CN114650082B - 一种测井仪器的数据传输***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测井仪器的数据传输***和方法。根据本发明提供的技术方案，所述数据传输***包含通过电缆连接的地面数据传输子***和井下数据传输子***；所述数据传输***的上行数据传输和下行数据传输采用时分复用方式，每隔TUP时段，井下调制解调模块开启井下部分的下行数据传输通道，地面调制解调模块开启地面部分的下行数据传输通道；在TDOWN时段内未检测到下行数据或下行数据接收完毕，所述井下调制解调模块关闭井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块开启地面部分的上行数据传输通道。通过区分上下行传输时段，降低干扰对于信号传输在精度和时间上的影响。

Description

一种测井仪器的数据传输***和方法
技术领域
本发明涉及测井数据传输领域，具体涉及一种测井仪器的数据传输***和方法。
背景技术
在石油钻探过程中，需要对井下情况进行探测，利用测井仪器进行测井，采集井下数据，然后通过数据传输***传至地面，由位于地面的主控软件进行分析、存储、显示等。同时，井下的测井仪器在作业过程中，接收主控软件发出的各种命令，来进行相应操作。
现有技术中，数据传输采用连续通信***，包括信道训练阶段和数据传输阶段。由于大功率测井仪器在作业过程中，井下仪器的电机会不断地打开和关闭，导致通信信道的剧烈变化，使通信重新进入训练阶段。现有技术中的通信***，抗干扰能力较弱，只能适应信道的缓慢变化，而在上述情况下，通信会经常被打断并进入训练阶段，且训练阶段的时间较长，导致无法正常传输数据。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种测井仪器的数据传输***和方法。
根据本发明，提供了一种测井仪器的数据传输***，包括：通过电缆连接的地面数据传输子***和井下数据传输子***，
其中，所述地面数据传输子***包括：地面调制解调模块、地面通道切换模块、地面上行滤波器模块以及地面电缆耦合模块；
所述井下数据传输子***包括：井下调制解调模块、井下通道切换模块、井下下行滤波器模块以及井下电缆耦合模块；
所述数据传输***的上行数据传输和下行数据传输采用时分复用方式，每隔TUP时段，根据下行数据传输通道开启命令，所述井下调制解调模块向所述井下通道切换模块发送控制信号以开启井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块向所述地面通道切换模块发送控制信号以开启地面部分的下行数据传输通道并选通经过所述地面上行滤波器模块的上行数据传输通道；在TDOWN时段内未检测到下行数据或下行数据接收完毕，所述井下调制解调模块向所述井下通道切换模块发送控制信号以关闭井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块向所述地面通道切换模块发送控制信号以关闭地面部分的下行数据传输通道并选通不经过所述地面上行滤波器模块的上行数据传输通道。
上述方案中，在TUP时段内，所述井下调制解调模块接收井下仪器采集到的上行数据，对上行数据和上行导频数据进行编码调制后传输至所述井下电缆耦合模块，再通过电缆传输至地面电缆耦合模块；所述地面电缆耦合模块接收到上行数据和上行导频数据后，通过所述地面通道切换模块将上行数据和上行导频数据传输给所述地面调制解调模块，所述地面调制解调模块对所述上行数据和上行导频数据进行解调解码后传输至地面主机；
其中，上行数据的频率范围是[fUSL，fUSH]，上行导频数据的频率范围是[fUPL，fUPH]，fUPL大于fUSH。
