CN211230431U - 一种分布式井下数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分布式井下数据采集系统，用于采集至少一个数据测量仪器的观测数据，系统包括地面终端和至少一个井下数据采集装置；井下数据采集装置包括至少一个模数转换单元、用于在数字信号中插入仪器标识的第一处理单元和第二处理单元；至少一个数据测量仪器的数据输出端与所述至少一个模数转换单元的模拟信号输入端相连接，所述至少一个模数转换单元的数字信号输出端与所述第一处理单元的信号输入端相连接，所述第一处理单元的信号输出端与所述第二处理单元的信号输入端相连接，所述第二处理单元与所述地面终端通过CAN‑FD总线相连接。本实用新型能够实现多种数据测量仪器的标准化采集及传输，适用范围广泛。

Description

一种分布式井下数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及井下观测技术领域，尤其涉及一种分布式井下数据采集系统。

背景技术

在井下观测系统中，一般于深井内布设地震计、地磁仪、应变传感器等多种数据测量仪器，各种数据测量仪器测量的数据分别由对应的数据采集装置采集，分别传输至地面上的上位机进行数据处理，实现井下观测。由于各种数据测量仪器采集的数据类型不同，集成多种数据测量仪器实现多种观测是一个技术难点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种分布式井下数据采集系统，能够实现多种数据测量仪器的数据采集及传输，适用范围广泛。

基于上述目的，本实用新型提供了一种分布式井下数据采集系统，用于采集至少一个数据测量仪器的观测数据，包括地面终端和至少一个井下数据采集装置；

所述井下数据采集装置包括至少一个模数转换单元、用于在数字信号中插入仪器标识的第一处理单元和第二处理单元；

所述至少一个数据测量仪器的数据输出端与所述至少一个模数转换单元的模拟信号输入端相连接，所述至少一个模数转换单元的数字信号输出端与所述第一处理单元的信号输入端相连接，所述第一处理单元的信号输出端与所述第二处理单元的信号输入端相连接，所述第二处理单元与所述地面终端通过CAN-FD总线相连接。

可选的，所述第二处理单元的控制信号输出端与所述至少一个数据测量仪器的动作控制电路相连接。

可选的，所述数据测量仪器为包括三分向摆体的地震计，所述第二处理单元通过所述动作控制电路控制所述三分向摆体中的至少一个执行开摆和/或锁摆和/或调零动作。

可选的，所述井下数据采集装置还包括电压检测单元，所述电压检测单元的检测端与所述第二处理单元的电压检测端相连接，所述电压检测单元的输出端与所述地面终端通过CAN-FD总线相连接。

可选的，所述数据测量仪器为包括三分向摆体的地震计，所述模数转换单元具有六个数据通道，两个地震计的六个数据输出端与所述六个数据通道的模拟信号输入端相连接，所述六个数据通道的数字信号输出端分别与所述第一处理单元的六个移位寄存器的数据输入端相连接。

可选的，所述数据测量仪器包括地震计、地磁仪、陀螺仪、应变传感器、水位传感器、压力传感器、温湿度传感器中的一种或多种。

可选的，所述模数转换单元采用Σ-ΔADC器件。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的分布式井下数据采集系统，包括地面终端和至少一个井下数据采集装置；装置包括至少一个模数转换单元、用于在数字信号中插入仪器标识的第一处理单元和第二处理单元；至少一个数据测量仪器的数据输出端与至少一个模数转换单元的模拟信号输入端相连接，至少一个模数转换单元的数字信号输出端与第一处理单元的信号输入端相连接，第一处理单元的信号输出端与第二处理单元的信号输入端相连接，第二处理单元与地面终端通过CAN-FD总线相连接。本实用新型能够实现多种数据测量仪器的标准化采集及传输，适用范围广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的系统结构框图；

图2为本实用新型实施例的装置结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1为本实用新型实施例的系统结构框图，图2为本实用新型实施例的井下数据采集装置的结构框图。如图所示，本实用新型实施例提供的分布式井下数据采集系统，用于采集至少一个数据测量仪器的观测数据，分布式井下数据采集系统包括地面终端和至少一个井下数据采集装置；其中：

井下数据采集装置包括至少一个模数转换单元、用于在数字信号中插入仪器标识的第一处理单元和第二处理单元；

至少一个数据测量仪器的数据输出端与至少一个模数转换单元的模拟信号输入端相连接，至少一个模数转换单元的数字信号输出端与第一处理单元的信号输入端相连接，第一处理单元的信号输出端与第二处理单元的信号输入端相连接，第二处理单元与所述地面终端通过CAN-FD总线相连接。

本实施例中，利用至少一个井下数据采集装置实现多种数据测量仪器的观测数据的统一采集和传输。各数据测量仪器采集的数据经至少一个模数转换单元进行模数转换后得到数字信号，数字信号传输至第二处理单元，第二处理单元在数字信号中插入可标识不同数据测量仪器的仪器标识，将插入仪器标识的数字信号传输至第一处理单元，第一处理单元将插入仪器标识的数字信号通过CAN-FD总线统一传输至地面终端，由地面终端接收各数据测量仪器的观测数据，并进行后续处理。本实用新型能够实现多种数据观测仪器的标准化采集与传输，系统具有通用性，适用范围广泛。

本实施例中，可采用多个模数转换单元，每个模数转换单元的模拟信号输入端分别与一个数据测量仪器的数据输出端相连接，分别获取所连接的数据测量仪器采集的模拟信号；也可以是，采用具有多数据通道的模数转换单元，每个数据通道的模拟信号输入端分别与一个数据测量仪器的数据输出端相连接，分别获取所连接的数据测量仪器采集的模拟信号。可选的，模数转换单元可采用高精度的Σ-ΔADC器件，提高采集数据精度。

