WO2024076254A1 - Method and system for transmitting information over a single-wire transmission line - Google Patents

Method and system for transmitting information over a single-wire transmission line Download PDF

Info

Publication number
WO2024076254A1
WO2024076254A1 PCT/RU2022/000325 RU2022000325W WO2024076254A1 WO 2024076254 A1 WO2024076254 A1 WO 2024076254A1 RU 2022000325 W RU2022000325 W RU 2022000325W WO 2024076254 A1 WO2024076254 A1 WO 2024076254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
communication line
signal
potential
generator
output
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000325
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович КАЛАБУХОВ
Аркадий Васильевич ЯКОВЛЕВ
Роман Владимирович КОЖЕМЯЧКО
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Три-Лоджик"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2022125788A external-priority patent/RU2022125788A/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Три-Лоджик" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Три-Лоджик"
Publication of WO2024076254A1 publication Critical patent/WO2024076254A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/30—Electric signal transmission systems in which transmission is by selection of one or more conductors or channels from a plurality of conductors or channels
    • G08C19/32—Electric signal transmission systems in which transmission is by selection of one or more conductors or channels from a plurality of conductors or channels of one conductor or channel

Definitions

  • This technical solution relates to the field of data transmission, in particular, to a method and system for transmitting information over a single-wire communication line.
  • a cable can be used as a communication line, but also linear metal structures, such as pipelines (onshore and underground), drill strings of wells, production strings of wells, and tubing of oil and gas wells.
  • the source of information RU 2170952 C2, published on July 20, 2001, is known from the prior art and discloses a communication device for remote monitoring via a pipeline channel.
  • the communication device for remote monitoring includes a pipeline, a transmitting unit, which includes a ground electrode, an information signal generator and an oscillating circuit, and a receiving unit, which includes a ground electrode, a selective amplifier and an oscillating circuit, each of the oscillating circuits consisting of a coil inductance and a cylindrical capacitor, one plate of which is the metal wall of the pipeline, and the other plate is an electrically conductive material applied to the pipeline insulation at the places of transmission and reception of the information signal, and the oscillatory circuits of the transmitting and receiving units have a resonant frequency equal to the frequency of the information signal.
  • This system is not purely single-wire, as it uses a two-wire pipe-to-ground communication line.
  • the disadvantage of such a system is the need to use the ground as a second conductor.
  • the closest to the proposed solution is the source of information US6104107A, published on August 15, 2000, revealing a method and device for single-wire transmission of electricity.
  • the method ensures the conversion of electrical energy generated in the original source into oscillation energy of the field of free electric charges (displacement current or longitudinal wave electric field), the energy of which is transmitted to the consuming device through a transmission line conductor that does not form a closed loop.
  • the disadvantage of the method from the point of view of implementing a communication system is the use of a transformer as a generating source, as well as the absence of a reference isolated capacitance in the circuit of the original source.
  • the technical problem to be solved by the claimed technical solution is the creation of a single-wire data transmission system, which uses one conductor for data transmission.
  • An additional technical result is the reduction of the materials used (cables) when creating data transmission systems, due to the use of one conductor for data transmission in the solution, and when using linear metal objects (for example, pipelines) as communication lines, there is no need to lay cable lines.
  • each transceiver including: an information processing unit configured to process the signal and transmit it to the unit transmitting a signal, and also configured to receive a signal for processing from a signal receiving unit; a signal transmission unit including a generator (2), with one output of the generator (2) connected to a reference isolated capacitance (C1), which represents an electrically conductive body, and the second output is connected to a communication line (C2), which represents a second isolated capacitance; a signal receiving unit, including a device for forming a reference potential (4), and an amplifier (5), configured to filter the signal; energy system.
  • a single-wire cable is used as a communication line.
  • linear metal structures are used as a communication line.