上述方案中，在下行数据传输时段内，所述地面调制解调模块接收地面主机下发的下行数据，对下行数据进行编码调制后，通过所述地面通道切换模块传输至所述地面电缆耦合模块；所述井下电缆耦合模块接收到所述地面电缆耦合模块发送的下行数据和耦合得到的上行导频数据，通过所述井下通道切换模块传输至所述井下下行滤波器模块，所述井下下行滤波器模块将上行导频数据滤除后，将滤除得到的下行数据传输给所述井下调制解调模块，所述井下调制解调模块对所述下行数据进行解调解码后传输至井下仪器；
所述井下调制解调模块对上行导频数据进行编码调制后传输至所述井下电缆耦合模块；所述地面电缆耦合模块接收到所述井下电缆耦合模块发送的上行导频数据和耦合得到的下行数据，将上行导频数据和下行数据传输至所述地面上行滤波器模块，所述地面上行滤波器模块将下行数据滤除后，将滤除得到的上行导频数据通过所述地面通道切换模块传输给所述地面调制解调模块；
其中，下行数据的频率范围是[fDSL，fDSH]，fDSL大于或等于fUSL，fDSH小于或等于fUSH。
上述方案中，所述地面数据传输子***还包括：
与所述地面调制解调模块连接的地面网络接口控制模块；
在下行数据传输通道中，连接于所述地面调制解调模块和所述地面通道切换模块之间的地面下行数模转换器和地面下行滤波器模块；以及，连接于所述地面通道切换模块和所述地面电缆耦合模块之间的地面下行功率放大模块；
在上行数据传输通道中，连接于所述地面通道切换模块和所述地面调制解调模块之间的地面上行自动增益控制模块和地面上行模数转换器。
上述方案中，所述井下数据传输子***还包括：
与所述井下调制解调模块连接的井下仪器总线控制模块；
在上行数据传输通道中，连接于所述井下调制解调模块和所述井下电缆耦合模块之间的井下数模转换器、井下上行滤波器模块和井下上行功率放大模块；
在下行数据传输通道中，连接于所述井下下行滤波器模块和所述井下调制解调模块之间的井下下行自动增益控制模块和井下模数转换器。
上述方案中，所述上行数据传输通道采用OFDM调制方式，所述下行数据传输通道采用DBPSK调制方式。
上述方案中，所述井下通道切换模块采用2选1的多路选择器实现；所述地面通道切换模块采用两个2选1的多路选择器实现。
上述方案中，所述井下下行滤波器模块为带通滤波器，所述地面上行滤波器模块为高通滤波器。
上述方案中，所述TUP大于所述TDOWN，所述TUP大于或等于200毫秒，所述TDOWN大于或等于10毫秒。
根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述方案中所述的测井仪器的数据传输***实现的测井仪器的数据传输方法，所述方法包括：
上行数据传输步骤，井下数据传输子***接收井下仪器采集到的上行数据，通过电缆将上行数据和上行导频数据传输给地面数据传输子***，由地面数据传输子***传输给地面主机；
下行数据传输步骤，地面数据传输子***接收地面主机下发的下行数据，通过电缆将下行数据以及耦合得到的上行导频数据传输给井下数据传输子***，经过井下数据传输子***将上行导频数据滤除后得到的下行数据传输给井下仪器。
根据本发明提供的技术方案，所述数据传输***包含通过电缆连接的地面数据传输子***和井下数据传输子***；所述数据传输***的上行数据传输和下行数据传输采用时分复用方式，每隔TUP时段，所述井下调制解调模块开启井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块开启地面部分的下行数据传输通道；在TDOWN时段内未检测到下行数据或下行数据接收完毕，所述井下调制解调模块关闭井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块开启地面部分的上行数据传输通道。本发明提供的技术方案通过区分上下行传输时段，降低干扰对于信号传输在精度和时间上的影响，由此解决了现有技术中，在测井仪器电机不断打开和关闭所导致的通信信道变化剧烈时，***无法跟踪信道的变化，导致误码率增加、同步失锁、直至无法正常通信，需要重新进入训练阶段的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的测井仪器的数据传输***的结构示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的上行数据传输和下行数据传输时长及切换方式示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的测井仪器的数据传输***的频谱使用示意图；
