專利名稱：在測井井下儀器總線中使用的通信系統(tǒng)和通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和通信方法，特別是涉及在測井井下儀器總線中使用的通信系統(tǒng)和通信方法。
背景技術：
地球物理測井或石油測井簡稱為測井，是利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數(shù)的方法，屬于應用地球物理方法(包括重、磁、電、震、測井)之一。一般按所探測的巖石物理性質(zhì)或探測目的可分為電法測井、聲波測井、放射性測井、地層傾角測井、氣測井、地層測試測井、鉆氣測井等。把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理制造的各種測井儀器，由測井電纜下入井內(nèi)，使地面電測儀可沿著井筒連續(xù)記錄隨深度變化的各種參數(shù)。通過表示這類參數(shù)的曲線，來識別地下的巖層，如油、氣、水層、煤層、金屬礦床等。目前，測井井下儀器總線中通常采用CAN總線、1553總線和RS485總線技術等等。這些技術存在著如下缺點，如各個儀器需要次序設置，對研發(fā)測試造成很大不便，對上井的應用人員要求也很高；與地面系統(tǒng)耦合度太高，所有數(shù)據(jù)報文由地面設備整合，增加新的儀器都需要對地面控制設備重新開放；目前以此基礎開發(fā)的設備流量小，只有幾十K到上百K的速度，不能支持新一代的測井儀器；系統(tǒng)架構造成整個測井系統(tǒng)的軟件架構耦合度非常高，新的儀器增加導致網(wǎng)管軟件大幅修改；現(xiàn)在做儀器的廠家非常多，如果新儀器要加入到此架構中，儀器的修改幅度非常大，工作量非常大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的在于提供一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統(tǒng)和通信方法，其可簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化，并建立總線數(shù)據(jù)傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去，并且簡化測井系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和應用，提高總線系統(tǒng)的速度。本發(fā)明為了達到上述目的的至少之一，其第一方案是一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統(tǒng)，其具備同軸電纜和位于井下的測井儀器，其特征在于，所述通信系統(tǒng)還包括中央處理器、連接于所述中央處理器上的以太網(wǎng)芯片、以及連接于所述以太網(wǎng)芯片與所述同軸電纜之間的同軸電纜芯片，在所述以太網(wǎng)芯片從所述中央處理器接收到發(fā)送報文時，所述以太網(wǎng)芯片通過調(diào)用所述同軸電纜芯片將所述發(fā)送報文發(fā)送到所述同軸電纜上，在所述同軸電纜芯片探測到所述同軸電纜上有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到所述以太網(wǎng)芯片，所述以太網(wǎng)芯片將所述數(shù)據(jù)報文傳送到所述中央處理器，所述中央處理器、所述以太網(wǎng)芯片和所述同軸電纜芯片設置在所述測井儀器中，或者是所述中央處理器、所述以太網(wǎng)芯片和所述同軸電纜芯片做成為獨立于所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜上。此外，優(yōu)選在上述第一方案中，所述發(fā)送報文和所述數(shù)據(jù)報文均符合IEEE 802. 3協(xié)議。此外，優(yōu)選在上述第一方案中，所述以太網(wǎng)芯片實現(xiàn)IEEE 802. 3邏輯鏈路層協(xié)議，所述同軸電纜芯片實現(xiàn)IEEE 802. 3媒介訪問控制層協(xié)議。此外，優(yōu)選在上述第一方案中，所述測井儀器的數(shù)目為多個，各個所述測井儀器利用軟件開發(fā)成獨立的網(wǎng)絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網(wǎng)。進而，所述軟件的架構是在TCP/IP架構上開發(fā)應用程序的。此外，優(yōu)選在上述第一方案中，所述通信系統(tǒng)使用TCP/IP協(xié)議，能和任何網(wǎng)絡設備對接。此外，優(yōu)選在上述第一方案中，所述通信系統(tǒng)能整個直接掛接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過TCP/IP協(xié)議直接進行操作和控制。
