專利名稱：油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種可以使井下裝置與井上平臺(tái)相互交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，特別涉及一種 基于RFID技術(shù)的油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
石油鉆井平臺(tái)到井下裝置的數(shù)據(jù)傳輸或控制一直是石油鉆探中的技術(shù)難題。由 于井下的特殊環(huán)境，如鹽水、超過(guò)120°C的高溫、幾十Mpa的壓力，一般的無(wú)線電裝置無(wú)法正 常工作，而鋪設(shè)電纜或者液壓線成本則非常高，實(shí)施也比較困難。傳統(tǒng)的比較成熟的方法 一般是用機(jī)械式的觸發(fā)方式，通過(guò)投擲金屬球觸發(fā)井下的機(jī)械裝置來(lái)對(duì)井下的閥門(mén)等進(jìn)行 控制；或者通過(guò)延時(shí)開(kāi)啟的手段使井下的裝置自行開(kāi)始工作。其他的方法，如公開(kāi)號(hào)為US 2009/0044937的美國(guó)專利，通過(guò)井上平臺(tái)輸出液壓脈沖的方式，將井上的簡(jiǎn)單命令傳送到 井下。這些控制或者數(shù)據(jù)傳輸方法雖然能夠有效的控制井下的裝置，但是信息流都是單向 的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)井下裝置到井上平臺(tái)的信息反饋。在需要對(duì)井下的環(huán)境或者設(shè)備狀況進(jìn)行監(jiān) 測(cè)時(shí)，只有在管道從井下回收之后將井下裝置拆開(kāi)才能得到這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；之后則需要重 新進(jìn)行密封再繼續(xù)使用。RFID (Radio Frequency Identification，無(wú)線射頻識(shí)別)是一種利用射頻信號(hào)的 空間耦合或反射的傳輸特性來(lái)識(shí)別RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，以達(dá)到物體自動(dòng)識(shí)別的目的。一般 的RFID系統(tǒng)包括RFID標(biāo)簽和讀寫(xiě)器，標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間的數(shù)據(jù)傳輸具有非接觸式和抗環(huán) 境干擾的特點(diǎn)。對(duì)于井下環(huán)境的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，數(shù)百千赫茲的低頻載波，例如典型工作頻率為 125khz或者134khz的低頻RFID系統(tǒng)在近距離通信的過(guò)程中基本上不受鹽水環(huán)境的影響， 且周圍金屬對(duì)其通信過(guò)程的影響也比較有限，可以很輕易地應(yīng)付井下惡劣環(huán)境。美國(guó)專利US 7063148公開(kāi)了一種通過(guò)RFID (射頻識(shí)別)標(biāo)簽來(lái)控制井下閥門(mén)的 裝置，通過(guò)在井下閥門(mén)上附加一個(gè)閱讀器和天線，當(dāng)RFID標(biāo)簽通過(guò)閥門(mén)附近的時(shí)候，閱讀 器可以讀出RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，藉由這些數(shù)據(jù)來(lái)控制閥門(mén)。不過(guò)其數(shù)據(jù)流依然只能是是單 向的，沒(méi)有考慮井下數(shù)據(jù)的回傳或反饋的問(wèn)題；而且井下裝置不僅包括閥門(mén)，一般還有一些 監(jiān)測(cè)井下溫度、壓力等環(huán)境參數(shù)的傳感設(shè)備，后者對(duì)于數(shù)據(jù)回傳的需求更大，這樣可以一定 程度地滿足井下環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便做出更加高效的決策。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)井上平臺(tái)和若干井下裝置之間的雙 向數(shù)據(jù)傳輸。一種油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括井上讀寫(xiě)器、低頻RFID標(biāo)簽和井下數(shù)據(jù)處理子系 統(tǒng)，所述井上讀寫(xiě)器對(duì)所述低頻RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?；所述井下?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括天線、讀寫(xiě)模塊及公用存儲(chǔ)器，所述讀寫(xiě)模塊通過(guò) 天線發(fā)射或接收射頻信號(hào)，對(duì)所述低頻RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?，井下裝置和所