图4示出了根据本发明另一个实施例的测井仪器的数据传输***的结构示意图；
图5示出了本申请另一个实施例的上行数据传输帧结构示意图；
图6示出了本申请另一个实施例的井下数据传输子***的下行数据传输过程中的信号频谱示意图；
图7示出了本申请另一个实施例的地面数据传输子***的信号频谱示意图；
图8示出了本申请另一个实施例的利用测井仪器的数据传输***实现的测井仪器的数据传输方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一个实施例的测井仪器的数据传输***的结构示意图，如图1所示，该数据传输***包括：地面数据传输子***101和井下数据传输子***106；其中，
所述地面数据传输子***101包括：地面调制解调模块102、地面通道切换模块103、地面上行滤波器模块104以及地面电缆耦合模块105；
所述井下数据传输子***106包括：井下调制解调模块107、井下下行滤波器模块108、井下通道切换模块109以及井下电缆耦合模块110。
图1中用箭头方向示出了数据传输***的上行数据传输通道和下行数据传输通道。上行数据传输是指井下仪器所采集的数据传输至地面主机；下行数据传输是指地面主机发送命令至井下仪器。其中地面部分的下行数据传输通道包含依次连接的地面调制解调模块102、地面通道切换模块103以及地面电缆耦合模块105；井下部分的下行数据传输通道包含依次连接的井下电缆耦合模块110、井下通道切换模块109、井下下行滤波器模块108以及井下调制解调模块107。井下部分的上行数据传输通道包含依次连接的井下调制解调模块107和井下电缆耦合模块110；地面部分的上行数据传输通道包含依次连接的地面电缆耦合模块105、地面上行滤波器模块104、地面通道切换模块103以及地面调制解调模块102。
所述数据传输***的上行数据传输和下行数据传输采用时分复用方式，每隔TUP时段，根据下行数据传输通道开启命令，所述井下调制解调模块107向所述井下通道切换模块109发送控制信号以开启井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块102向所述地面通道切换模块103发送控制信号以开启地面部分的下行数据传输通道并选通经过所述地面上行滤波器模块104的上行数据传输通道；在TDOWN时段内未检测到下行数据或下行数据接收完毕，所述井下调制解调模块107向所述井下通道切换模块109发送控制信号以关闭井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块102向所述地面通道切换模块103发送控制信号以关闭地面部分的下行数据传输通道并选通不经过所述地面上行滤波器模块104的上行数据传输通道。
具体的，图2示出了根据本发明一个实施例的上行数据传输和下行数据传输时长及切换方式示意图。如图2所示，上行数据的每个传输时段长度均为TUP。下行数据的每个传输时段的长度取决于发送的下行数据的命令长度，本***中下行数据的每个传输时段的长度大于或等于TDOWN，在下行数据传输通道开启的TDOWN时段内未检测到下行数据(也称下行命令)，则在经过TDOWN时段后关闭井下部分的下行数据传输通道；若在下行数据传输通道开启的TDOWN时段内所述井下通道切换模块109检测到下行命令，则下行数据传输通道的开启时间取决于发送的下行命令长度，即在下行数据接收完毕后关闭井下部分的下行数据传输通道。