  • the claimed result is also achieved due to the operation of the method for receiving and transmitting information using a single-wire communication line, using at least two transceivers connected by a communication line, including the stages of: to the first transceiver, from the information processing unit to the signal transmission unit, to the generator (2) receives an information signal, the generator (2) modulates the signal, and at the output of the generator (2) from the side of the reference isolated capacitance (C1) a charge of the same sign appears, and at the output of the generator (2) from the side connected to the communication line (C2 ), a charge of the opposite sign appears, and the ratio of the potential on the communication line (C2) to the potential on the reference isolated capacitance (C1) will be equal to the ratio of the reference isolated capacitance (C1) to the capacity of the communication line (C2); when transmitting a signal, a potential appears on the communication line (C2), which is an analog signal modulated by digital data, and after a time t
  • Fig. 1 illustrates a block diagram of a single-wire communication channel.
  • Fig. 2 illustrates a functional diagram of a transmission block and a signal receiving block of a single-wire communication channel.
  • Fig. 3 illustrates an example of the operation of the proposed solution, in which a linear metal structure is used as a communication line.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a single-wire communication channel, consisting of two transceivers and a communication line.
  • Each transceiver includes the following elements.
  • An information processing unit configured to process a signal and transmit it to a signal transmission unit, and also configured to receive a signal for processing from a signal receiving unit.
  • Figure 2 shows a functional diagram of the signal transmission block and signal reception block.
  • C1 a reference isolated capacitance
  • C2 communication line
  • a cable can be used as a communication line, but also linear metal structures, such as: pipelines (onshore and underground), well drill strings, well production strings, oil and gas well tubing, etc.
  • linear metal structures such as: pipelines (onshore and underground), well drill strings, well production strings, oil and gas well tubing, etc.
  • the generator (2) with its second output is connected to a linear metal structure.
  • the signal receiving unit (Rx) includes a reference potential formation device (4) and an amplifier (5), configured to filter the signal.
  • a power system that ensures the power consumption of the transceiver.
  • the information processing unit converts digital data received from sensors or interfaces into an analog signal and transmits it to the signal transmission unit to the generator (2).
  • the first transceiver from the information processing unit to the signal transmission unit, receives an analog signal to the generator (2).
  • the generator (2) modulates the signal, and the type of modulation used can be any: amplitude, frequency, phase (modulated or manipulated).
  • the increase in capacitance is disproportionate to the increase in length, the decrease in potential is not critical for the transmitted signal, which can be amplified on the receiving side and filtered from interference.
  • a section of the communication line can be used as a reference secluded capacitance C1.
  • the signal receiving unit of the second transceiver measures the potential at the end of the communication line (C2) at point (c), using a reference potential generating device (4).
  • the reference potential formation device (4) also performs the function of filtering industrial noise of 50 Hz and can be made in the form of a delay line, or a massive conductive object isolated from the communication line, or a connection point to a grounding device located at a distance from the communication line.
  • the amplifier (5) amplifies the potential difference between point (c) and the output of the reference potential former (4). From the output of the amplifier the signal enters an information processing unit that converts the received analog signal into digital data.
  • An underground pipeline is used as a communication line (1) (the underground part of the pipeline is covered with an electrically insulating layer (4)).
  • the length of the pipeline is 3200 meters, the outer diameter of the metal pipe is 114 mm.
  • the signal transmission unit (Tx) of the transceiver 1 located on the surface of the earth (3), creates a potential difference equal to 20 volts between the reference capacitance C1 (2) and the beginning of the communication line (1) (pipeline), while at the end of the communication line (pipeline) signal receiving unit (Rx) of transceiver 2, located on the surface of the earth (3), records the signal level equal to 0.137 volts.
  • An insulated wire with a core cross-section of 2.5 mm 2 is used as a communication line.
  • the wire length is 3200 meters, the core diameter is 1.78 mm.
  • the signal transmission unit (Tx) of transceiver 1 When transmitting a signal, the signal transmission unit (Tx) of transceiver 1 creates a potential difference equal to 25 volts between the reference capacitance C1 and the beginning of the communication line, while at the end of the communication line the signal receiving unit (Rx) of transceiver 2 records the signal level equal to 0.128 volts.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

