基于DSP便攜式數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 引言
國(guó)內(nèi)常規(guī)的數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)都是大型車(chē)載式機(jī)柜系統(tǒng)，功能強(qiáng)．硬件配置齊全，能夠滿(mǎn)足各種測(cè)井作業(yè)的需要。但是由于這類(lèi)數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)體積龐大、價(jià)格昂貴，不適于海洋石油的測(cè)井作業(yè)．同時(shí)由于我國(guó)測(cè)井業(yè)的實(shí)際，老式測(cè)井車(chē)服役所占比例較高，而其所提供的空間有限不能容納機(jī)柜式數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)。所以研制功能完善，體積小巧的便攜式數(shù)控測(cè)井地面系統(tǒng)已經(jīng)成為油田測(cè)井行業(yè)的急切需求。
在生產(chǎn)測(cè)井過(guò)程當(dāng)中，為滿(mǎn)足油田的實(shí)際生產(chǎn)需要，往往需要實(shí)時(shí)檢測(cè)套管井的井下壓力、溫度、流量、含水量、自然伽馬等多個(gè)參數(shù)，本文給出一種基于DSP的便攜式數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
這里介紹系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及地面系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理模塊硬件電路設(shè)計(jì)，交給出軟件設(shè)計(jì)流程。該地面系統(tǒng)可與常規(guī)的井下儀器掛接，完成相應(yīng)的測(cè)井任務(wù)，同時(shí)大大提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸能力，系統(tǒng)內(nèi)部總線(xiàn)采用CAN接口協(xié)議，外部總體采用USB接口協(xié)議，從而明顯改善常規(guī)測(cè)井系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸。另外，系統(tǒng)也充分利用DSP的高速數(shù)據(jù)處理能力，構(gòu)建一個(gè)高速的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，滿(mǎn)足測(cè)井信號(hào)實(shí)時(shí)處理的要求。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

為減小整個(gè)系統(tǒng)的體積，并提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和實(shí)時(shí)性，該地面系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，主要包括供電電源模塊、信號(hào)分離模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)通信模塊及上位機(jī)的監(jiān)控軟件組成，圖l為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理框架。

通過(guò)測(cè)井電纜上傳的測(cè)井信號(hào)，在數(shù)據(jù)處理模塊的控制下完成相應(yīng)的信號(hào)分離及通道切換，并將處理后的信號(hào)按照模擬、數(shù)字及編碼形式，通過(guò)相應(yīng)的傳輸通道傳送給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，并利用MAX7219驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管完成相關(guān)參數(shù)的顯示。為提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理能力，數(shù)據(jù)處理模塊采用基于主從式架構(gòu)的雙DSP實(shí)現(xiàn)，其中主機(jī)部分利用DSP完成與PC機(jī)的USB口通信、模擬信號(hào)的分析處理操作及外擴(kuò)接口板的控制及數(shù)據(jù)交換工作；從機(jī)部分則利用DSP完成對(duì)編碼信號(hào)、脈沖信號(hào)的分析處理。數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)部的系統(tǒng)總線(xiàn)是基于CAN2．OB協(xié)議的CAN通信總線(xiàn)，其系統(tǒng)外部總線(xiàn)則采用USB協(xié)議。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊完成信號(hào)的分析處理操作之后，系統(tǒng)便將相關(guān)結(jié)果通過(guò)USB總線(xiàn)傳送給監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)，PC機(jī)根據(jù)這些處理結(jié)果擬制出相應(yīng)的測(cè)井曲線(xiàn)，并打印出結(jié)果報(bào)表。圖2給出數(shù)據(jù)處理模塊的硬件設(shè)計(jì)框圖。