在TUP时段内，所述井下调制解调模块107接收井下仪器采集到的上行数据，对上行数据和上行导频数据进行编码调制后传输至所述井下电缆耦合模块110，再通过电缆传输至地面电缆耦合模块105；所述地面电缆耦合模块105接收到上行数据和上行导频数据后，通过所述地面通道切换模块103将上行数据和上行导频数据传输给所述地面调制解调模块102，所述地面调制解调模块102对所述上行数据和上行导频数据进行解调解码后传输至地面主机；
在下行数据传输时段内，所述地面调制解调模块102接收地面主机下发的下行数据，对下行数据进行编码调制后，通过所述地面通道切换模块103传输至所述地面电缆耦合模块105；所述井下电缆耦合模块110接收到所述地面电缆耦合模块105发送的下行数据和耦合得到的上行导频数据，通过所述井下通道切换模块109传输至所述井下下行滤波器模块108，所述井下下行滤波器模块108将上行导频数据滤除后，将滤除得到的下行数据传输给所述井下调制解调模块107，所述井下调制解调模块107对所述下行数据进行解调解码后传输至井下仪器；
所述井下调制解调模块107对上行导频数据进行编码调制后传输至所述井下电缆耦合模块110；所述地面电缆耦合模块105接收到所述井下电缆耦合模块110发送的上行导频数据和耦合得到的下行数据，将上行导频数据和下行数据传输至所述地面上行滤波器模块104，所述地面上行滤波器模块104将下行数据滤除后，将滤除得到的上行导频数据通过所述地面通道切换模块103传输给所述地面调制解调模块102。
图3示出了根据本发明一个实施例的测井仪器的数据传输***的频谱使用示意图，如图3所示，所述上行数据和下行数据公用信号带宽。所述上行数据为猝发上行信号，频率范围是[fUSL，fUSH]；所述下行数据为猝发下行信号，频率范围是[fDSL，fDSH]；所述上行导频数据由井下部分的井下调制解调模块连续发送，频率范围是[fUPL，fUPH]。其中，fUPL大于fUSH，fDSL大于或等于fUSL，fDSH小于或等于fUSH。
具体的，fUSL为所述上行数据传输所需要带宽的最低频率，fUSH为所述上行数据传输所需要带宽的最高频率；fDSL为所述下行数据传输所需要带宽的最低频率，fDSH为所述下行数据传输所需要带宽的最高频率；fUPL为所述上行导频数据发送所需要带宽的最低频率，fUPH为所述上行导频数据发送所需要带宽的最高频率。
根据本实施例提供的测井仪器的数据传输***，通过时分复用方式将上行数据传输和下行数据传输的传输时段相互隔开，下行传输中设置一固定的TDOWN时段使下行传输在内未检测到下行数据时只占用较短的TDOWN时段时长，而在存在下行数据传输时，则保持下行数据传输至接收完毕，保证了下行信号的传输，同时尽可能地减少下行传输所占用的时长。设置地面通道切换模块、井下通道切换模块、地面上行滤波器模块以及井下下行滤波器模块，保证了数据传输的传输速率以及抗干扰能力。同时，在井下仪器工作，电机不断打开和关闭时，由于本实施例将上行数据传输和下行数据传输通过时分复用方式隔开，且每个上行数据传输时段和下行数据传输时段都时长较短，因此，即使在上传数据的过程中出现信道剧烈变化导致无法正常通信的情况，在经过上行数据传输通道和下行数据传输通道的切换后，再次接入上行数据传输通道时所接收到的是正常信号，只需要经过短时间的训练后即可继续进行上行数据的传输。解决了现有技术中，连续上行数据传输方式在发生信道剧烈变化时，无法跟踪信道变化，导致误码率增加、同步失锁等问题直至无法正常通信，使通信重新进入长时间的训练阶段的问题，既保证了数据传输速率也保证了数据传输***的抗干扰能力。
图4示出了根据本发明另一个实施例的测井仪器的数据传输***的结构示意图，如图4所示，该数据传输***包括：地面数据传输子***401和井下数据传输子***412；
其中，所述地面数据传输子***401进一步包括：地面网络接口控制模块402、地面调制解调模块403、地面下行数模转换器404、地面下行滤波器模块405、地面通道切换模块406、地面下行功率放大模块407、地面电缆耦合模块408、地面上行滤波器模块409、地面上行自动增益控制模块410以及地面上行模数转换器411；
