所示；
图6是本发明专利中小数据量的井下测井仪器处理流程；
图7是本发明专利中大数据量的井下测井仪器处理流程。
小数据量井下测井仪器上仅使用低速数据传输通道LSC通道完成命令的接收和采集数据的发送。其操作基本流程如图5所示。
步骤S501：开始；
步骤S502：检测通信是否建立；
步骤S503：判断通信是否建立；
步骤S504：开始接收服务表信息；
步骤S505：判断是否接收完毕；
如果接收完毕，则进行步骤S506；
如果没有接收完毕，则返回步骤S503继续接收；
步骤S506：通过LSC通道向井下仪器发送参数信息；
步骤S507：判断是否发送完毕；
如果没有发送完毕，则继续发送；
如果发送完毕，则进入步骤7
步骤S508：开始启动测井作业；
步骤S509：监测是否有HSC通道接收错误指示：
步骤S510：判断是否有接收错误指示：
如果有，则进行步骤S511：发送相应命令，然后返回步骤S506；
如果没有,则进入步骤S512：
步骤S512：检测是否有地面控制指令；
步骤S513：判断是否有地面控制指令；
如果有，则进行步骤S513：发送相应命令，然后返回步骤S506：
如果没有，则进入步骤S515：
步骤S515：检测是否有需要发送某支测井仪器数据采集或发送命令；
步骤S516：判断是否有需要发送某支测井仪器数据采集或发送命令；
如果有，则进行步骤S517：发送相应命令，然后返回步骤S506；
如果没有，则返回步骤S506。
测井仪器首先通过低速数据传输通道LSC通道接收总线控制器发出的参数命令，并配置内部相关参数设置值。然后转入正常工作模式，即检测采集命令开始采集数据，然后再检测数据发送命令，收到发送命令后将最近一次采集的数据通过低速数据传输通道LSC通道送至总线控制器。
大数据量井下测井仪器上使用低速数据传输通道LSC通道完成命令的接收，使用高速数据传输通道HSC通道完成采集数据的发送。其操作基本流程如图6所示。
步骤S601：开始；
步骤S602：通过低速数据传输通道LSC通道接收井下总线控制器的参数命令；
步骤S603：通过低速数据传输通道LSC通道检测是否收到数据采集命令；
步骤S604:判断是否收到数据采集命令；
如果收到
则进入步骤S605：启动数据采集相关进程；
如果没有收到，则继续执行步骤S603的检测过程；
步骤S606：通过低速数据传输通道LSC通道检测数据发送命令；
步骤607：判断是否收到数据发送命令；
如果收到；
则进入步骤S608：通过HSC通道发送数据；
如果没有收到数据发送命令，
则继续执行步骤S606的检测过程。
数据发送完毕后，返回步骤S603，继续检测是否收到数据采集命令。
测井仪器首先通过低速数据传输通道LSC接收总线控制器发出的参数命令，并配置内部相关参数设置值。然后转入正常工作模式，即检测采集命令开始采集数据，然后再检测数据发送命令，收到发送命令后将最近一次采集的数据通过高速数据传输通道HSC送至总线控制器。如果没有收到命令，则一直进行通过低速数据传输通道LSC检测数据发送命令，
数据发送完毕后，在回到通过低速数据传输通道LSC检测数据采集命令的步骤，
图6中，某些井下测井仪器不需要接收采集命令，仪器内部自行按一定周期采集，此时不需要接收井下控制器发出的采集命令。井下总线控制器也不向这类仪器发送采集命令。
图7是本发明专利中大数据量的井下测井仪器处理流程。
步骤S701：开始；
步骤S702：通过低速数据传输通道LSC通道接收井下总线控制器的参数命令；
步骤S703：通过低速数据传输通道LSC通道检测数据采集命令；
步骤S704：判断是否接收到采集命令，如果没有，则返回步骤S703；如果是，则进入步骤S705；
步骤S705：启动数据采集相关进程；
步骤S706：通过低速数据传输通道LSC通道检测数据发送命令；
步骤S707：判断是否接收到数据发送命令；如果是，则进入步骤S708，如果否，则返回步骤S706继续检测；
步骤S708：通过高速数据传输通道HSC通道发送数据；
数据发送完毕后，返回到步骤S703。
可选地，所述的确认信号包括：接收到的所述数据帧中的编码层中的K28.7字符，所述K28.7字符的值为10位二进制数“0001111100”；
包括接收到的所述数据帧中的标识符中的低8位所对应的编码层中的编码值。
图8是本发明专利中HSTB总线控制器返回的确认帧的数据传输格式示意图，HSTB总线控制器正确接收到高速数据传输通道HSC的一帧数据后，返回一个确认帧，确认信号，首先传送8b/10b编码中的K28.7字符，然后传送井下总线控制器接收到的数据帧对应的11位标识符的低8位所对应的10位8b/10b编码值，K28.7字符的值为10位二进制数“0001111100”。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种井下测井仪器的数据传输系统，包括井下测井仪器和数据总线，所述井下测井仪器包括大数据量井下测井仪器和小数据量井下测井仪器，其特征在于：
所述数据总线包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC；
所述低速数据传输通道LSC为双向数据传输通道，挂接所有井下测井仪器，用于传输小数据量井下测井仪器上传的数据及传输发往所有井下测井仪器的命令；
所述高速数据传输通道HSC为单向数据传输通道，挂接所述大数据量井下测井仪器，用于传输大数据量井下测井仪器上传的数据；
所述大数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率大于或等于50kbps的测井仪器；
所述小数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率小于50kpbs的测井仪器。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述井下测井仪器还包括井下遥传仪器；
所述数据总线的一端挂接一井下遥传仪器上的总线控制器，另一端挂接一个终端匹配电阻接头。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低速数据传输通道LSC的上行速率和下行速率为500kbit/s；所述高速数据传输通道HSC传输速率为10Mbit/s。