3述讀寫(xiě)模塊均連接所述公用存儲(chǔ)器，用以讀或?qū)懰龉么鎯?chǔ)器中的數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選實(shí)施例，所述讀寫(xiě)模塊包括向井下裝置發(fā)送電平信號(hào)的第一信號(hào)輸出 口，和向所述井下裝置發(fā)送中斷信號(hào)的第二信號(hào)輸出口。作為優(yōu)選實(shí)施例，井下裝置包括中斷輸入口，所述讀寫(xiě)模塊的第二信號(hào)輸出口延 伸一中斷控制線，所述中斷控制線與井下裝置的所述中斷輸入口電連接。作為優(yōu)選實(shí)施例，所述讀寫(xiě)模塊、公用存儲(chǔ)器以及井下裝置均包括一串行數(shù)據(jù)接 口和一個(gè)時(shí)鐘接口，這些串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口分別藉由一條串行數(shù)據(jù)線和一條時(shí)鐘線 電連接，所述串行數(shù)據(jù)線和所述時(shí)鐘線構(gòu)成數(shù)據(jù)總線。作為優(yōu)選實(shí)施例，所述低頻RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)中設(shè)置有控制字節(jié)，用于將所述低頻 RFID標(biāo)簽區(qū)分為下傳標(biāo)簽和上傳標(biāo)簽。本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在首先以低頻RFID標(biāo)簽作為中介實(shí)現(xiàn)了井上平臺(tái)和若 干井下裝置之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。其次，由于使用了公用存儲(chǔ)器，在下傳數(shù)據(jù)或者上傳數(shù)據(jù) 的過(guò)程中，所述公用存儲(chǔ)器起到的數(shù)據(jù)緩沖作用，使得不需要在讀/寫(xiě)標(biāo)簽的同時(shí)對(duì)井下 裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)分配或者數(shù)據(jù)收集，這樣可以使得從標(biāo)簽讀取數(shù)據(jù)，或者向標(biāo)簽寫(xiě)入數(shù)據(jù)的 時(shí)間縮短，提高系統(tǒng)的可靠性。再次，若干井下裝置使用同一個(gè)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)的方式，使得 系統(tǒng)具有可擴(kuò)充的特性，可以任意增加或者減少連接在本發(fā)明油井?dāng)?shù)據(jù)交換平臺(tái)上面的井 下裝置的數(shù)量。


圖1為本發(fā)明的油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)的較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2為本發(fā)明井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的實(shí)施例的電路簡(jiǎn)圖；圖3為本發(fā)明油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)的標(biāo)簽以及公用存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的實(shí)施例的工作流程圖；圖5為本發(fā)明井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)若干井下裝置100和井上作業(yè)平 臺(tái)200之間的數(shù)據(jù)傳輸，包括連接在井上作業(yè)平臺(tái)200上的讀寫(xiě)器300，RFID標(biāo)簽400，以 及井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500。所述的讀寫(xiě)器300用于將井上作業(yè)平臺(tái)200需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)寫(xiě)入標(biāo)簽400，或者從 標(biāo)簽400中讀出數(shù)據(jù)并傳送至井上作業(yè)平臺(tái)200。所述的井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500包括安 裝在井下裝置附近的管道150上的天線510，讀寫(xiě)模塊520以及公用存儲(chǔ)器530。所述的天 線510連接在讀寫(xiě)模塊520上，所述井下裝置100以及讀寫(xiě)模塊520均與公用存儲(chǔ)器530 連接。所述公用存儲(chǔ)器530 —方面用于存儲(chǔ)這些井下裝置100獲取的信息，例如井下溫度、 壓力等環(huán)境信息，以及閥門(mén)、管道的工作狀況等信息；另一方面，用于緩沖讀寫(xiě)模塊510從 標(biāo)簽400獲取的下傳數(shù)據(jù)。所述標(biāo)簽400為低頻RFID標(biāo)簽，其工作頻率為幾十到數(shù)百千赫茲之間，典型的工 作頻率為125千赫茲或134千赫茲。所述標(biāo)簽400作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹薪?，在讀寫(xiě)器300向 其寫(xiě)入數(shù)據(jù)之后，使用投擲，或者用繩索等方式將標(biāo)簽400送至井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500附
