井下遥测系统通信线路的设计与实现

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高精度油田测井设备的使用需要高速率的通信线路与之配套。但是国内现有的油田井下通信线路普遍处于较低的传输速度水平。为此,本文设计并实现了一种井下遥测系统的通信线路,提高了数据的传输速率,上行和下行的速度都可以达到兆比特级别,为测井仪器提供了一个更为广阔的使用平台。本文在分析了国内外油田测井通信线路发展与现状的基础上,提出了本通信线路的设计方案。首先明确了本通信线路在通信速率、误码率、传输距离、功耗和电路尺寸方面的技术要求,将其划分为高速遥测和井下总线两大部分,还阐述了为适应井下高温高压对电路保护所做的工作。接着本文详细的从数据上传和指令下发两个方面描述了工作流程,并分析了所使用的相关技术。然后本文讨论了硬件构成,对CPU、FPGA、DSL等芯片进行了选型,还对MII接口、SPI接口及AD总线接口提出了具体设计。在软件设计方面,从用户界面、系统控制和数据采集三个方面进行描述。随后又重点说明了FPGA内部转换的设计和Modelsim软件仿真。最后本通信线路采用了G.HDSL技术在一对6000M的测井电缆上实现了4Mbps的连接速率;在井下使用CAN总线技术,方便了多种测井设备的接入;使用FPGA技术完成了RAM数据和CAN数据及CAN数据和UDP数据之间的转换。在测试阶段,重点测试了本通信线路的转换功能、传输性能及用户界面操作。证明了本通信线路的功能和性能达到了预期设计要求和指标。综上所述,本文所研究的高速率、高性能的井下遥测系统通信线路具有较强的实际应用价值。
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