专利名称：在测井井下仪器总线中使用的通信系统和通信方法
技术领域：
本发明涉及通信系统和通信方法，特别是涉及在测井井下仪器总线中使用的通信系统和通信方法。
背景技术：
地球物理测井或石油测井简称为测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法(包括重、磁、电、震、测井)之一。一般按所探测的岩石物理性质或探测目的可分为电法测井、声波测井、放射性测井、地层倾角测井、气测井、地层测试测井、钻气测井等。把利用电、磁、声、热、核等物理原理制造的各种测井仪器，由测井电缆下入井内，使地面电测仪可沿着井筒连续记录随深度变化的各种参数。通过表示这类参数的曲线，来识别地下的岩层，如油、气、水层、煤层、金属矿床等。目前，测井井下仪器总线中通常采用CAN总线、1553总线和RS485总线技术等等。这些技术存在着如下缺点，如各个仪器需要次序设置，对研发测试造成很大不便，对上井的应用人员要求也很高；与地面系统耦合度太高，所有数据报文由地面设备整合，增加新的仪器都需要对地面控制设备重新开放；目前以此基础开发的设备流量小，只有几十K到上百K的速度，不能支持新一代的测井仪器；系统架构造成整个测井系统的软件架构耦合度非常高，新的仪器增加导致网管软件大幅修改；现在做仪器的厂家非常多，如果新仪器要加入到此架构中，仪器的修改幅度非常大，工作量非常大。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种在测井井下仪器总线中使用的通信系统和通信方法，其可简化设备之间的耦合性和相关性，建立设备的模块化，并建立总线数据传输平台，使各厂家的仪器更容易兼容进去，并且简化测井系统的开发、调试和应用，提高总线系统的速度。本发明为了达到上述目的的至少之一，其第一方案是一种在测井井下仪器总线中使用的通信系统，其具备同轴电缆和位于井下的测井仪器，其特征在于，所述通信系统还包括中央处理器、连接于所述中央处理器上的以太网芯片、以及连接于所述以太网芯片与所述同轴电缆之间的同轴电缆芯片，在所述以太网芯片从所述中央处理器接收到发送报文时，所述以太网芯片通过调用所述同轴电缆芯片将所述发送报文发送到所述同轴电缆上，在所述同轴电缆芯片探测到所述同轴电缆上有属于或发送给自身的数据报文时，将该数据报文接收并发送到所述以太网芯片，所述以太网芯片将所述数据报文传送到所述中央处理器，所述中央处理器、所述以太网芯片和所述同轴电缆芯片设置在所述测井仪器中，或者是所述中央处理器、所述以太网芯片和所述同轴电缆芯片做成为独立于所述测井仪器之外的模块，所述测井仪器通过该模块再连接到所述同轴电缆上。此外，优选在上述第一方案中，所述发送报文和所述数据报文均符合IEEE 802. 3协议。此外，优选在上述第一方案中，所述以太网芯片实现IEEE 802. 3逻辑链路层协议，所述同轴电缆芯片实现IEEE 802. 3媒介访问控制层协议。此外，优选在上述第一方案中，所述测井仪器的数目为多个，各个所述测井仪器利用软件开发成独立的网络单元，所有的所述测井仪器组成一个子网。进而，所述软件的架构是在TCP/IP架构上开发应用程序的。此外，优选在上述第一方案中，所述通信系统使用TCP/IP协议，能和任何网络设备对接。此外，优选在上述第一方案中，所述通信系统能整个直接挂接到互联网上，通过TCP/IP协议直接进行操作和控制。