The group of inventions is directed toward the transmission of information over a single-wire transmission line and includes a system and a method for receiving and transmitting information using a single-wire transmission line. The system contains at least two transceivers connected by a transmission line. Each transceiver comprises the following units: an information processing unit capable of processing a signal and transmitting same to a signal transmitting unit and also capable of receiving a signal for processing from a signal receiving unit; a signal transmitting unit including a generator (2), wherein one output of the generator (2) is connected to an isolated reference capacitor (C1) comprised of an electrically conductive body, and a second output is connected to a transmission line (C2) comprised of a second isolated capacitor; a signal receiving unit including a reference potential generating device (4) and an amplifier (5) capable of filtering a signal, as well as a power supply system.

Description

СПОСОБ И СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ОДНОПРОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ METHOD AND SYSTEM FOR INFORMATION TRANSMISSION OVER SINGLE-WIRE COMMUNICATION LINE
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ TECHNICAL FIELD
Настоящее техническое решение относится к области передачи данных, в частности, к способу и системе передачи информации по однопроводной линии связи. В качестве линии связи может использоваться не только кабель, но и линейные металлические конструкции, такие как трубопроводы (наземные и подземные), колонны бурильных труб скважин, эксплуатационные колонны скважин, насоснокомпрессорные трубы нефтегазовых скважин. This technical solution relates to the field of data transmission, in particular, to a method and system for transmitting information over a single-wire communication line. Not only a cable can be used as a communication line, but also linear metal structures, such as pipelines (onshore and underground), drill strings of wells, production strings of wells, and tubing of oil and gas wells.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE ART
Из уровня техники известен источник информации RU 2170952 С2, опубликованный 20.07.2001 и раскрывающий устройство связи для дистанционного контроля по трубопроводному каналу. Устройство связи для дистанционного контроля включает трубопровод, передающий блок, в состав которого входят электрод заземления, генератор информационного сигнала и колебательный контур, и приемный блок, в состав которого входят электрод заземления, избирательный усилитель и колебательный контур, причем каждый из колебательных контуров состоит из катушки индуктивности и цилиндрического конденсатора, одной обкладкой которого служит металлическая стенка трубопровода, а другой обкладкой - электропроводящий материал, нанесенный на изоляцию трубопровода в местах передачи и приема информационного сигнала, и колебательные контуры передающего и приемного блоков имеют резонансную частоту, равную частоте информационного сигнала. The source of information RU 2170952 C2, published on July 20, 2001, is known from the prior art and discloses a communication device for remote monitoring via a pipeline channel. The communication device for remote monitoring includes a pipeline, a transmitting unit, which includes a ground electrode, an information signal generator and an oscillating circuit, and a receiving unit, which includes a ground electrode, a selective amplifier and an oscillating circuit, each of the oscillating circuits consisting of a coil inductance and a cylindrical capacitor, one plate of which is the metal wall of the pipeline, and the other plate is an electrically conductive material applied to the pipeline insulation at the places of transmission and reception of the information signal, and the oscillatory circuits of the transmitting and receiving units have a resonant frequency equal to the frequency of the information signal.
Данная система не является в чистом виде однопроводной, так как она использует двухпроводную линию связи «труба-земля». Недостатком такой системы является необходимость использования земли в качестве второго проводника. This system is not purely single-wire, as it uses a two-wire pipe-to-ground communication line. The disadvantage of such a system is the need to use the ground as a second conductor.
Наиболее близким к предлагаемому решению является источник информации US6104107A, опубликованный 15.08.2000г, раскрывающий способ и устройство для однопроводной передачи электричества. Способ обеспечивает преобразование электрической энергии, генерируемой в исходном источнике, в энергию колебаний поля свободных электрических зарядов (тока смещения или продольной волны электрического поля), энергия которых передается к потребляющему устройству через проводник линии передачи, не образующий замкнутого контура. The closest to the proposed solution is the source of information US6104107A, published on August 15, 2000, revealing a method and device for single-wire transmission of electricity. The method ensures the conversion of electrical energy generated in the original source into oscillation energy of the field of free electric charges (displacement current or longitudinal wave electric field), the energy of which is transmitted to the consuming device through a transmission line conductor that does not form a closed loop.
Недостатком метода с точки зрения реализации системы связи является использование трансформатора в качестве генерирующего источника, а также отсутствие в цепи исходного источника опорной уединенной емкости. The disadvantage of the method from the point of view of implementing a communication system is the use of a transformer as a generating source, as well as the absence of a reference isolated capacitance in the circuit of the original source.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является создание однопроводной системы передачи данных, в которой используется один проводник для передачи данных. The technical problem to be solved by the claimed technical solution is the creation of a single-wire data transmission system, which uses one conductor for data transmission.