此外，優(yōu)選在上述第一方案中，所述測井儀器能夠被進行遠程測試、控制和維護。另外，本發(fā)明的第二方案是一種在測井井下儀器總線中使用的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括報文發(fā)送過程和報文接收過程，所述報文發(fā)送過程具備如下步驟與中央處理器連接的以太網(wǎng)芯片從所述中央處理器接收發(fā)送報文的步驟；以及所述以太網(wǎng)芯片通過調(diào)用連接于所述以太網(wǎng)芯片的同軸電纜芯片，將所述發(fā)送報文發(fā)送到連接于所述同軸電纜芯片的所述同軸電纜上的步驟，所述報文接收過程具備如下步驟所述同軸電纜芯片探測在所述同軸電纜上是否有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文的步驟；在所述同軸電纜芯片探測到有所述數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到所述以太網(wǎng)芯片的步驟；以及所述以太網(wǎng)芯片將所述數(shù)據(jù)報文傳送到所述中央處理器中的步驟，其中，所述中央處理器、所述以太網(wǎng)芯片和所述同軸電纜芯片設置在位于井下的測井儀器中，或者是所述中央處理器、所述以太網(wǎng)芯片和所述同軸電纜芯片做成為獨立于所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜上。此外，優(yōu)選在上述第二方案中，所述發(fā)送報文和所述數(shù)據(jù)報文均符合IEEE 802. 3協(xié)議。此外，優(yōu)選在上述第二方案中，所述以太網(wǎng)芯片實現(xiàn)IEEE 802. 3邏輯鏈路層協(xié)議，所述同軸電纜芯片實現(xiàn)IEEE 802. 3媒介訪問控制層協(xié)議。此外，優(yōu)選在上述第二方案中，所述測井儀器的數(shù)目為多個，各個所述測井儀器利用軟件開發(fā)成獨立的網(wǎng)絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網(wǎng)。進而，所述軟件的架構是在TCP/IP架構上開發(fā)應用程序的。此外，優(yōu)選在上述第二方案中，用于執(zhí)行所述通信方法的通信系統(tǒng)使用TCP/IP協(xié)議，能和任何網(wǎng)絡設備對接。此外，優(yōu)選在上述第二方案中，用于執(zhí)行所述通信方法的通信系統(tǒng)能整個直接掛接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過TCP/IP協(xié)議直接進行操作和控制。此外，優(yōu)選在上述第二方案中，對所述測井儀器進行遠程測試、控制和維護。根據(jù)本發(fā)明，能簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化，并建立總線數(shù)據(jù)傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去，并且簡化了測井系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和應用，大大提高了總線系統(tǒng)的速度。本發(fā)明的上述和其他目的、特征以及優(yōu)點，根據(jù)與附圖關聯(lián)理解的有關本發(fā)明的如下的詳細說明就會變得更清楚了。


圖I是表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的概略結(jié)構的示意圖。圖2是表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的報文發(fā)送過程的圖。圖3是表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的報文接收過程的圖。圖4是表示在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中應用的軟件架構的概略結(jié)構的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術方案更加清楚和明確，以下參照附圖并結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行更詳細的描述。附圖是示意性的，并不一定按比例繪制，貫穿附圖相同的附圖標記表示相同的部分。 圖I是表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)的概略結(jié)構的示意圖。本發(fā)明的通信系統(tǒng)100在硬件架構上采用以太網(wǎng)技術，利用了中央處理器(以下，簡稱為CPU) 1+以太網(wǎng)芯片2+同軸電纜芯片3的通信方式。另外，圖中雖然具體示出了各部件的個數(shù)，但在此僅為例示性的，并不限定于此，各部件的個數(shù)只要為一個以上即可，上述通信方式保證系統(tǒng)在硬件上通過以太網(wǎng)方式可以隨意組織網(wǎng)絡拓撲圖。在圖I中，通信系統(tǒng)100具備同軸電纜4和位于井下的測井儀器。此外，通信系統(tǒng)100還包括CPU I、連接于CPU I上的以太網(wǎng)芯片2、以及連接于以太網(wǎng)芯片2與同軸電纜4之間的同軸電纜芯片3。優(yōu)選“CPU1+以太網(wǎng)芯片2+同軸電纜芯片3”的結(jié)構處于測井儀器中，測井儀器通過該結(jié)構的電路連接到同軸電纜4上。但也可以是，“CPU1+以太網(wǎng)芯片2+同軸電纜芯片3”的結(jié)構做成為獨立于測井儀器之外的模塊，測井儀器通過該模塊再連接到同軸電纜4上。此外，通信系統(tǒng)100通過電纜傳輸系統(tǒng)與地面設備進行通信。在以太網(wǎng)芯片2從CPU I接收到發(fā)送報文時，以太網(wǎng)芯片2通過調(diào)用同軸電纜芯片3將發(fā)送報文發(fā)送到同軸電纜4上。在同軸電纜芯片3探測到同軸電纜4上有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到以太網(wǎng)芯片2，以太網(wǎng)芯片2將該數(shù)據(jù)報文傳送到CPU I。整個系統(tǒng)通信采用以太網(wǎng)技術，所有發(fā)送接收報文都符合IEEE 802. 3協(xié)議。以太網(wǎng)芯片2實現(xiàn)IEEE 802. 