此外，优选在上述第一方案中，所述测井仪器能够被进行远程测试、控制和维护。另外，本发明的第二方案是一种在测井井下仪器总线中使用的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括报文发送过程和报文接收过程，所述报文发送过程具备如下步骤与中央处理器连接的以太网芯片从所述中央处理器接收发送报文的步骤；以及所述以太网芯片通过调用连接于所述以太网芯片的同轴电缆芯片，将所述发送报文发送到连接于所述同轴电缆芯片的所述同轴电缆上的步骤，所述报文接收过程具备如下步骤所述同轴电缆芯片探测在所述同轴电缆上是否有属于或发送给自身的数据报文的步骤；在所述同轴电缆芯片探测到有所述数据报文时，将该数据报文接收并发送到所述以太网芯片的步骤；以及所述以太网芯片将所述数据报文传送到所述中央处理器中的步骤，其中，所述中央处理器、所述以太网芯片和所述同轴电缆芯片设置在位于井下的测井仪器中，或者是所述中央处理器、所述以太网芯片和所述同轴电缆芯片做成为独立于所述测井仪器之外的模块，所述测井仪器通过该模块再连接到所述同轴电缆上。此外，优选在上述第二方案中，所述发送报文和所述数据报文均符合IEEE 802. 3协议。此外，优选在上述第二方案中，所述以太网芯片实现IEEE 802. 3逻辑链路层协议，所述同轴电缆芯片实现IEEE 802. 3媒介访问控制层协议。此外，优选在上述第二方案中，所述测井仪器的数目为多个，各个所述测井仪器利用软件开发成独立的网络单元，所有的所述测井仪器组成一个子网。进而，所述软件的架构是在TCP/IP架构上开发应用程序的。此外，优选在上述第二方案中，用于执行所述通信方法的通信系统使用TCP/IP协议，能和任何网络设备对接。此外，优选在上述第二方案中，用于执行所述通信方法的通信系统能整个直接挂接到互联网上，通过TCP/IP协议直接进行操作和控制。此外，优选在上述第二方案中，对所述测井仪器进行远程测试、控制和维护。根据本发明，能简化设备之间的耦合性和相关性，建立设备的模块化，并建立总线数据传输平台，使各厂家的仪器更容易兼容进去，并且简化了测井系统的开发、调试和应用，大大提高了总线系统的速度。本发明的上述和其他目的、特征以及优点，根据与附图关联理解的有关本发明的如下的详细说明就会变得更清楚了。
图I是表示本发明的通信系统的概略结构的示意图。图2是表示本发明的通信系统中的报文发送过程的图。图3是表示本发明的通信系统中的报文接收过程的图。图4是表示在本发明的通信系统中应用的软件架构的概略结构的示意图。
具体实施例方式为了使本发明的技术方案更加清楚和明确，以下参照附图并结合具体实施例，对本发明进行更详细的描述。附图是示意性的，并不一定按比例绘制，贯穿附图相同的附图标记表示相同的部分。 图I是表示本发明的通信系统的概略结构的示意图。本发明的通信系统100在硬件架构上采用以太网技术，利用了中央处理器(以下，简称为CPU) 1+以太网芯片2+同轴电缆芯片3的通信方式。另外，图中虽然具体示出了各部件的个数，但在此仅为例示性的，并不限定于此，各部件的个数只要为一个以上即可，上述通信方式保证系统在硬件上通过以太网方式可以随意组织网络拓扑图。在图I中，通信系统100具备同轴电缆4和位于井下的测井仪器。此外，通信系统100还包括CPU I、连接于CPU I上的以太网芯片2、以及连接于以太网芯片2与同轴电缆4之间的同轴电缆芯片3。优选“CPU1+以太网芯片2+同轴电缆芯片3”的结构处于测井仪器中，测井仪器通过该结构的电路连接到同轴电缆4上。但也可以是，“CPU1+以太网芯片2+同轴电缆芯片3”的结构做成为独立于测井仪器之外的模块，测井仪器通过该模块再连接到同轴电缆4上。此外，通信系统100通过电缆传输系统与地面设备进行通信。在以太网芯片2从CPU I接收到发送报文时，以太网芯片2通过调用同轴电缆芯片3将发送报文发送到同轴电缆4上。在同轴电缆芯片3探测到同轴电缆4上有属于或发送给自身的数据报文时，将该数据报文接收并发送到以太网芯片2，以太网芯片2将该数据报文传送到CPU I。整个系统通信采用以太网技术，所有发送接收报文都符合IEEE 802. 3协议。以太网芯片2实现IEEE 802. 3逻辑链路层协议，同轴电缆芯片3实现IEEE 802. 3媒介访问控制层协议。图2是表示本发明的通信系统中的报文发送过程的图。如该图2所示，发送报文的过程包括如下步骤CPU I将发送报文传送到以太网芯片2的步骤SlOl ;以及以太网芯片2通过调用同轴电缆芯片3将报文发送到同轴电缆4上的步骤S102。