所述井下数据传输子***412包括：井下仪器总线控制模块413、井下调制解调模块414、井下数模转换器415、井下上行滤波器模块416、井下上行功率放大模块417、井下电缆耦合模块418、井下通道切换模块419、井下下行滤波器模块420、井下下行自动增益控制模块421以及井下模数转换器422。
在地面部分，地面网络接口控制模块402与所述地面调制解调模块403连接；地面网络接口控制模块402与地面主机连接。在下行数据传输通道中，所述地面调制解调模块403与所述地面通道切换模块406之间还连接着地面下行数模转换器404和地面下行滤波器模块405；所述地面通道切换模块406与所述地面电缆耦合模块408之间还连接着地面下行功率放大模块407；在上行数据传输通道中，所述地面通道切换模块406和所述地面调制解调模块403之间，还连接着地面上行自动增益控制模块410和地面上行模数转换器411。
在井下部分，所述井下仪器总线控制模块413与所述井下调制解调模块414连接；井下仪器总线控制模块413与井下仪器连接。在上行数据传输通道中，所述井下调制解调模块414和所述井下电缆耦合模块418之间，还连接着井下数模转换器415、井下上行滤波器模块416和井下上行功率放大模块417；在下行数据传输通道中，所述井下下行滤波器模块420和所述井下调制解调模块414之间，还连接着井下下行自动增益控制模块421和井下模数转换器422。
地面主机根据测井需求，将下行命令通过网络接口送至地面网络接口控制模块402，由地面网络接口控制模块402解析下行命令后通过地面调制解调模块403进行编码调制后依次经过地面下行数模转换器404、地面下行滤波器模块405、地面通道切换模块406、地面下行功率放大模块407后通过地面电缆耦合模块408送至电缆，通过电缆将下行命令传送至井下部分；在井下部分通过井下电缆耦合模块418后依次进行井下通道切换模块419、井下下行滤波器模块420、井下下行自动增益控制模块421、井下模数转换器422、井下调制解调模块414后，在井下仪器总线控制模块413的控制下，利用井下仪器总线传至井下仪器。
井下仪器则根据下发的下行命令要求，进行数据采集，并将采集的数据通过井下仪器总线传至井下仪器总线控制模块413后送入井下调制解调器模块414对上行数据进行编码调制，然后再依次进入井下数模转换器415、井下上行滤波器模块416、井下上行功率放大模块417后通过井下电缆耦合模块418送入电缆，通过电缆将上行数据送入地面部分；在地面部分通过地面电缆耦合模块408后，依次进入地面上行滤波器模块409、地面通道切换模块406、地面上行自动增益控制模块410、地面上行模数转换器411、地面调制解调模块403，在地面调制解调模块403内进行解调解码出原始采样数据，最终将数据通过地面网络接口控制模块402的网络接口送至地面主机。
优选的，在测井仪器的数据传输***中，上行数据传输通道采用OFDM调制方式，下行数据传输通道采用DBPSK调制方式。上行数据传输通道和下行数据传输通道采用猝发的半双工通信方式。
图5示出了本申请另一个实施例的上行数据传输帧结构示意图。如图5所示，猝发的上行数据传输帧长度是变长的，由固定数量的同步符号、信道估计符号、信道分析符号、信令符号和变长的数据符号组成。其中，同步符号采用线性调频(LFM)序列，时长为一个完整OFDM符号，用于上行数据传输的OFDM符号同步和自动增益控制；信道估计符号使用两个OFDM符号，使用m序列作为调制数据，调制方式固定为BPSK，主要用于均衡器参数训练；信道分析符号使用一个OFDM符号，使用m序列作为调制数据，调制方式为QPSK，主要用于信噪比估计并对每个上行子信道进行比特分配；信令符号用于携带信令数据包，用于传输调制解调器的信令数据，控制调制解调参数，如变长的数据符号长度、上行数据传输的bit分配表信息。