Техническим результатом, достигающимся при решении вышеуказанной технической задачи, является реализация назначения. Дополнительным техническим результатом является сокращение используемых материалов (кабеля) при создании систем передачи данных, за счет использования в решении одного проводника для передачи данных, а при использовании линейных металлических объектов (например, трубопроводов) в качестве линий связи полностью отсутствует необходимость в прокладке кабельных линий. The technical result achieved when solving the above technical problem is the implementation of the purpose. An additional technical result is the reduction of the materials used (cables) when creating data transmission systems, due to the use of one conductor for data transmission in the solution, and when using linear metal objects (for example, pipelines) as communication lines, there is no need to lay cable lines.
Заявленный результат достигается за счет осуществления системы для приема и передачи информации с использованием однопроводной линии связи, содержащей по меньшей мере два приемопередатчика, соединенные линией связи, причем каждый приемопередатчик включает в себя: блок обработки информации, выполненный с возможностью обработки сигнала и передачи его на блок передачи сигнала, а также выполненный с возможностью приема сигнала для обработки от блока приема сигнала; блок передачи сигнала, включающий генератор (2), причем один выход генератора (2) подключен к опорной уединенной емкости (С1), представляющий собой электропроводное тело, а второй выход подключен к линии связи (С2), которая представляет собой вторую уединенную емкость; блок приема сигнала, включающий устройство формирования опорного потенциала (4), и усилитель (5), выполненный с возможностью фильтрации сигнала; энергосистему. The claimed result is achieved by implementing a system for receiving and transmitting information using a single-wire communication line containing at least two transceivers connected by a communication line, each transceiver including: an information processing unit configured to process the signal and transmit it to the unit transmitting a signal, and also configured to receive a signal for processing from a signal receiving unit; a signal transmission unit including a generator (2), with one output of the generator (2) connected to a reference isolated capacitance (C1), which represents an electrically conductive body, and the second output is connected to a communication line (C2), which represents a second isolated capacitance; a signal receiving unit, including a device for forming a reference potential (4), and an amplifier (5), configured to filter the signal; energy system.
В частном варианте реализации предлагаемой системы, в качестве линии связи используют однопроводный кабель. In a particular embodiment of the proposed system, a single-wire cable is used as a communication line.
В другом частном варианте реализации предлагаемой системы, в качестве линии связи используют линейные металлические конструкции. Заявленный результат также достигается за счет работы способа для приёма и передачи информации с использованием однопроводной линии связи, используя по меньшей мере два приемопередатчика, соединенные линией связи, включающий этапы, на которых: на первый приемопередатчик, из блока обработки информации в блок передачи сигнала, на генератор (2) поступает информационный сигнал, генератор (2) модулирует сигнал, причем на выходе генератора (2) со стороны опорной уединенной емкости (С1) появляется заряд одного знака, а на выходе генератора (2) со стороны подключения к линии связи (С2), появляется заряд противоположного знака, причем соотношение потенциала на линии связи (С2) к потенциалу на опорной уединенной емкости (С1) будет равно соотношению опорной уединенной емкости (С1) к емкости линии связи (С2); при передаче сигнала, на линии связи (С2) появляется потенциал, который является аналоговым сигналом, модулированным цифровыми данными, причем через время t равное длине линии связи деленное на скорость распространения потенциала по линии связи происходит выравнивание потенциала поля в любой другой удаленной точке поверхности, то есть достигает противоположного конца линии связи, блок приема сигнала второго приемопередатчика измеряет потенциал на конце линии связи (С2), посредством устройства формирования опорного потенциала (4) и, используя усилитель (5), принимает сигнал. In another particular embodiment of the proposed system, linear metal structures are used as a communication line. The claimed result is also achieved due to the operation of the method for receiving and transmitting information using a single-wire communication line, using at least two transceivers connected by a communication line, including the stages of: to the first transceiver, from the information processing unit to the signal transmission unit, to the generator (2) receives an information signal, the generator (2) modulates the signal, and at the output of the generator (2) from the side of the reference isolated capacitance (C1) a charge of the same sign appears, and at the output of the generator (2) from the side connected to the communication line (C2 ), a charge of the opposite sign appears, and the ratio of the potential on the communication line (C2) to the potential on the reference isolated capacitance (C1) will be equal to the ratio of the reference isolated capacitance (C1) to the capacity of the communication line (C2); when transmitting a signal, a potential appears on the communication line (C2), which is an analog signal modulated by digital data, and after a time t equal to the length of the communication line divided by the speed of propagation of the potential along the communication line, the field potential equalizes at any other remote point on the surface, then reaches the opposite end of the communication line, the signal receiving unit of the second transceiver measures the potential at the end of the communication line (C2), through a reference potential generating device (4) and, using an amplifier (5), receives the signal.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ DESCRIPTION OF DRAWINGS
Реализация изобретения будет описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемыми чертежами, которые представлены для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивают область изобретения. К заявке прилагаются следующие чертежи: The implementation of the invention will be described further in accordance with the accompanying drawings, which are presented to explain the essence of the invention and in no way limit the scope of the invention. The following drawings are attached to the application:
Фиг. 1 иллюстрирует структурную схему однопроводного канала связи. Fig. 1 illustrates a block diagram of a single-wire communication channel.