4近；在標(biāo)簽400經(jīng)過(guò)井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500的短時(shí)間內(nèi)，井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500可讀出 標(biāo)簽400中的數(shù)據(jù)，即完成井上作業(yè)平臺(tái)200到井下裝置100的數(shù)據(jù)下傳。數(shù)據(jù)上傳過(guò)程 中則需要使用繩索等方便回收標(biāo)簽400的方法將標(biāo)簽400送至井下，再將標(biāo)簽400回收；對(duì) 于不是特別大量的數(shù)據(jù)(數(shù)十到數(shù)百字節(jié))，在標(biāo)簽400經(jīng)過(guò)井下數(shù)據(jù)子系統(tǒng)500的較短時(shí) 間內(nèi)，井下數(shù)據(jù)子系統(tǒng)500即可完成對(duì)標(biāo)簽400的數(shù)據(jù)寫(xiě)入。增加數(shù)據(jù)子系統(tǒng)500的天線 510的長(zhǎng)度，或者降低標(biāo)簽400經(jīng)過(guò)所述天線510時(shí)的速度，可以增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目倳r(shí)間，因 而可以增加每次上傳或者下傳的數(shù)據(jù)量。如圖2所示，天線510兩端與讀寫(xiě)模塊520電連接，所述讀寫(xiě)模塊520可通過(guò)天線 發(fā)送和接收射頻信號(hào)。所述讀寫(xiě)模塊520包括若干第一信號(hào)輸出口 521以及一個(gè)第二信號(hào) 輸出口 522 ；井下裝置100包括一個(gè)信號(hào)輸入口 101以及一個(gè)中斷輸入口 102。所述讀寫(xiě)模 塊520和所述井下裝置100可選用一單片機(jī)，并通過(guò)設(shè)置單片機(jī)的I/O 口來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的輸 出口或輸入口。所述公用存儲(chǔ)器530可選用EEPR0M，所述讀寫(xiě)模塊520、公用存儲(chǔ)器530以及所述 井下裝置100均包括一串行數(shù)據(jù)接口和一個(gè)時(shí)鐘接口，這些串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口分別 藉由串行數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL電連接。所述串行數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL共同組成數(shù) 據(jù)總線。所述讀寫(xiě)模塊520的第一信號(hào)輸出口 521分別與所述井下裝置100的信號(hào)輸入口 101電連接。所述讀寫(xiě)模塊520的第二信號(hào)輸出口 522，藉由一中斷控制線INT與所有井下 裝置100的中斷輸入口 102電連接。請(qǐng)參閱圖2和3，將標(biāo)簽400內(nèi)存儲(chǔ)空間的第一個(gè)字節(jié)規(guī)定為控制字節(jié)C0N1。設(shè) 定控制字節(jié)C0N1的值，將標(biāo)簽400分為下傳標(biāo)簽410和上傳標(biāo)簽420。若控制字節(jié)C0N1的 值將標(biāo)簽400設(shè)定為下傳標(biāo)簽410，則控制字節(jié)C0N1之后對(duì)應(yīng)井下裝置100設(shè)置若干控制 字節(jié)C0N2、C0N3、C0N4?？刂谱止?jié)C0N2、C0N3或C0N4里面包含兩種數(shù)據(jù)與井下裝置100 對(duì)應(yīng)的設(shè)備編號(hào)，以及要下傳到井下裝置100的數(shù)據(jù)的起始地址和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。緊接著控制 字節(jié)C0N2、C0N3、C0N4之后即連續(xù)存儲(chǔ)下傳數(shù)據(jù)DATA以及用于表示數(shù)據(jù)結(jié)尾的EOF標(biāo)志。 通過(guò)解析控制字節(jié)C0N2、C0N3、C0N4的內(nèi)容，可以方便地從下傳數(shù)據(jù)中將各個(gè)井下裝置100 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。