复合型高速采集与传输系统技术方案

一种复合型高速采集与传输系统，当第一连接器连接电压型压力传感器时，单片机处理单元的第一控制端输出第一控制信号使得第一电子开关的第二端与第三端连通，电压采集单元从电池组接收电压并将通过第一连接器接收到的电压信号输出给低通滤波器，低通滤波器对接收到的电压信号进行滤波后输出给模数转换器，模数转换器将接收到电压信号转换为数字信号后输出给单片机处理单元，USB-TTL转换电路从单片机处理单元接收数字信号并转换为USB信号后通过第二连接器输出给远程监控中心的电脑。所述复合型高速采集与传输系统传输数据速率高、可靠性高且抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
复合型高速采集与传输系统
本专利技术涉及一种高速采集与传输系统，特别涉及一种石油钻井领域中井上泥浆压力信号的复合型高速采集与传输系统。
技术介绍
石油钻井领域中的智能钻井工具(旋转导向、垂直钻井)在井下工作时需要实时的与地面上的监控设备进行双向数据通信，数据的上传和下传是根据专用的通信协议调整钻井管道中的泥浆压力的脉冲频率来实现的。其中，井下钻井工具通过改变泥浆压力脉冲频率不间断的将井下钻井工具的各种状态参数传输给地面上的监控设备，同时地面上的监控设备通过改变泥浆压力脉冲频率将控制指令传输给井下钻井工具以对其进行控制。由于从井下几千米的地方向地面上的监控设备传送信号距离较远，可能造成地面上的监控设备接收到的泥浆压力脉冲信号很微弱并且受到很多谐波干扰，而目前现有的地面采集与传输设备不仅传输速率低、可靠性差、抗干扰能力差，丢包严重，会引起操作人员的误判断及误操作，并且功能单一、应用面狭窄，不具备通用一体化的采集与传输能力，在不同使用环境下往往有很大的局限性。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种复合型收发一体、具备高精度、高速率、抗干扰的泥浆压力采集与传输系统，不仅兼容电流型和电压型两种压力传感器的采集方式，还集成了无线型和有线型的两种数据传输模式，并且融合了发射器和接收器于一体，可适应井上现场不同环境和需求。一种复合型高速采集与传输系统，包括一外壳、设置在所述外壳内部的一第一连接器、一电压采集单元、一低通滤波器、一模数转换器、一单片机处理单元、一电池管理电路、一USB-TTL转换电路、一第二连接器、一电池组、一按钮开关及一第一电子开关，所述电池管理电路的输入端经所述按钮开关连接所述电池组的第一输出端，所述电池管理电路的输出端连接所述单片机处理单元的电压端、所述低通滤波器、所述模数转换器、所述USB-TTL转换电路、所述无线射频电路，当所述按钮开关被按下时，所述电池组通过所述电池管理电路向所述单片机处理单元的电压端、所述低通滤波器、所述模数转换器、所述USB-TTL转换电路、所述无线射频电路供电，所述电压采集单元的输入端连接所述第一连接器，所述电压采集单元的输出端连接所述低通滤波器的第一输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述单片机处理单元的输入端，所述单片机处理单元的第一控制端连接所述第一电子开关的第一端，所述第一电子开关的第二端连接所述电池组的第二输出端，所述第一电子开关的第三端连接所述电压采集单元的电压端，所述单片机处理单元的输出端连接所述USB-TTL转换电路的输入端，所述USB-TTL转换电路的输出端连接所述第二连接器，当所述第一连接器连接一电压型压力传感器时，所述单片机处理单元的第一控制端输出第一控制信号给所述第一电子开关的第一端，所述第一电子开关的第二端与第三端连通，所述电压采集单元的电压端通过所述第一电子开关从所述电池组接收电压，所述电压采集单元的输入端将通过所述第一连接器从所述电压型压力传感器接收到的电压信号输出给所述低通滤波器，所述低通滤波器对接收到的电压信号进行滤波后将滤波后的电压信号输出给所述模数转换器，所述模数转换器将接收到的经滤波后的电压信号转换为数字信号后输出给所述单片机处理单元，所述单片机处理单元将接收到的数字信号进行处理后输出给所述USB-TTL转换电路，所述USB-TTL转换电路将接收到的数字信号转换为USB信号后通过所述第二连接器输出给远程监控中心的电脑。所述复合型高速采集与传输系统能够针对电压型或电流型压力传感器对电压信号或电流信号进行采集并将采集到的信号进行处理后通过有线或者无线方式传输给远端监控中心的电脑，从而使得所述远程监控中心的监控人员通过所述电脑对钻井工具进行监控及控制。所述复合型高速采集与传输系统传输数据速率高、可靠性高且抗干扰能力强，实现泥浆压力脉冲信号的采集、发送和接收的通用一体化。附图说明图1是本专利技术复合型高速采集与传输系统的较佳实施方式的方框图。图2是图1中的复合型高速采集与传输系统通过有线方式传输数据的示意图。图3是图1中的复合型高速采集与传输系统通过无线方式传输数据的示意图。元件符号说明具体实施方式请参考图1至图3，本专利技术的复合型高速采集与传输系统100应用于石油钻井领域，用于对井上泥浆压力脉冲信号进行采集及传输，以使得远程监控中心的电脑1能够与井下的钻井工具进行通信。