Фиг. 2 иллюстрирует функциональную схему блока передачи и блока приема сигнала однопроводного канала связи. Fig. 2 illustrates a functional diagram of a transmission block and a signal receiving block of a single-wire communication channel.
Фиг.З иллюстрирует пример работы предлагаемого решения, в котором в качестве линии связи используется линейная металлическая конструкция. Fig. 3 illustrates an example of the operation of the proposed solution, in which a linear metal structure is used as a communication line.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, будет очевидно каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять понимание особенностей настоящего изобретения. The following detailed description of the invention provides numerous implementation details designed to provide a clear understanding of of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art how the present invention can be used with or without these implementation details. In other cases, well-known methods, procedures and components have not been described in detail so as not to obscure the features of the present invention.
Кроме того, из приведенного изложения будет ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, будут очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов. In addition, from the above discussion it will be clear that the invention is not limited to the above implementation. Numerous possible modifications, alterations, variations and substitutions, while retaining the spirit and form of the present invention, will be apparent to those skilled in the art.
На фиг. 1 представлена структурная схема однопроводного канала связи, состоящего из двух приемопередатчиков и линии связи. Каждый приемопередатчик включает в себя следующие элементы. In fig. Figure 1 shows a block diagram of a single-wire communication channel, consisting of two transceivers and a communication line. Each transceiver includes the following elements.
Блок обработки информации, выполненный с возможностью обработки сигнала и передачи его на блок передачи сигнала, а также выполненный с возможностью приема сигнала для обработки от блока приема сигнала. An information processing unit configured to process a signal and transmit it to a signal transmission unit, and also configured to receive a signal for processing from a signal receiving unit.
На фиг. 2 представлена функциональная схема блока передачи и блока приема сигнала. In fig. Figure 2 shows a functional diagram of the signal transmission block and signal reception block.
Блок передачи сигнала (Тх), включающий генератор (2), причем один выход генератора (2) подключен к опорной уединенной емкости (С1), представляющей собой электропроводное тело (электрическая емкость которого соизмерима с уединенной емкостью линии связи), а второй выход подключен к линии связи (С2), которая представляет собой вторую уединенную емкость. A signal transmission unit (Tx), including a generator (2), with one output of the generator (2) connected to a reference isolated capacitance (C1), which is an electrically conductive body (the electrical capacitance of which is commensurate with the isolated capacitance of the communication line), and the second output is connected to communication line (C2), which represents a second secluded capacity.
В различных реализациях в качестве линии связи может использоваться не только кабель, но и линейные металлические конструкции, такие как: трубопроводы (наземные и подземные), колонны бурильных труб скважин, эксплуатационные колонны скважин, насосно-компрессорные трубы нефтегазовых скважин и т.д. В случае использования линейных металлических конструкций, генератор (2) вторым выходом подключен к линейной металлической конструкции. In various implementations, not only a cable can be used as a communication line, but also linear metal structures, such as: pipelines (onshore and underground), well drill strings, well production strings, oil and gas well tubing, etc. In the case of using linear metal structures, the generator (2) with its second output is connected to a linear metal structure.
Блок приема сигнала (Rx) включающий устройство формирования опорного потенциала (4) и усилитель (5), выполненный с возможностью фильтрации сигнала. The signal receiving unit (Rx) includes a reference potential formation device (4) and an amplifier (5), configured to filter the signal.
Энергосистему, обеспечивающую энергопотребление приемопередатчика.A power system that ensures the power consumption of the transceiver.
Блок обработки информации преобразует цифровые данные, полученные с датчиков или от интерфейсов в аналоговый сигнал и передает его на блок передачи сигнала на генератор (2). На первый приемопередатчик, из блока обработки информации в блок передачи сигнала, на генератор (2) поступает аналоговый сигнал. Генератор (2) модулирует сигнал, при этом применяемый тип модуляции может быть любым: амплитудным, частотным, фазовым (модулированным, либо манипулированным). The information processing unit converts digital data received from sensors or interfaces into an analog signal and transmits it to the signal transmission unit to the generator (2). The first transceiver, from the information processing unit to the signal transmission unit, receives an analog signal to the generator (2). The generator (2) modulates the signal, and the type of modulation used can be any: amplitude, frequency, phase (modulated or manipulated).
В результате, на выходе генератора (2), на стороне опорной уединенной емкости (С1) (а), появляется заряд одного знака, а на стороне подключения к линии связи (С2) (Ь) - заряд противоположного знака с потенциалом равным напряжению генератора. As a result, at the output of the generator (2), on the side of the reference isolated capacitance (C1) (a), a charge of the same sign appears, and on the side connected to the communication line (C2) (b) - a charge of the opposite sign with a potential equal to the generator voltage.
При появлении зарядов в точке (Ь), потенциал стремится выровняться по проводящей поверхности и через время t равное длине линии связи, деленное на скорость распространения потенциала достигает точки (с) с потерями, определяемыми проводимостью линии связи и проводимостью окружающей ее среды. When charges appear at point (b), the potential tends to align along the conducting surface and after a time t equal to the length of the communication line divided by the speed of propagation of the potential reaches point (c) with losses determined by the conductivity of the communication line and the conductivity of the environment surrounding it.