若控制字節(jié)C0N1的值將標(biāo)簽400設(shè)定為上傳標(biāo)簽420，則控制字節(jié)C0N1之后設(shè)置 一起始地址標(biāo)志START和結(jié)束地址標(biāo)志END，用來(lái)選擇需要從公用存儲(chǔ)器530中讀取出的數(shù) 據(jù)段的位置。其他的實(shí)施方式，例如使用數(shù)據(jù)起始地址加數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的方式作為標(biāo)志來(lái)標(biāo)記 公用存儲(chǔ)器530中的數(shù)據(jù)段位置，則可以節(jié)省一些標(biāo)簽400的存儲(chǔ)空間。所述起始地址標(biāo) 志START和結(jié)束地址標(biāo)志END之后的空間作為上傳數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。所述的控制字節(jié)C0N1除了將標(biāo)簽400設(shè)定為下傳標(biāo)簽410或上傳標(biāo)簽420之夕卜， 還可以通過(guò)設(shè)置一些特殊的位，例如將C0N1的某一位設(shè)為1表示讀取公用存儲(chǔ)器530的所 有日志數(shù)據(jù)，并釋放公用存儲(chǔ)器530的日志數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。將井下裝置100采集并存儲(chǔ)在公用存儲(chǔ)器530中的數(shù)據(jù)稱作日志數(shù)據(jù)。公用存儲(chǔ) 器530的首位字節(jié)規(guī)定為數(shù)據(jù)結(jié)尾位置標(biāo)志LE0F，之后的一段連續(xù)空間為井下裝置100存 儲(chǔ)的日志數(shù)據(jù)DATA1。數(shù)據(jù)結(jié)尾位置標(biāo)志LE0F存儲(chǔ)最后一位日志數(shù)據(jù)DATA1的地址。日志 數(shù)據(jù)DATA1可以以字節(jié)為單位或者幀為單位，每一塊日志數(shù)據(jù)DATA1至少包含與井下裝置 100對(duì)應(yīng)的設(shè)備編號(hào)。日志數(shù)據(jù)DATA1之后的空間可以用于存儲(chǔ)下傳標(biāo)簽410中的數(shù)據(jù)，以便井下裝置100從公用存儲(chǔ)器530中讀取下傳數(shù)據(jù)。請(qǐng)參閱圖2至4，整個(gè)井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500的工作流程包括井下裝置100的工 作程序611，井下裝置100的中斷處理程序612，讀寫(xiě)模塊520的數(shù)據(jù)下傳程序621，讀寫(xiě)模 塊520的數(shù)據(jù)上傳程序622。若沒(méi)有數(shù)據(jù)上傳或者下傳，則只有井下裝置100執(zhí)行工作程序611。井下裝置100 的工作程序611包括如下步驟1)若需要操作公用存儲(chǔ)器530，則先檢查井下裝置100的串 行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口 ；2)確認(rèn)數(shù)據(jù)總線上沒(méi)有信號(hào)，即數(shù)據(jù)總線空閑時(shí)，才開(kāi)始讀/寫(xiě)公 用存儲(chǔ)器530。井下裝置100可設(shè)置一小的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，這樣可以避免幾個(gè)井下裝置100需 要同時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到公用存儲(chǔ)器530時(shí)造成數(shù)據(jù)丟失。若井下裝置100的中斷輸入口 102檢測(cè)到由讀寫(xiě)模塊520的第二信號(hào)輸出口 522 發(fā)出的中斷信號(hào)，則進(jìn)入中斷處理程序612。井下裝置100的中斷處理程序612包括如下步 驟1)井下裝置100停止操作公用存儲(chǔ)器530 由于對(duì)公用存儲(chǔ)器530的讀/寫(xiě)操作 可能以字節(jié)或者幀為單位，在停止用數(shù)據(jù)總線操作公用存儲(chǔ)器530之前，正在進(jìn)行讀/寫(xiě)操 作的井下裝置100需要傳輸完當(dāng)前的字節(jié)或幀；2)監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入口 101的狀態(tài)井下裝置100停止操作公用存儲(chǔ)器530之后開(kāi)始 監(jiān)測(cè)信號(hào)輸入口 101 ；若在信號(hào)輸入口 101檢測(cè)到上升沿則進(jìn)入步驟3，若檢測(cè)到下降沿，則 進(jìn)入步驟4 ；3)井下裝置100讀取公用存儲(chǔ)器中相應(yīng)的數(shù)據(jù)此時(shí)，井下裝置100首先讀取公 用存儲(chǔ)器530的數(shù)據(jù)結(jié)尾位置標(biāo)志LE0F，以確定日志數(shù)據(jù)DATA1的位置，然后讀取日志數(shù)據(jù) DATA1之后的控制字節(jié)C0N2、C0N3以及C0N4 ；通過(guò)解析控制字節(jié)C0N2、C0N3以及C0N4確定 與所述井下裝置100相對(duì)應(yīng)的下傳數(shù)據(jù)的位置，并讀取與所述井下裝置100對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；4)若井下裝置100檢測(cè)到下降沿，則中斷程序612結(jié)束，繼續(xù)執(zhí)行工作程序611。