所述复合型高速采集与传输系统100的较佳实施方式包括一外壳110、设置在所述外壳110内部的一第一连接器10、一电压采集单元20、一低通滤波器40、一模数转换器50、一单片机处理单元60、一电池管理电路70、一USB-TTL转换电路91、一第二连接器92、一电池组B1、一按钮开关K1及一电子开关(在本实施方式中为P沟道场效应管Q1，所述电子开关的第一至第三端分别对应所述场效应管Q1的栅极、漏极及源极)。在本实施方式中，所述第一连接器10为Lemo5芯插座，用于连接一设置在泥浆管道上的电压型压力传感器21或者一电流型压力传感器31；所述第二连接器92为一USB连接器，用于连接监控中心的一电脑1，所述低通滤波器40为2通道6介低通滤波器；所述模数转换器50为24位模数转换器，所述电池组B1由6节可充电锂电池组成。所述第一连接器10设置在所述外壳110的侧面101上，所述按钮开关K1及所述第二连接器92设置在所述外壳110的侧面102上。所述外壳110为防爆屏蔽金属外壳，能够防止外界电磁干扰，并且能够防水。所述电池管理电路70的输入端经所述按钮开关K1连接所述电池组B1的第一输出端1，所述电池管理电路70的输出端连接所述单片机处理单元60的电压端1、低通滤波器40、模数转换器50、USB-TTL转换电路91、无线射频电路80(图中未示出)。当所述按钮开关K1被按下(即导通)时，电池组B1通过电池管理电路70向单片机处理单元60的电压端1、低通滤波器40、模数转换器50、USB-TTL转换电路91、无线射频电路80供电。所述电压采集单元20的输入端1连接所述第一连接器10，所述电压采集单元20的输出端2连接所述低通滤波器40的第一输入端1，所述低通滤波器40的输出端3连接所述模数转换器50的输入端，所述模数转换器50的输出端连接所述单片机处理单元60的输入端4，所述单片机处理单元60的第一控制端2连接所述场效应管Q1的栅极，所述场效应管Q1的漏极连接所述电池组B1的第二输出端2，所述场效应管Q1的源极连接所述电压采集单元20的电压端3。所述单片机处理单元60的输出端6连接所述USB-TTL转换电路91的输入端，所述USB-TTL转换电路91的输出端连接所述第二连接器92。当所述第一连接器10连接所述电压型压力传感器21时，所述单片机处理单元60的第一控制端2输出第一控制信号(如一低电平信号)给所述场效应管Q1的栅极，所述场效应管Q1导通，所述电压采集单元20的电压端3通过所述场效应管Q1从所述电池组B1接收电压开始工作，所述电压采集单元20的输入端将通过所述第一连接器10从所述电压型压力传感器21接收到的电压信号输出给所述低通滤波器40，所述低通滤波器40对接收到的电压信号进行滤波(即滤除干扰信号)后将滤波后的电压信号输出给所述模数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型高速采集与传输系统，包括一外壳、设置在所述外壳内部的一第一连接器、一电压采集单元、一低通滤波器、一模数转换器、一单片机处理单元、一电池管理电路、一USB‑TTL转换电路、一第二连接器、一电池组、一按钮开关及一第一电子开关，所述电池管理电路的输入端经所述按钮开关连接所述电池组的第一输出端，所述电池管理电路的输出端连接所述单片机处理单元的电压端、所述低通滤波器、所述模数转换器、所述USB‑TTL转换电路、所述无线射频电路，当所述按钮开关被按下时，所述电池组通过所述电池管理电路向所述单片机处理单元的电压端、所述低通滤波器、所述模数转换器、所述USB‑TTL转换电路、所述无线射频电路供电，所述电压采集单元的输入端连接所述第一连接器，所述电压采集单元的输出端连接所述低通滤波器的第一输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述单片机处理单元的输入端，所述单片机处理单元的第一控制端连接所述第一电子开关的第一端，所述第一电子开关的第二端连接所述电池组的第二输出端，所述第一电子开关的第三端连接所述电压采集单元的电压端，所述单片机处理单元的输出端连接所述USB‑TTL转换电路的输入端，所述USB‑TTL转换电路的输出端连接所述第二连接器，当所述第一连接器连接一电压型压力传感器时，所述单片机处理单元的第一控制端输出第一控制信号给所述第一电子开关的第一端，所述第一电子开关的第二端与第三端连通，所述电压采集单元的电压端通过所述第一电子开关从所述电池组接收电压，所述电压采集单元的输入端将通过所述第一连接器从所述电压型压力传感器接收到的电压信号输出给所述低通滤波器，所述低通滤波器对接收到的电压信号进行滤波后将滤波后的电压信号输出给所述模数转换器，所述模数转换器将接收到的经滤波后的电压信号转换为数字信号后输出给所述单片机处理单元，所述单片机处理单元将接收到的数字信号进行处理后输出给所述USB‑TTL转换电路，所述USB‑TTL转换电路将接收到的数字信号转换为USB信号后通过所述第二连接器输出给远程监控中心的电脑。...