Количество зарядов на стороне (а) и на стороне (Ь) одинаково, но поскольку линия связи обладает большей ёмкостью (С2) по отношению к опорной уединенной ёмкости (С1), то итоговый потенциал на линии связи будет равен Uc2= Uci*C1/C2. The number of charges on side (a) and side (b) is the same, but since the communication line has a larger capacity (C2) relative to the reference isolated capacitance (C1), the final potential on the communication line will be equal to Uc2 = Uci*C1/C2 .
Так как для длинных проводников (в данном случае линии связи) увеличение ёмкости непропорционально увеличению длины, то уменьшение потенциала не является критичным для передаваемого сигнала, который может быть усилен на приёмной стороне и отфильтрован от помех. Since for long conductors (in this case a communication line) the increase in capacitance is disproportionate to the increase in length, the decrease in potential is not critical for the transmitted signal, which can be amplified on the receiving side and filtered from interference.
В качестве опорной уединенной емкости С1 может быть использован участок линии связи. A section of the communication line can be used as a reference secluded capacitance C1.
Таким образом, при передаче сигнала на блок приема сигнала второго приемопередатчика, на линии связи (С2) появляется потенциал, который является аналоговым сигналом, модулированным цифровыми данными. Thus, when a signal is transmitted to the signal receiving unit of the second transceiver, a potential appears on the communication line (C2), which is an analog signal modulated with digital data.
Блок приема сигнала второго приемопередатчика, измеряет потенциал на конце линии связи (С2) в точке (с), посредством устройства формирования опорного потенциала (4). Устройство формирования опорного потенциала (4) также выполняет функцию фильтрации промышленных помех 50Гц и может быть выполнено в виде линии задержки, либо массивного проводящего объекта, изолированного от линии связи, либо точки подключения к заземляющему устройству, находящемся на расстоянии от линии связи. The signal receiving unit of the second transceiver measures the potential at the end of the communication line (C2) at point (c), using a reference potential generating device (4). The reference potential formation device (4) also performs the function of filtering industrial noise of 50 Hz and can be made in the form of a delay line, or a massive conductive object isolated from the communication line, or a connection point to a grounding device located at a distance from the communication line.
Усилитель (5) усиливает разность потенциалов между точкой (с) и выходом формирователя опорного потенциала (4). С выхода усилителя сигнал поступает в блок обработки информации, который преобразует полученный аналоговый сигнал в цифровые данные. The amplifier (5) amplifies the potential difference between point (c) and the output of the reference potential former (4). From the output of the amplifier the signal enters an information processing unit that converts the received analog signal into digital data.
Пример работы предлагаемого решения, в котором в качестве линии связи используется линейная металлическая конструкция, со ссылкой на фиг.З. An example of the operation of the proposed solution, in which a linear metal structure is used as a communication line, with reference to Fig.3.
В качестве линии связи (1) используется подземный трубопровод (подземная часть трубопровода, покрыта электроизолирующим слоем (4)). Длина трубопровода - 3200 метров, внешний диаметр металлической трубы - 114 мм. An underground pipeline is used as a communication line (1) (the underground part of the pipeline is covered with an electrically insulating layer (4)). The length of the pipeline is 3200 meters, the outer diameter of the metal pipe is 114 mm.
Опорная уединенная емкость (С1) (2) - металлическая труба с внешним диаметром 114 мм и длинной 10 метров. Support secluded container (C1) (2) - a metal pipe with an outer diameter of 114 mm and a length of 10 meters.
При передаче сигнала блок передачи сигнала (Тх) приемопередатчика 1 , расположенного на поверхности земли (3), создает между опорной емкостью С1 (2) и началом линии связи (1) (трубопровода) разность потенциалов равную 20 вольтам, при этом на конце линии связи (трубопровода) блок приема сигнала (Rx) приемопередатчика 2, расположенного на поверхности земли (3), фиксирует уровень сигнала равный 0,137 вольта. When transmitting a signal, the signal transmission unit (Tx) of the transceiver 1, located on the surface of the earth (3), creates a potential difference equal to 20 volts between the reference capacitance C1 (2) and the beginning of the communication line (1) (pipeline), while at the end of the communication line (pipeline) signal receiving unit (Rx) of transceiver 2, located on the surface of the earth (3), records the signal level equal to 0.137 volts.
Пример работы предлагаемого решения, в котором в качестве линии связи используется однопроводной кабель. An example of the operation of the proposed solution, in which a single-wire cable is used as a communication line.
В качестве линии связи используется провод в изоляции с сечением жилы 2,5 мм2. Длина провода 3200 метров, диаметр жилы - 1 ,78 мм. An insulated wire with a core cross-section of 2.5 mm 2 is used as a communication line. The wire length is 3200 meters, the core diameter is 1.78 mm.
Опорная уединенная емкость (С1) - 10 метров провода с сечением жилы 2,5 мм2 и диаметром 1 ,78 мм. Support isolated capacity (C1) - 10 meters of wire with a core cross-section of 2.5 mm 2 and a diameter of 1.78 mm.
При передаче сигнала блок передачи сигнала (Тх) приемопередатчика 1 создает между опорной емкостью С1 и началом линии связи разность потенциалов равную 25 вольтам, при этом на конце линии связи блок приема сигнала (Rx) приемопередатчика 2 фиксирует уровень сигнала равный 0,128 вольта. When transmitting a signal, the signal transmission unit (Tx) of transceiver 1 creates a potential difference equal to 25 volts between the reference capacitance C1 and the beginning of the communication line, while at the end of the communication line the signal receiving unit (Rx) of transceiver 2 records the signal level equal to 0.128 volts.
В настоящих материалах заявки было представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники. In these application materials, a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution was presented, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation, which do not go beyond the scope of the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