請(qǐng)參閱圖1至4，下傳數(shù)據(jù)的過(guò)程包括如下步驟一、所述井上作業(yè)平臺(tái)200通過(guò)所述讀寫(xiě)器300向標(biāo)簽400寫(xiě)入控制字節(jié)和下傳 數(shù)據(jù)；二、使用投擲，或者用繩索等方式將標(biāo)簽400送至井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500的天線 510附近；三、標(biāo)簽400經(jīng)過(guò)天線510時(shí)，所述讀寫(xiě)模塊520首先讀取標(biāo)簽400的控制字節(jié) C0N1，進(jìn)行解析并確定標(biāo)簽400為下傳標(biāo)簽420，則讀寫(xiě)模塊520開(kāi)始數(shù)據(jù)下傳程序621以 完成數(shù)據(jù)下傳。所述數(shù)據(jù)下傳程序621包括如下步驟1)將讀寫(xiě)模塊520的所有第一信號(hào)輸出口 521置為低電平；2)發(fā)送中斷信號(hào)讀寫(xiě)模塊520通過(guò)第二信號(hào)輸出口 522發(fā)送中斷信號(hào)，讓所有 的井下裝置100進(jìn)入中斷處理程序612，從而使數(shù)據(jù)總線空閑以便讀寫(xiě)模塊520操作公用存 儲(chǔ)器530 ；3)檢測(cè)數(shù)據(jù)總線是否空閑為了保證操作公用存儲(chǔ)器530時(shí)不發(fā)生沖突，檢查讀 寫(xiě)模塊520的串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口，若沒(méi)有信號(hào)則表示數(shù)據(jù)總線空閑，可以對(duì)所述公 用存儲(chǔ)器進(jìn)行操作，進(jìn)入下一步驟；否則繼續(xù)檢測(cè)數(shù)據(jù)總線是否空閑；
4)讀取標(biāo)簽410內(nèi)的數(shù)據(jù)，并寫(xiě)入公用存儲(chǔ)器530 這一步驟中，首先要讀取公用 存儲(chǔ)器530的數(shù)據(jù)結(jié)尾位置標(biāo)志LE0F，以確認(rèn)日志數(shù)據(jù)DATA1的結(jié)束地址；然后連續(xù)讀取 標(biāo)簽410內(nèi)的控制字節(jié)C0N2、C0N3、C0N4，以及下傳數(shù)據(jù)DATA，直到遇到數(shù)據(jù)結(jié)尾標(biāo)志EOF ； 將讀取到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入公用存儲(chǔ)器530的日志數(shù)據(jù)DATA1之后的存儲(chǔ)空間中；5)依次將與井下裝置100對(duì)應(yīng)的第一信號(hào)輸出口 521置為高電平，使井下裝置依 次讀取公用存儲(chǔ)器530 由于步驟2中已經(jīng)將讀寫(xiě)模塊520的所有第一信號(hào)輸出口 521置為 低電平，這一步驟中對(duì)應(yīng)的井下裝置100的信號(hào)輸入口 101將檢測(cè)到上升沿，并從公用存儲(chǔ) 器530中讀取相應(yīng)的下傳數(shù)據(jù)；這一步驟中，讀寫(xiě)模塊520在井下裝置100讀取數(shù)據(jù)的過(guò)程 中，不斷檢測(cè)所述讀寫(xiě)模塊520的串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口以確認(rèn)對(duì)應(yīng)的井下裝置100讀 取數(shù)據(jù)的過(guò)程結(jié)束，然后改變下一個(gè)井下裝置100對(duì)應(yīng)的第一信號(hào)輸出口 521的電平；6)讀寫(xiě)模塊520的第一信號(hào)輸出口 521置為低電平所有的井下裝置100讀取相 應(yīng)下傳數(shù)據(jù)完畢之后，讀寫(xiě)模塊520將所有的第一信號(hào)輸出口 521置為低電平，井下裝置 100將檢測(cè)到下降沿，以退出中斷處理程序612 ；7)數(shù)據(jù)下傳程序621結(jié)束。