静默帧是指井下部分的所述井下调制解调模块所发送所述上行导频数据，且静默帧连续发送，即所述上行导频数据连续发送。
优选的，所述测井仪器的数据传输***在上电后，默认开启上行数据传输通道。井下部分的所述井下调制解调模块414每隔TUP时段，向地面部分的所述地面调制解调模块403发送开启下行数据传输的命令，同时井下部分的所述井下通道切换模块419开启下行的数据通道，此时上行数据只发送静默帧信号。井下部分的所述井下调制解调模块414在TDOWN时段内未检测到下行数据或下行数据接收完毕则重新开启上行数据传输，同时井下部分的所述井下通道切换模块关闭下行的数据。其中，TUP大于TDOWN，可选地，TUP大于或等于200毫秒，TDOWN大于或等于10毫秒。
优选的，所述井下通道切换模块419采用2选1的多路选择器实现；所述地面通道切换模块406采用两个2选1的多路选择器实现，且两个多路选择器的选择信号相反。井下部分的井下调制解调模块414控制井下部分的井下通道切换模块419开启或关闭井下部分的下行数据传输通道；地面部分的地面调制解调模块403控制地面部分的地面通道切换模块406开启或关闭地面部分的下行数据传输通道，同时选通是否经过地面上行滤波器模块的上行数据传输通道。
优选的，所述井下下行滤波器模块420为带通滤波器，用于滤除上行导频数据和低频端噪声，带通滤波器的低频端截止频率为fDSL，高频端截止频率为fDSH；所述地面上行滤波器模块409为高通滤波器，用于滤波得到上行导频数据，高通滤波器的截止频率为fUPL。
图6示出了本申请另一个实施例的井下数据传输子***的下行数据传输过程中的信号频谱示意图。如图6所示，井下通道切换模块为2选1的多路选择器，井下调制解调模块通过向井下通道切换模块发送控制信号以开启或关闭井下部分的下行数据传输通道，控制信号为0则开启下行数据传输通道，即井下通道切换模块为通路，可以传输下行命令和上行导频信号，控制信号为1则关闭下行数据传输通道，即井下通道切换模块为断路，下行数据传输通道断开，只能发送上行数据。
在下行数据传输时段内，上行数据传输通道除了上行导频数据以外，无上行数据(图中用虚线表示的频谱没有数据，用实线表示的频谱有数据)；下行数据传输通道存在下行数据。具体的，井下电缆耦合模块接收到地面电缆耦合模块发送的下行数据和耦合得到的上行导频数据(经过同一电缆，下行数据会和上行导频数据耦合到一起)，通过井下通道切换模块传输至井下下行滤波器模块，井下下行滤波器模块(带通滤波器)将上行导频数据滤除后，得到下行数据。另外，井下下行滤波器模块还可同时滤除低频端的噪声。
图7示出了本申请另一个实施例的地面数据传输子***的信号频谱示意图。如图7所示，地面通道切换模块包含两个2选1的多路选择器，这两个2选1的多路选择器的选择信号相反。具体地，这两个2选1的多路选择器的控制端均与地面调制解调模块连接，地面调制解调模块通过向两个2选1的多路选择器的控制端传输控制信号来控制数据传输***处于上行数据传输时段还是下行数据传输时段，控制信号为0则开启下行数据传输通道，同时选通经过地面上行滤波器模块的上行数据传输通道，下行数据传输通道可以传输下行命令，但同时由于下行命令耦合到电缆上，因此上行数据传输通道需要经过地面上行滤波器模块滤除下行命令，通过地面通道切换模块的选通经过地面上行滤波器模块的上行数据传输通道，仅保留上行导频数据进入地面调制解调模块；控制信号为1则关闭下行数据传输通道，屏蔽下行命令，使下行命令不耦合到电缆上，同时选通不经过地面上行滤波器模块的上行数据传输通道，上行数据传输通道可以传输上行数据和上行导频信号，不再经过地面上行滤波器模块的滤波处理。
具体的，在TUP时段内，地面调制解调模块输出控制信号为1，关闭下行数据传输通道，屏蔽下行命令，地面电缆耦合模块接收到上行数据和上行导频数据后，通过地面通道切换模块选通不经过地面上行滤波器模块的上行数据传输通道，不进行滤波将上行数据和上行导频数据传输给地面调制解调模块；