图3是表示本发明的通信系统中的报文接收过程的图。如该图3所示，接收报文的过程包括如下步骤同轴电缆芯片3探测在同轴电缆4上是否有属于或发送给自身的数据报文的步骤S201 ;在同轴电缆芯片3探测到有该数据报文时，将该数据报文接收并发送到以太网芯片2的步骤S202 ;以及以太网芯片2将该数据报文传送到CPU I中的步骤S203。图4是表示在本发明的通信系统中应用的软件架构的概略结构的示意图。在软件的开发上，各个仪器开发成独立的网络单元，所有的仪器组成一个子网。整个软件架构在成熟的TCP/IP架构上开发应用程序，在开发过程中可以节省大量的时间。如该图4所示，本发明的软件架构如下IP/ICMP层接收从低层的与以太网驱动1、2通信的网络接口层发来的数据包，并把该数据包发送到更高层的TCP/UDP层，TCP/UDP层再将数据包送到更高层的应用管理软件；反之，IP/ICMP层也把从TCP/UDP层接收来的数据包传送到更低层的网络接口层。根据本发明，能获得如下的有益效果
I.可简化设备之间的耦合性和相关性，建立设备的模块化，并建立总线数据传输平台，使各厂家的仪器更容易兼容进去。2.使用TCP/IP协议，可以和任何网络设备对接，而且方便管理软件开发。整个总线系统可以直接挂接到互联网上，通过TCP/IP协议直接进行操作和控制。3.能够容易进行仪器组网，只要配置好IP地址就可以通信，非常简单方便。4.网络带宽高，适合后续拓展开发。井下总线带宽为10M，远远超过遥传需求，而 且可以随时开发到100M。5.可以远程维护和控制设备、仪器，方便测试设备和仪器。本发明简化了测井系统的开发、调试和应用，并且大大提高了总线系统的速度。以上通过示例性实施例描述了本发明，然而，这并不意图限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以想到的上述实施例的任何修改或变型都落入由所附权利要求书限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种在测井井下仪器总线中使用的通信系统(100)，其具备同轴电缆(4)和位于井下的测井仪器，其特征在于，所述通信系统(100)还包括中央处理器(I)、连接于所述中央处理器(I)上的以太网芯片(2)、以及连接于所述以太网芯片(2)与所述同轴电缆(4)之间的同轴电缆芯片(3)， 在所述以太网芯片(2)从所述中央处理器(I)接收到发送报文时，所述以太网芯片(2) 通过调用所述同轴电缆芯片(3)将所述发送报文发送到所述同轴电缆(4)上，在所述同轴电缆芯片(3)探测到所述同轴电缆(4)上有属于或发送给自身的数据报文时，将该数据报文接收并发送到所述以太网芯片(2)，所述以太网芯片(2)将所述数据报文传送到所述中央处理器(I )，所述中央处理器(I)、所述以太网芯片(2)和所述同轴电缆芯片(3)设置在所述测井仪器中，或者是所述中央处理器(I)、所述以太网芯片(2)和所述同轴电缆芯片(3)做成为独立于所述测井仪器之外的模块，所述测井仪器通过该模块再连接到所述同轴电缆(4)上。
2.根据权利要求I所述的通信系统(100)，其特征在于，所述发送报文和所述数据报文均符合IEEE 802. 3协议。
3.根据权利要求I或2所述的通信系统(100)，其特征在于，所述以太网芯片(2)实现IEEE 802. 3逻辑链路层协议，所述同轴电缆芯片(3)实现 IEEE 802. 3媒介访问控制层协议。
4.根据权利要求I所述的通信系统(100)，其特征在于，所述测井仪器的数目为多个，各个所述测井仪器利用软件开发成独立的网络单元，所有的所述测井仪器组成一个子网。
5.根据权利要求4所述的通信系统(100)，其特征在于，所述软件的架构是在TCP/IP架构上开发应用程序的。
6.根据权利要求I所述的通信系统(100)，其特征在于，所述通信系统(100)使用TCP/IP协议，能和任何网络设备对接。