請(qǐng)參閱圖1至4，上傳數(shù)據(jù)的過(guò)程包括如下步驟一、所述井上作業(yè)平臺(tái)200通過(guò)所述讀寫(xiě)器300向標(biāo)簽400寫(xiě)入相應(yīng)的控制字節(jié) C0N1的數(shù)據(jù)，以及起始地址標(biāo)志START以及結(jié)束地址標(biāo)志END的數(shù)據(jù)；二、用繩索等方便回收所述標(biāo)簽200的方式將標(biāo)簽400送至井下，使標(biāo)簽400經(jīng)過(guò) 井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500的天線510 ；三、標(biāo)簽400經(jīng)過(guò)井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500的天線510時(shí)，所述讀寫(xiě)模塊520讀取 標(biāo)簽400的控制字節(jié)C0N1，進(jìn)行解析并確定標(biāo)簽400為上傳標(biāo)簽420，所述讀寫(xiě)模塊520開(kāi) 始數(shù)據(jù)上傳程序622，將需要上傳的數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述上傳標(biāo)簽420 ；四、將標(biāo)簽400回收之后，井上作業(yè)平臺(tái)200通過(guò)讀寫(xiě)器300讀取標(biāo)簽400中的數(shù) 據(jù)，完成數(shù)據(jù)上傳。所述讀寫(xiě)模塊520的數(shù)據(jù)上傳程序622包括如下步驟1)將讀寫(xiě)模塊520的所有第一信號(hào)輸出口 521置為低電平；2)發(fā)送中斷信號(hào)讀寫(xiě)模塊520通過(guò)第二信號(hào)輸出口 522發(fā)送中斷信號(hào)，讓所有 的井下裝置100進(jìn)入中斷處理程序612，從而使數(shù)據(jù)總線空閑以便讀寫(xiě)模塊520操作公用存 儲(chǔ)器530 ；3)檢測(cè)數(shù)據(jù)總線是否空閑為了保證操作公用存儲(chǔ)器530時(shí)不發(fā)生沖突，檢查讀 寫(xiě)模塊520的串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口，若沒(méi)有信號(hào)則表示數(shù)據(jù)總線空閑，進(jìn)入下一步驟； 否則繼續(xù)檢測(cè)數(shù)據(jù)總線是否空閑；4)讀取公用存儲(chǔ)器530內(nèi)的數(shù)據(jù)并寫(xiě)入標(biāo)簽讀寫(xiě)模塊520先讀取上傳標(biāo)簽420 的控制字節(jié)C0N1、起始地址標(biāo)志START以及結(jié)束地址標(biāo)志END，根據(jù)所述起始地址標(biāo)志 START和結(jié)束地址標(biāo)志END從公用存儲(chǔ)器530中讀取數(shù)據(jù)并寫(xiě)入上傳標(biāo)簽420 ；如果從控 制字節(jié)C0N1中解析出來(lái)的數(shù)據(jù)還需要對(duì)公用存儲(chǔ)器530進(jìn)行其他的操作，則執(zhí)行相應(yīng)的操 作；5)讀寫(xiě)模塊520的第一信號(hào)輸出口 521置為低電平讀寫(xiě)模塊520將所有的第一 信號(hào)輸出口 521置為低電平，井下裝置100將檢測(cè)到下降沿，以退出中斷處理程序612 ；
7
6)數(shù)據(jù)上傳程序622結(jié)束。由于使用了公用存儲(chǔ)器530，在下傳數(shù)據(jù)或者上傳數(shù)據(jù)的過(guò)程中，所述公用存儲(chǔ)器 530起到的數(shù)據(jù)緩沖作用，使得不需要在讀/寫(xiě)標(biāo)簽400的同時(shí)對(duì)井下裝置100進(jìn)行數(shù)據(jù) 分配或者數(shù)據(jù)收集，這樣可以使得從標(biāo)簽400讀取數(shù)據(jù)，或者向標(biāo)簽400寫(xiě)入數(shù)據(jù)的時(shí)間縮 短，提高系統(tǒng)的可靠性。類似總線的電路形式也使系統(tǒng)具有一定的擴(kuò)展能力。請(qǐng)參閱圖1和圖5，井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500的另一實(shí)施方式與前述的較佳實(shí)施 方式相似，所述讀寫(xiě)模塊520僅包括一個(gè)第一信號(hào)輸出口 521’。所述讀寫(xiě)模塊520、公用存 儲(chǔ)器530以及所述井下裝置100的串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘接口，分別藉由串行數(shù)據(jù)線SDA和 時(shí)鐘線SCL電連接。所述串行數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL共同組成數(shù)據(jù)總線。所述讀寫(xiě)模塊 520的第一信號(hào)輸出口 521，與所有井下裝置100的信號(hào)輸入口 101藉由一導(dǎo)線700電連 接。所述讀寫(xiě)模塊520的第二信號(hào)輸出口 522，藉由一中斷控制線INT與所有井下裝置100 的中斷輸入口 102電連接。導(dǎo)線700、中斷控制線INT以及數(shù)據(jù)總線，將所述讀寫(xiě)模塊520、公用存儲(chǔ)器530以 及井下裝置100連接成總線的形式，這樣便于在井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)500中連接更多的井 下裝置100。但是這樣的電路也有一些不足，即讀寫(xiě)模塊520通過(guò)第一信號(hào)輸出口 521’向 某一井下裝置100的信號(hào)輸入口 101發(fā)送信號(hào)時(shí)，需要在總線上發(fā)送特定的命令，每個(gè)井下 裝置100都需要解析這些命令來(lái)確定信號(hào)是發(fā)給哪一個(gè)井下裝置100的；這樣會(huì)增加系統(tǒng) 的復(fù)雜程度以及電能和時(shí)間的開(kāi)銷。