在下行数据传输时段内，地面调制解调模块输出控制信号为0，开启下行数据传输通道，选通经过地面上行滤波器模块的上行数据传输通道。地面调制解调模块接收地面主机下发的下行数据，对下行数据进行编码调制后，通过地面通道切换模块中下行通路中的多路选择器传输至地面电缆耦合模块；地面电缆耦合模块接收到井下电缆耦合模块发送的上行导频数据和耦合得到的下行数据，将上行导频数据和下行数据传输至地面上行滤波器模块，地面上行滤波器模块(高通滤波器)将下行数据滤除后，仅保留上行导频数据传输至地面调制解调模块。
图8示出了本申请另一个实施例的利用测井仪器的数据传输***实现的测井仪器的数据传输方法的流程示意图。如图8所示，该方法包括如下步骤：
步骤S801，上行数据传输步骤，井下数据传输子***接收井下仪器采集到的上行数据，通过电缆将上行数据和上行导频数据传输给地面数据传输子***，由地面数据传输子***传输给地面主机。
步骤S802，下行数据传输步骤，地面数据传输子***接收地面主机下发的下行数据，通过电缆将下行数据以及耦合得到的上行导频数据传输给井下数据传输子***，经过井下数据传输子***将上行导频数据滤除后得到的下行数据传输给井下仪器。
具体的，上行数据传输步骤和下行数据传输步骤的具体实现过程可参见上面各个实施例的描述，不再赘述。
根据本实施例提供的利用测井仪器的数据传输***的测井仪器的数据传输方法，通过时分复用方式将上行数据传输和下行数据传输的传输时段相互隔开，下行传输中设置一固定的TDOWN时段使下行传输在内未检测到下行数据时只占用较短的TDOWN时段时长，而在存在下行数据传输时，则保持下行数据传输至接收完毕，保证了下行信号的传输，同时尽可能地减少下行传输所占用的时长。同时，在井下仪器工作，电机不断打开和关闭时，由于本实施例将上行数据传输和下行数据传输通过时分复用方式隔开，且每个上行数据传输时段和下行数据传输时段都时长较短，因此，即使在上传数据的过程中出现信道剧烈变化导致无法正常通信的情况，在经过上行数据传输通道和下行数据传输通道的切换后，再次接入上行数据传输通道时所接收到的是正常信号，只需要经过短时间的训练后即可继续进行上行数据的传输。解决了现有技术中，连续上行数据传输方式在发生信道剧烈变化时，无法跟踪信道变化，导致误码率增加、同步失锁等问题直至无法正常通信，使通信重新进入长时间的训练阶段的问题，既保证了数据传输速率也保证了数据传输***的抗干扰能力。
此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种测井仪器的数据传输***，其特征在于，包括：通过电缆连接的地面数据传输子***和井下数据传输子***，
其中，所述地面数据传输子***包括：地面调制解调模块、地面通道切换模块、地面上行滤波器模块以及地面电缆耦合模块；
所述井下数据传输子***包括：井下调制解调模块、井下通道切换模块、井下下行滤波器模块以及井下电缆耦合模块；
所述数据传输***的上行数据传输和下行数据传输采用时分复用方式，每隔TUP时段，根据下行数据传输通道开启命令，所述井下调制解调模块向所述井下通道切换模块发送控制信号以开启井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块向所述地面通道切换模块发送控制信号以开启地面部分的下行数据传输通道并选通经过所述地面上行滤波器模块的上行数据传输通道；在TDOWN时段内未检测到下行数据或下行数据接收完毕，所述井下调制解调模块向所述井下通道切换模块发送控制信号以关闭井下部分的下行数据传输通道，所述地面调制解调模块向所述地面通道切换模块发送控制信号以关闭地面部分的下行数据传输通道并选通不经过所述地面上行滤波器模块的上行数据传输通道。
2.根据权利要求1所述的数据传输***，其特征在于，
在TUP时段内，所述井下调制解调模块接收井下仪器采集到的上行数据，对上行数据和上行导频数据进行编码调制后传输至所述井下电缆耦合模块，再通过电缆传输至地面电缆耦合模块；所述地面电缆耦合模块接收到上行数据和上行导频数据后，通过所述地面通道切换模块将上行数据和上行导频数据传输给所述地面调制解调模块，所述地面调制解调模块对所述上行数据和上行导频数据进行解调解码后传输至地面主机；
