[发明专利]一种基于以太网的深地勘探井下高速数据传输系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于以太网的深地勘探井下高速数据传输系统及方法，包括：多台井下仪器，给每台仪器均添加一个拥有三接口switch芯片的网络板；所述网络板包括第一接口、第二接口、第三接口；所述第一接口与仪器上的接口相连，所述三接口中的第二接口和第三接口用于与其他仪器的网络板上的第二接口和第三接口以菊花链的方式连接，所述网络板起到交换机的作用，还包括一网络板0，其第一接口与长缆遥传系统通过SPI总线相连接，第二接口与其中一台仪器的网络板的第二接口通过以太网相连接，第三接口闲置；在switch芯片交换表建立后，井下以太网便组网成功，井下仪器和长缆遥传系统通过各网络板上DSP的串行总线与以太网相连，实现井下仪器和长缆遥传系统之间的数据上传与命令下传。

技术领域

本发明属于深地勘探领域，具体涉及一种基于以太网的深地勘探井下高速数据传输系统及方法。

背景技术

测井技术是石油勘探开采过程中的一个重要环节。随着电子技术和油气勘探的发展，勘探技术正在阵列化、成像化，大量井下仪器采集到的数据需要实时传输到地面上，而与此同时地面控制中心的命令也需要传输至井下仪器，因此需要一个高速的数据传输系统来完成地面控制中心与井下仪器间的实时数据传输。

通常深地测井的数据传输系统可以分为井下传输网络、长缆遥传系统与井上传输网络。数据上传过程中，井下传输网络负责收集井下仪器采集到的数据转发给遥传系统，遥传系统则将数据通过数千米的长缆发送至地面，最后经由井上传输网络到达地面控制中心，命令流传输方向相反，其中测井数据传输速率的瓶颈往往在长缆遥传系统。由于CAN总线协议成熟，高温下可靠性高，目前国内主要使用CAN总线作为井下传输网络。然而在长缆遥传速度突破1Mbps后，CAN总线最高1M波特率的传输速度，以及多达百分之四十的协议开销制约整个数据传输系统数据传输速率的进一步提高。因而设计一种高速可靠的数据传输系统作为井下传输网络成了国内测井技术发展的迫切需求。

发明内容

本发明要解决的是目前深地勘探中井下传输网络中数据传输速率不足的问题，设计一种基于以太网的深地勘探井下高速数据传输系统及方法，实现高速可靠的井下传输网络，现有的CAN总线数据传输速率已经无法满足测井数据传输系统的需求。

为了实现高可靠的井下网络，本发明使用百兆以太网技术构建井下网络。由于适用于井下环境的总线型以太网早已被淘汰，而目前普遍采用的星型拓扑无法在井下使用，本发明针对该点采用了菊花链拓扑结构，给每个仪器均添加一个拥有三接口switch芯片的网络板起到交换机的作用，在switch芯片交换表建立后，井下以太网便组网成功，井下仪器和长缆遥传系统通过网络板上DSP的串行总线与以太网相连，实现井下仪器和长缆遥传系统之间的数据上传与命令下传。

本发明的技术方案为：一种基于以太网的深地勘探井下高速数据传输系统，包括：

多台井下仪器，给每台仪器均添加一个拥有三接口switch芯片的网络板；所述网络板包括第一接口、第二接口、第三接口；所述第一接口和第二接口用于与其他仪器的网络板上的第二接口和第三接口以菊花链的方式连接，所述第三接口与仪器上的接口相连，所述网络板起到交换机的作用，

还包括一网络板0，网络板0的第一接口与长缆遥传系统通过SPI总线相连接，第二接口与其中一台仪器的网络板的第二接口通过以太网相连接，第三接口闲置；所述每台仪器的网络板依次相连，与网络板0一起组成菊花链式网络；

在switch芯片交换表建立后，井下以太网便组网成功，井下仪器和长缆遥传系统通过各网络板上DSP的串行总线与以太网相连，实现井下仪器和长缆遥传系统之间的数据上传与命令下传。

对于有N个井下仪器的测井系统，本发明使用N+1块网络板串联构建以太网络，其中网络板1～N与相应井下仪器相连，网络板0与长缆遥传系统相连，如图1所示。