7.根据权利要求I所述的通信系统(100)，其特征在于，所述通信系统(100)能整个直接挂接到互联网上，通过TCP/IP协议直接进行操作和控制。
8.根据权利要求I所述的通信系统(100)，其特征在于，所述测井仪器能够被进行远程测试、控制和维护。
9.一种在测井井下仪器总线中使用的通信方法，其特征在于，所述通信方法包括报文发送过程和报文接收过程，所述报文发送过程具备如下步骤与中央处理器(I)连接的以太网芯片(2)从所述中央处理器(I)接收发送报文的步骤 (SlOl);以及所述以太网芯片(2)通过调用连接于所述以太网芯片(2)的同轴电缆芯片(3)，将所述发送报文发送到连接于所述同轴电缆芯片(3)的所述同轴电缆(4)上的步骤(S102)，所述报文接收过程具备如下步骤所述同轴电缆芯片(3)探测在所述同轴电缆(4)上是否有属于或发送给自身的数据报文的步骤(S201)；在所述同轴电缆芯片(3)探测到有所述数据报文时，将该数据报文接收并发送到所述以太网芯片(2)的步骤(S202);以及所述以太网芯片(2 )将所述数据报文传送到所述中央处理器(I)中的步骤(S203 )，其中，所述中央处理器(I)、所述以太网芯片(2)和所述同轴电缆芯片(3)设置在位于井下的测井仪器中，或者是所述中央处理器(I)、所述以太网芯片(2)和所述同轴电缆芯片(3)做成为独立于所述测井仪器之外的模块，所述测井仪器通过该模块再连接到所述同轴电缆(4)上。
10.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，所述发送报文和所述数据报文均符合IEEE 802. 3协议。
11.根据权利要求9或10所述的通信方法，其特征在于，所述以太网芯片(2)实现IEEE 802. 3逻辑链路层协议，所述同轴电缆芯片(3)实现 IEEE 802. 3媒介访问控制层协议。
12.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，所述测井仪器的数目为多个，各个所述测井仪器利用软件开发成独立的网络单元，所有的所述测井仪器组成一个子网。
13.根据权利要求12所述的通信方法，其特征在于，所述软件的架构是在TCP/IP架构上开发应用程序的。
14.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，用于执行所述通信方法的通信系统(100)使用TCP/IP协议，能和任何网络设备对接。
15.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，用于执行所述通信方法的通信系统(100)能整个直接挂接到互联网上，通过TCP/IP协议直接进行操作和控制。
16.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，对所述测井仪器进行远程测试、控制和维护。
全文摘要
本发明提供一种在测井井下仪器总线中使用的通信系统和通信方法。通信系统具备同轴电缆和位于井下的测井仪器，还包括中央处理器、连接于中央处理器上的以太网芯片、以及连接于以太网芯片与同轴电缆之间的同轴电缆芯片。在以太网芯片从中央处理器接收到发送报文时，以太网芯片通过调用同轴电缆芯片将发送报文发送到同轴电缆上；在同轴电缆芯片探测到同轴电缆上有属于或发送给自身的数据报文时，将该数据报文接收并发送到以太网芯片，以太网芯片将该数据报文传送到中央处理器。本发明可简化设备之间的耦合性和相关性，建立设备的模块化并建立总线数据传输平台，使各厂家的仪器更容易兼容进去。
文档编号H04L12/40GK102932221SQ20111022825
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者陈文轩, 岳宏图, 陈文 , 戴光明, 汪新国, 裴彬彬 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司