4.一种井下测井仪器的数据传输方法，其特征在于，包括：
通过数据总线在井下测井仪器之间构建低速数据传输通道LSC和高速数据传输通道HSC；
所述井下测井仪器包括小数据量井下测井仪器、大数据量井下测井仪器、井下总线控制器；
所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令、并通过所述低速数据传输通道LSC向所述井下总线控制器发送数据；
所述大数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令，并通过所述高速数据传输通道HSC向所述井下总线控制器发送数据；
所述大数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率大于或等于50kbps的测井仪器；
所述小数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率小于50kpbs的测井仪器。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述低速数据传输通道LSC由第一对双绞线构成，其上、下行传输速率均为500kbit/s；所述高速数据传输通道HSC由第二对双绞线构成，其传输速率为10Mbit/s。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述低速数据传输通道LSC采用标准的CAN 2.0B总线协议标准，数据帧格式采用CAN2.0B的标准数据帧格式；
所述高速数据传输通道HSC的数据以帧为单位进行传输，数据帧格式包括两层：数据层和编码层；数据层包括标识符、控制字段、数据长度字段、数据段、CRC校验字段；数据层以8位为单位进行8b/10b编码后，前后分别添加一个10位的字符得到编码层。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令、并通过所述低速数据传输通道LSC向所述井下总线控制器发送数据，包括：
所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC检测由所述井下总线控制器发出的数据采集命令；
如果没有检测到，则继续检测；
所述小数据量井下测井仪器收到所述数据采集命令后，开启数据采集进程，进行数据采集；
数据采集结束后，所述小数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到由所述井下总线控制器发出的数据发送命令；
如果没有检测到，则继续检测；
所述小数据量井下测井仪器收到所述数据发送命令后，通过所述低速数据传输通道LSC发送数据给所述井下总线控制器。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述大数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发出的命令，并通过所述高速数据传输通道HSC向所述井下总线控制器发送数据，包括：
所述大数据量井下测井仪器通过所述低速数据传输通道LSC接收所述井下总线控制器发送的参数命令，并配置内部相关参数设置值；
通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到由所述井下总线控制器发出的数据采集命令，如果没有收到数据采集命令，则继续检测；
收到数据采集命令后，启动数据采集相关进程；
数据采集结束后，通过所述低速数据传输通道LSC检测是否收到数据发送命令，如果没有收到数据发送命令，继续检测；
收到数据发送命令后，通过所述高速数据传输通道HSC发送数据给所述井下总线控制器。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过所述高速数据传输通道HSC发送数据给所述井下总线控制器之前，包括：
所述总线控制器检测所述高速数据传输通道HSC是否空闲；
包括：
在1个时隙中只要检测到一次低电平即认为所述高速数据传输通道HSC不空闲，检测到一个时隙均为高电平则认为所述高速数据传输通道HSC空闲；
如果空闲，则所述大数据量井下测井仪器将数据通过所述高速数据传输通道HSC发送给所述井下总线控制器。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高速数据传输通道HSC向所述井下总线控制器发送数据，包括：
在将所述数据以帧为单位进行传输之前；
将数据帧的数据层以8位为单位进行8b/10b编码；
在经过8b/10b编码后的数据的前后分别添加一个10位的字符，得到数据的编码层；得到编码层后，将一个数据帧发送。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述数据以帧为单位进行传输之后，包括：
所述大数据量井下测井仪器发送完一数据帧后立即关闭，释放所述高速数据传输通道HSC；
所述井下总线控制器接收到每一数据帧后，产生确认信号并发送给所述大数据量井下测井仪器；
所述确认信号的产生时间必须在接收完当前数据帧的帧尾后10个位元时间内开始产生；
所述大数据量井下测井仪器在发送完一数据帧并释放所述高速数据传输通道HSC后的接下来的30个位元时间内：
如果成功接收到所述确认信号，表示该数据帧已经成功发送，
如果未接收到所述确认信号则表示该数据帧发送失败；重新发送该数据帧。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的确认信号包括：
接收到的所述数据帧中的编码层中的K28.7字符；
所述K28.7字符的值为10位二进制数“0001111100”；
接收到的所述数据帧中的标识符中的低8位所对应的编码层中的编码值。
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