8
權(quán)利要求
油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括井上讀寫(xiě)器、低頻RFID標(biāo)簽和井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，所述井上讀寫(xiě)器對(duì)所述低頻RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?；所述井下?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括天線、讀寫(xiě)模塊及公用存儲(chǔ)器，所述讀寫(xiě)模塊通過(guò)天線發(fā)射或接收射頻信號(hào)，對(duì)所述低頻RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳎卵b置和所述讀寫(xiě)模塊均連接所述公用存儲(chǔ)器，用以讀或?qū)懰龉么鎯?chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述讀寫(xiě)模塊包括向井下 裝置發(fā)送電平信號(hào)的第一信號(hào)輸出口，和向所述井下裝置發(fā)送中斷信號(hào)的第二信號(hào)輸出
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，井下裝置包括中斷輸入口， 所述讀寫(xiě)模塊的第二信號(hào)輸出口延伸一中斷控制線，所述中斷控制線與井下裝置的所述中 斷輸入口電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述讀寫(xiě)模塊、公 用存儲(chǔ)器以及井下裝置均包括一串行數(shù)據(jù)接口和一個(gè)時(shí)鐘接口，這些串行數(shù)據(jù)接口和時(shí)鐘 接口分別藉由一條串行數(shù)據(jù)線和一條時(shí)鐘線電連接，所述串行數(shù)據(jù)線和所述時(shí)鐘線構(gòu)成數(shù) 據(jù)總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述低頻RFID標(biāo) 簽的數(shù)據(jù)中設(shè)置有控制字節(jié)，用于將所述低頻RFID標(biāo)簽區(qū)分為下傳標(biāo)簽和上傳標(biāo)簽。
全文摘要
一種油井?dāng)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)井上作業(yè)平臺(tái)和井下裝置間的數(shù)據(jù)傳輸，包括井上讀寫(xiě)器、低頻RFID標(biāo)簽及井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。井下數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括安裝在油井管道上的天線、讀寫(xiě)模塊及公用存儲(chǔ)器。井上讀寫(xiě)器向低頻RFID標(biāo)簽寫(xiě)入數(shù)據(jù)，讀寫(xiě)模塊讀取低頻RFID標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)存放于公用存儲(chǔ)器；讀寫(xiě)模塊判斷是下傳標(biāo)簽，則將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給井下裝置，判斷是上傳標(biāo)簽，則將井下裝置存放于公用存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寫(xiě)入低頻RFID標(biāo)簽，井上讀寫(xiě)器讀取該數(shù)據(jù)。本發(fā)明以低頻RFID標(biāo)簽作為中介實(shí)現(xiàn)了井上井下之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)公用存儲(chǔ)器起到數(shù)據(jù)緩沖作用，使得不需要在讀/寫(xiě)標(biāo)簽的同時(shí)對(duì)井下裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)分配或者收集，縮短讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)間，提高系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號(hào)G06F19/00GK101976364SQ20101051341
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者孫虎, 尹周平, 朱繼軒, 陳志楚, 陳顯才, 陶波 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)