Claims

Формула Formula
1. Система для приема и передачи информации с использованием однопроводной линии связи, содержащая по меньшей мере два приемопередатчика, соединенные линией связи, причем каждый приемопередатчик включает в себя: блок обработки информации, выполненный с возможностью обработки сигнала и передачи его на блок передачи сигнала, а также выполненный с возможностью приема сигнала для обработки от блока приема сигнала; блок передачи сигнала, включающий генератор (2), причем один выход генератора (2) подключен к опорной уединенной емкости (С1), представляющий собой электропроводное тело, а второй выход подключен к линии связи (С2), которая представляет собой вторую уединенную емкость; блок приема сигнала, включающий устройство формирования опорного потенциала (4), и усилитель (5), выполненный с возможностью фильтрации сигнала; энергосистему. 1. A system for receiving and transmitting information using a single-wire communication line, containing at least two transceivers connected by a communication line, each transceiver including: an information processing unit configured to process the signal and transmit it to the signal transmission unit, and also configured to receive a signal for processing from the signal receiving unit; a signal transmission unit including a generator (2), with one output of the generator (2) connected to a reference isolated capacitance (C1), which represents an electrically conductive body, and the second output is connected to a communication line (C2), which represents a second isolated capacitance; a signal receiving unit, including a device for forming a reference potential (4), and an amplifier (5), configured to filter the signal; energy system.
2. Система по п.1 , отличающаяся тем, что в качестве линии связи используют однопроводный кабель. 2. The system according to claim 1, characterized in that a single-wire cable is used as a communication line.
3. Система по п.1 , отличающаяся тем, что в качестве линии связи используют линейные металлические конструкции. 3. The system according to claim 1, characterized in that linear metal structures are used as a communication line.
4. Способ для приёма и передачи информации с использованием однопроводной линии связи, используя по меньшей мере два приемопередатчика, соединенные линией связи, включающий этапы, на которых: на первый приемопередатчик, из блока обработки информации в блок передачи сигнала, на генератор (2) поступает информационный сигнал, генератор (2) модулирует сигнал, причем на выходе генератора (2) со стороны опорной уединенной емкости (С1) появляется заряд одного знака, а на выходе генератора (2) со стороны подключения к линии связи (С2), появляется заряд противоположного знака, причем соотношение потенциала на линии связи (С2) к потенциалу на опорной уединенной емкости (С1) будет равно соотношению опорной уединенной емкости (С1) к емкости линии связи (С2); при передаче сигнала, на линии связи (С2) появляется потенциал, который является аналоговым сигналом, модулированным цифровыми данными, причем через время t равное длине линии связи деленное на скорость распространения потенциала по линии связи происходит выравнивание потенциала поля в любой другой удаленной точке поверхности, то есть достигает противоположного конца линии связи, блок приема сигнала второго приемопередатчика измеряет потенциал на конце линии связи (С2), посредством устройства формирования опорного потенциала (4) и, используя усилитель (5), принимает сигнал. 4. A method for receiving and transmitting information using a single-wire communication line, using at least two transceivers connected by a communication line, including the stages in which: to the first transceiver, from the information processing unit to the signal transmission unit, to the generator (2) information signal, the generator (2) modulates the signal, and at the output of the generator (2) from the side of the reference isolated capacitance (C1) a charge of the same sign appears, and at the output of the generator (2) from the side connected to the communication line (C2), a charge of the opposite sign appears sign, and the ratio of the potential on the communication line (C2) to the potential on the reference isolated capacitance (C1) will be equal to the ratio of the reference isolated capacitance (C1) to the capacity of the communication line (C2); when transmitting a signal, a potential appears on the communication line (C2), which is an analog signal modulated by digital data, and after a time t equal to the length of the communication line divided by the speed of propagation of the potential along the communication line, the field potential equalizes at any other remote point on the surface, then reaches the opposite end of the communication line, the signal receiving unit of the second transceiver measures the potential at the end of the communication line (C2), through a reference potential formation device (4) and, using an amplifier (5), receives the signal.
PCT/RU2022/000325 2022-10-03 2022-10-28 Method and system for transmitting information over a single-wire transmission line WO2024076254A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022125788 2022-10-03
RU2022125788A RU2022125788A (en) 2022-10-03 METHOD AND SYSTEM FOR INFORMATION TRANSMISSION OVER SINGLE-WIRE COMMUNICATION LINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024076254A1 true WO2024076254A1 (en) 2024-04-11