3邏輯鏈路層協(xié)議，同軸電纜芯片3實現(xiàn)IEEE 802. 3媒介訪問控制層協(xié)議。圖2是表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的報文發(fā)送過程的圖。如該圖2所示，發(fā)送報文的過程包括如下步驟CPU I將發(fā)送報文傳送到以太網(wǎng)芯片2的步驟SlOl ;以及以太網(wǎng)芯片2通過調(diào)用同軸電纜芯片3將報文發(fā)送到同軸電纜4上的步驟S102。圖3是表示本發(fā)明的通信系統(tǒng)中的報文接收過程的圖。如該圖3所示，接收報文的過程包括如下步驟同軸電纜芯片3探測在同軸電纜4上是否有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文的步驟S201 ;在同軸電纜芯片3探測到有該數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到以太網(wǎng)芯片2的步驟S202 ;以及以太網(wǎng)芯片2將該數(shù)據(jù)報文傳送到CPU I中的步驟S203。圖4是表示在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中應用的軟件架構的概略結(jié)構的示意圖。在軟件的開發(fā)上，各個儀器開發(fā)成獨立的網(wǎng)絡單元，所有的儀器組成一個子網(wǎng)。整個軟件架構在成熟的TCP/IP架構上開發(fā)應用程序，在開發(fā)過程中可以節(jié)省大量的時間。如該圖4所示，本發(fā)明的軟件架構如下IP/ICMP層接收從低層的與以太網(wǎng)驅(qū)動1、2通信的網(wǎng)絡接口層發(fā)來的數(shù)據(jù)包，并把該數(shù)據(jù)包發(fā)送到更高層的TCP/UDP層，TCP/UDP層再將數(shù)據(jù)包送到更高層的應用管理軟件；反之，IP/ICMP層也把從TCP/UDP層接收來的數(shù)據(jù)包傳送到更低層的網(wǎng)絡接口層。根據(jù)本發(fā)明，能獲得如下的有益效果
I.可簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化，并建立總線數(shù)據(jù)傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去。2.使用TCP/IP協(xié)議，可以和任何網(wǎng)絡設備對接，而且方便管理軟件開發(fā)。整個總線系統(tǒng)可以直接掛接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過TCP/IP協(xié)議直接進行操作和控制。3.能夠容易進行儀器組網(wǎng)，只要配置好IP地址就可以通信，非常簡單方便。4.網(wǎng)絡帶寬高，適合后續(xù)拓展開發(fā)。井下總線帶寬為10M，遠遠超過遙傳需求，而 且可以隨時開發(fā)到100M。5.可以遠程維護和控制設備、儀器，方便測試設備和儀器。本發(fā)明簡化了測井系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和應用，并且大大提高了總線系統(tǒng)的速度。以上通過示例性實施例描述了本發(fā)明，然而，這并不意圖限制本發(fā)明的保護范圍。本領域技術人員可以想到的上述實施例的任何修改或變型都落入由所附權利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統(tǒng)(100)，其具備同軸電纜(4)和位于井下的測井儀器，其特征在于，所述通信系統(tǒng)(100)還包括中央處理器(I)、連接于所述中央處理器(I)上的以太網(wǎng)芯片(2)、以及連接于所述以太網(wǎng)芯片(2)與所述同軸電纜(4)之間的同軸電纜芯片(3)， 在所述以太網(wǎng)芯片(2)從所述中央處理器(I)接收到發(fā)送報文時，所述以太網(wǎng)芯片(2) 通過調(diào)用所述同軸電纜芯片(3)將所述發(fā)送報文發(fā)送到所述同軸電纜(4)上，在所述同軸電纜芯片(3)探測到所述同軸電纜(4)上有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到所述以太網(wǎng)芯片(2)，所述以太網(wǎng)芯片(2)將所述數(shù)據(jù)報文傳送到所述中央處理器(I )，所述中央處理器(I)、所述以太網(wǎng)芯片(2)和所述同軸電纜芯片(3)設置在所述測井儀器中，或者是所述中央處理器(I)、所述以太網(wǎng)芯片(2)和所述同軸電纜芯片(3)做成為獨立于所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜(4)上。
2.根據(jù)權利要求I所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述發(fā)送報文和所述數(shù)據(jù)報文均符合IEEE 802. 3協(xié)議。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述以太網(wǎng)芯片(2)實現(xiàn)IEEE 802. 3邏輯鏈路層協(xié)議，所述同軸電纜芯片(3)實現(xiàn) IEEE 802. 3媒介訪問控制層協(xié)議。
4.根據(jù)權利要求I所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述測井儀器的數(shù)目為多個，各個所述測井儀器利用軟件開發(fā)成獨立的網(wǎng)絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網(wǎng)。