其中，上行数据的频率范围是[fUSL，fUSH]，上行导频数据的频率范围是[fUPL，fUPH]，fUPL大于fUSH。
3.根据权利要求2所述的数据传输***，其特征在于，
在下行数据传输时段内，所述地面调制解调模块接收地面主机下发的下行数据，对下行数据进行编码调制后，通过所述地面通道切换模块传输至所述地面电缆耦合模块；所述井下电缆耦合模块接收到所述地面电缆耦合模块发送的下行数据和耦合得到的上行导频数据，通过所述井下通道切换模块传输至所述井下下行滤波器模块，所述井下下行滤波器模块将上行导频数据滤除后，将滤除得到的下行数据传输给所述井下调制解调模块，所述井下调制解调模块对所述下行数据进行解调解码后传输至井下仪器；
所述井下调制解调模块对上行导频数据进行编码调制后传输至所述井下电缆耦合模块；所述地面电缆耦合模块接收到所述井下电缆耦合模块发送的上行导频数据和耦合得到的下行数据，将上行导频数据和下行数据传输至所述地面上行滤波器模块，所述地面上行滤波器模块将下行数据滤除后，将滤除得到的上行导频数据通过所述地面通道切换模块传输给所述地面调制解调模块；
其中，下行数据的频率范围是[fDSL，fDSH]，fDSL大于或等于fUSL，fDSH小于或等于fUSH。
4.根据权利要求1所述的数据传输***，其特征在于，所述地面数据传输子***还包括：
与所述地面调制解调模块连接的地面网络接口控制模块；
在下行数据传输通道中，连接于所述地面调制解调模块和所述地面通道切换模块之间的地面下行数模转换器和地面下行滤波器模块；以及，连接于所述地面通道切换模块和所述地面电缆耦合模块之间的地面下行功率放大模块；
在上行数据传输通道中，连接于所述地面通道切换模块和所述地面调制解调模块之间的地面上行自动增益控制模块和地面上行模数转换器。
5.根据权利要求1所述的数据传输***，其特征在于，所述井下数据传输子***还包括：
与所述井下调制解调模块连接的井下仪器总线控制模块；
在上行数据传输通道中，连接于所述井下调制解调模块和所述井下电缆耦合模块之间的井下数模转换器、井下上行滤波器模块和井下上行功率放大模块；
在下行数据传输通道中，连接于所述井下下行滤波器模块和所述井下调制解调模块之间的井下下行自动增益控制模块和井下模数转换器。
6.根据权利要求3所述的数据传输***，其特征在于，所述上行数据传输通道采用OFDM调制方式，所述下行数据传输通道采用DBPSK调制方式。
7.根据权利要求1或3所述的数据传输***，其特征在于，所述井下通道切换模块采用2选1的多路选择器实现；所述地面通道切换模块采用两个2选1的多路选择器实现。
8.根据权利要求1或3所述的数据传输***，其特征在于，所述井下下行滤波器模块为带通滤波器，所述地面上行滤波器模块为高通滤波器。
9.根据权利要求1所述的数据传输***，其特征在于，所述TUP大于所述TDOWN，所述TUP大于或等于200毫秒，所述TDOWN大于或等于10毫秒。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的测井仪器的数据传输***实现的测井仪器的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：
上行数据传输步骤，井下数据传输子***接收井下仪器采集到的上行数据，通过电缆将上行数据和上行导频数据传输给地面数据传输子***，由地面数据传输子***传输给地面主机；
下行数据传输步骤，地面数据传输子***接收地面主机下发的下行数据，通过电缆将下行数据以及耦合得到的上行导频数据传输给井下数据传输子***，经过井下数据传输子***将上行导频数据滤除后得到的下行数据传输给井下仪器。
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