Family

ID=90608443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000325 WO2024076254A1 (en) 2022-10-03 2022-10-28 Method and system for transmitting information over a single-wire transmission line

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024076254A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104107A (en) * 1992-05-08 2000-08-15 Uniline Limited Method and apparatus for single line electrical transmission
RU2170952C2 (en) * 1997-03-17 2001-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" Communication unit for remote control over pipe-line channel
RU2206922C2 (en) * 2001-07-26 2003-06-20 ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" Multizone scanning converter for transmitting logic data via single- wire communication line
US7071837B2 (en) * 1999-07-07 2006-07-04 Expro North Sea Limited Data transmission in pipeline systems
RU106458U1 (en) * 2011-01-11 2011-07-10 ООО "Научно-производственное объединение "Современные диагностические системы" (ООО "НПО "СОДИС") POWER-SAVING SINGLE-WIRED RESONANCE ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104107A (en) * 1992-05-08 2000-08-15 Uniline Limited Method and apparatus for single line electrical transmission
RU2170952C2 (en) * 1997-03-17 2001-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" Communication unit for remote control over pipe-line channel
US7071837B2 (en) * 1999-07-07 2006-07-04 Expro North Sea Limited Data transmission in pipeline systems
RU2206922C2 (en) * 2001-07-26 2003-06-20 ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" Multizone scanning converter for transmitting logic data via single- wire communication line
RU106458U1 (en) * 2011-01-11 2011-07-10 ООО "Научно-производственное объединение "Современные диагностические системы" (ООО "НПО "СОДИС") POWER-SAVING SINGLE-WIRED RESONANCE ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2273939C1 (en) Method and device for transferring electric energy (variants)
AU2007292254B2 (en) A telemetry apparatus and method for monitoring a borehole
CA2135299C (en) Apparatus and method for single line electrical transmission
US7482945B2 (en) Apparatus for interfacing with a transmission path
US4788545A (en) Parameter telemetering from the bottom of a deep borehole
US4620189A (en) Parameter telemetering from the bottom of a deep borehole
WO2016014221A1 (en) Wireless power transmission to downhole well equipment
MX2013005021A (en) System and method for remote sensing.
US4876539A (en) Parameter telemetering from the bottom of a deep borehole
AU2019200061A1 (en) Band-gap communications across a well tool with a modified exterior
WO1996023368A1 (en) Method and apparatus for communicating by means of an electrical power cable
Bank It Is Quite Another Electricity: Transmitting by One Wire and without Grounding
US7847671B1 (en) Subsea data and power transmission inductive coupler and subsea cone penetrating tool
US3129394A (en) Coaxial mode transmission of carrier currents using insulated buried pipe and surrounding earth
WO2024076254A1 (en) Method and system for transmitting information over a single-wire transmission line
RU2659409C1 (en) Communication system of super low frequency and extremely low frequency ranges with deeply submerged and remote objects
US5140318A (en) Data transmission system for downhole logging tools
US2201472A (en) Communication system
AP2001002381A0 (en) Data transmission in pipeline systems.
CN110725681A (en) Near-bit measuring device
CN104747174A (en) Double-flow drill pipe signal transmission system
US10808524B2 (en) System for cableless bidirectional data transmission in a well for the extraction of formation fluids
RU2170952C2 (en) Communication unit for remote control over pipe-line channel
US1175082A (en) Apparatus for the electric transmission of signs or speech in mines.
CN218376442U (en) Dipole sound insulator capable of realizing arbitrary rotation angle and logging instrument

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22961552

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1