5.根據(jù)權利要求4所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述軟件的架構是在TCP/IP架構上開發(fā)應用程序的。
6.根據(jù)權利要求I所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述通信系統(tǒng)(100)使用TCP/IP協(xié)議，能和任何網(wǎng)絡設備對接。
7.根據(jù)權利要求I所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述通信系統(tǒng)(100)能整個直接掛接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過TCP/IP協(xié)議直接進行操作和控制。
8.根據(jù)權利要求I所述的通信系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述測井儀器能夠被進行遠程測試、控制和維護。
9.一種在測井井下儀器總線中使用的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括報文發(fā)送過程和報文接收過程，所述報文發(fā)送過程具備如下步驟與中央處理器(I)連接的以太網(wǎng)芯片(2)從所述中央處理器(I)接收發(fā)送報文的步驟 (SlOl);以及所述以太網(wǎng)芯片(2)通過調(diào)用連接于所述以太網(wǎng)芯片(2)的同軸電纜芯片(3)，將所述發(fā)送報文發(fā)送到連接于所述同軸電纜芯片(3)的所述同軸電纜(4)上的步驟(S102)，所述報文接收過程具備如下步驟所述同軸電纜芯片(3)探測在所述同軸電纜(4)上是否有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文的步驟(S201)；在所述同軸電纜芯片(3)探測到有所述數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到所述以太網(wǎng)芯片(2)的步驟(S202);以及所述以太網(wǎng)芯片(2 )將所述數(shù)據(jù)報文傳送到所述中央處理器(I)中的步驟(S203 )，其中，所述中央處理器(I)、所述以太網(wǎng)芯片(2)和所述同軸電纜芯片(3)設置在位于井下的測井儀器中，或者是所述中央處理器(I)、所述以太網(wǎng)芯片(2)和所述同軸電纜芯片(3)做成為獨立于所述測井儀器之外的模塊，所述測井儀器通過該模塊再連接到所述同軸電纜(4)上。
10.根據(jù)權利要求9所述的通信方法，其特征在于，所述發(fā)送報文和所述數(shù)據(jù)報文均符合IEEE 802. 3協(xié)議。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的通信方法，其特征在于，所述以太網(wǎng)芯片(2)實現(xiàn)IEEE 802. 3邏輯鏈路層協(xié)議，所述同軸電纜芯片(3)實現(xiàn) IEEE 802. 3媒介訪問控制層協(xié)議。
12.根據(jù)權利要求9所述的通信方法，其特征在于，所述測井儀器的數(shù)目為多個，各個所述測井儀器利用軟件開發(fā)成獨立的網(wǎng)絡單元，所有的所述測井儀器組成一個子網(wǎng)。
13.根據(jù)權利要求12所述的通信方法，其特征在于，所述軟件的架構是在TCP/IP架構上開發(fā)應用程序的。
14.根據(jù)權利要求9所述的通信方法，其特征在于，用于執(zhí)行所述通信方法的通信系統(tǒng)(100)使用TCP/IP協(xié)議，能和任何網(wǎng)絡設備對接。
15.根據(jù)權利要求9所述的通信方法，其特征在于，用于執(zhí)行所述通信方法的通信系統(tǒng)(100)能整個直接掛接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過TCP/IP協(xié)議直接進行操作和控制。
16.根據(jù)權利要求9所述的通信方法，其特征在于，對所述測井儀器進行遠程測試、控制和維護。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在測井井下儀器總線中使用的通信系統(tǒng)和通信方法。通信系統(tǒng)具備同軸電纜和位于井下的測井儀器，還包括中央處理器、連接于中央處理器上的以太網(wǎng)芯片、以及連接于以太網(wǎng)芯片與同軸電纜之間的同軸電纜芯片。在以太網(wǎng)芯片從中央處理器接收到發(fā)送報文時，以太網(wǎng)芯片通過調(diào)用同軸電纜芯片將發(fā)送報文發(fā)送到同軸電纜上；在同軸電纜芯片探測到同軸電纜上有屬于或發(fā)送給自身的數(shù)據(jù)報文時，將該數(shù)據(jù)報文接收并發(fā)送到以太網(wǎng)芯片，以太網(wǎng)芯片將該數(shù)據(jù)報文傳送到中央處理器。本發(fā)明可簡化設備之間的耦合性和相關性，建立設備的模塊化并建立總線數(shù)據(jù)傳輸平臺，使各廠家的儀器更容易兼容進去。
文檔編號H04L12/40GK102932221SQ20111022825
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權日2011年8月10日
發(fā)明者陳文軒, 岳宏圖, 陳文 , 戴光明, 汪新國, 裴彬彬 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司