本实施例中，部署于井下的数据测量仪器包括但不限于地震计、地磁仪、陀螺仪、应变传感器、水位传感器、压力传感器、温湿度传感器等传感器中的一种或多种，本实用新型不做具体限定。

于一些实现方式中，至少一个模数转换单元可分别与一种或多种数据测量仪器相连接，以便于采集一种或多种仪器的观测数据。例如，将一个地磁仪、一个陀螺仪的数据输出端分别接入两个模数转换单元的模拟信号输入端，利用一个井下数据采集装置同时采集两种观测数据；又例如，将部署于不同方向的多个应变传感器的数据输出端分别接入数量对应的模数转换单元的模拟信号输入端，利用一个井下数据采集装置采集井下不同方向的应力数据。

于一种实施例中，数据测量仪器为包括三分向摆体的地震计，采用具有六个数据通道的模数转换单元，两个地震计的六个数据输出端与六个数据通道的模拟信号输入端相连接，六个数据通道的数字信号输出端分别与第一处理单元的六个移位寄存器的数据输入端相连接。可实现两个地震计的振动数据的采集。

本实施例中，第一处理单元的存储模块中预先存储有各种数据测量仪器的仪器标识，第一处理单元接收模数转换单元的数字信号，按照模数转换单元所连接的仪器类型，从存储模块中读取出对应的仪器标识，将仪器标识插入数字信号中，得到具有仪器标识的数字信号，便于后续识别观测数据的类型。其中，将仪器标识插入数字信号的实现可通过多种方式实现，例如，将读取出的仪器标识先输入移位寄存器，再将数字信号输入移位寄存器，移位寄存器输出具有仪器标识的数字信号。

于一些实现方式中，若采集一个地震计的三路振动信号，地震计的垂直向、东西向、南北向三个摆体的模拟信号经过第一、第二、第三共三个模数转换单元进行模数转换处理后得到三路数字信号，第一处理单元接收三个模数转换单元输出的三路数字信号，在第一模数转换单元输出的数字信号中插入垂直向标识，在第二模数转换单元输出的数字信号中插入东西向标识、在第三模数转换单元输出的数字信号中插入南北向标识；具有仪器标识的数字信号经过第一处理单元传输至地面终端，地面终端可根据仪器标识识别信号类型。

本实用新型实施例中，地面终端还可以通过井下数据采集装置对数据测量仪器进行控制。地面终端通过CAN-FD总线向井下数据采集装置发送用于控制数据测量仪器的控制指令，第二处理单元接收控制指令，第二处理单元的控制信号输出端与至少一个数据测量仪器的动作控制电路相连接，第二处理单元向数据测量仪器的动作控制电路发送相应的控制指令，以控制数据测量仪器执行某种动作。本实施例能够实现数据测量仪器的远程控制，使用非常方便。

在一些实现方式中，数据测量仪器为地震计，第二处理单元接收用于控制地震计的三个摆体中的至少一个执行开摆和/或锁摆和/或调零动作的控制指令，第二处理单元向地震计的动作控制电路发送控制指令，动作控制电路根据控制指令控制至少一个摆体执行开摆和/或锁摆和/或调零动作。

本实用新型实施例中，为实时监测系统的工作稳定性，井下数据采集装置还包括电压检测单元，电压检测单元的检测端与第二处理单元的电压检测端相连接，电压检测单元的信号输出端与地面终端通过CAN-FD总线相连接，电压检测单元将检测的装置的电压状态信号传输至地面终端，地面终端根据接收的电压状态信号监测装置的电压状态，当装置的电压低于设定的稳定阈值时，通过报警单元进行报警。本实施例能够实现各井下数据采集装置的工作状态监测，保证各井下数据采集装置的工作稳定性。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式井下数据采集系统，用于采集至少一个数据测量仪器的观测数据，其特征在于，包括地面终端和至少一个井下数据采集装置；

所述井下数据采集装置包括至少一个模数转换单元、用于在数字信号中插入仪器标识的第一处理单元和第二处理单元；

所述至少一个数据测量仪器的数据输出端与所述至少一个模数转换单元的模拟信号输入端相连接，所述至少一个模数转换单元的数字信号输出端与所述第一处理单元的信号输入端相连接，所述第一处理单元的信号输出端与所述第二处理单元的信号输入端相连接，所述第二处理单元与所述地面终端通过CAN-FD总线相连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二处理单元的控制信号输出端与所述至少一个数据测量仪器的动作控制电路相连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据测量仪器为包括三分向摆体的地震计，所述第二处理单元通过所述动作控制电路控制所述三分向摆体中的至少一个执行开摆和/或锁摆和/或调零动作。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述井下数据采集装置还包括电压检测单元，所述电压检测单元的检测端与所述第二处理单元的电压检测端相连接，所述电压检测单元的输出端与所述地面终端通过CAN-FD总线相连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据测量仪器为包括三分向摆体的地震计，所述模数转换单元具有六个数据通道，两个地震计的六个数据输出端与所述六个数据通道的模拟信号输入端相连接，所述六个数据通道的数字信号输出端分别与所述第一处理单元的六个移位寄存器的数据输入端相连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据测量仪器包括地震计、地磁仪、陀螺仪、应变传感器、水位传感器、压力传感器、温湿度传感器中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模数转换单元采用Σ-ΔADC器件。

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