【技术特征摘要】
1.一种复合型高速采集与传输系统，包括一外壳、设置在所述外壳内部的一第一连接器、一电压采集单元、一低通滤波器、一模数转换器、一单片机处理单元、一电池管理电路、一USB-TTL转换电路、一无线射频电路、一第二连接器、一电池组、一按钮开关及一第一电子开关，所述电池管理电路的输入端经所述按钮开关连接所述电池组的第一输出端，所述电池管理电路的输出端连接所述单片机处理单元的电压端、所述低通滤波器、所述模数转换器、所述USB-TTL转换电路、所述无线射频电路，当所述按钮开关被按下时，所述电池组通过所述电池管理电路向所述单片机处理单元的电压端、所述低通滤波器、所述模数转换器、所述USB-TTL转换电路、所述无线射频电路供电，所述电压采集单元的输入端连接所述第一连接器，所述电压采集单元的输出端连接所述低通滤波器的第一输入端，所述低通滤波器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述单片机处理单元的输入端，所述单片机处理单元的第一控制端连接所述第一电子开关的第一端，所述第一电子开关的第二端连接所述电池组的第二输出端，所述第一电子开关的第三端连接所述电压采集单元的电压端，所述单片机处理单元的输出端连接所述USB-TTL转换电路的输入端，所述USB-TTL转换电路的输出端连接所述第二连接器，当所述第一连接器连接一电压型压力传感器时，所述单片机处理单元的第一控制端输出第一控制信号给所述第一电子开关的第一端，所述第一电子开关的第二端与第三端连通，所述电压采集单元的电压端通过所述第一电子开关从所述电池组接收电压，所述电压采集单元的输入端将通过所述第一连接器从所述电压型压力传感器接收到的电压信号输出给所述低通滤波器，所述低通滤波器对接收到的电压信号进行滤波后将滤波后的电压信号输出给所述模数转换器，所述模数转换器将接收到的经滤波后的电压信号转换为数字信号后输出给所述单片机处理单元，所述单片机处理单元将接收到的数字信号进行处理后输出给所述USB-TTL转换电路，所述USB-TTL转换电路将接收到的数字信号转换为USB信号后通过所述第二连接器输出给远程监控中心的电脑。2.如权利要求1所述的复合型高速采集与传输系统，其特征在于：所述外壳为一防爆屏蔽金属外壳。3.如权利要求1所述的复合型高速采集与传输系统，其特征在于：所述第一电子开关为一P沟道场效应管，所述电子开关的第一至第三端分别对应所述场效应管的栅极、漏极及源极。4.如权利要求2所述的复合型高速采集与传输系统，其特征在于：所述第一连接器为Lemo5芯插座，用于连接一设置在泥浆管道上的电压型压力传感器或者一电流型压力传感器；所述第二连接器为一USB连接器，用于连接远端监控中心的一电脑，所述低通滤波器为2通道6阶低通滤波器，所述模数转换器为24位模数转换器，所述电池组由6节可充电锂电池组成，所述第一连接器设置在所述外壳的第一侧面上，所述按钮开关及所述第二连接器设置在所述外壳的相对所述第一侧面的第二侧面上。5.如权利要求2所述的复合型高速采集与传输系统，其特征在于：所述复合型高速采集与传输系统还包括设置在所述外壳内部的一电流采集单元、一电压转换单元及一第二电子开关，所述电流采集单元的输入端连接所述第一连接器，所述电流采集单元的输出端连接所述低通滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：解庆，吴文晋，王恒，韩志富，秦二卫，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11