一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，包括射频标签、射频识别控制系统、井下测量控制系统、无源唤醒标签、休眠唤醒控制系统和电源管理系统，所述射频标签和射频识别控制系统之间可进行双向的无线通信，电源管理系统为射频识别控制系统和井下测量控制系统供电；所述无源唤醒标签与射频识别控制系统信号线连接，休眠唤醒控制系统为阅读器且可与无源唤醒标签进行无线通讯。本实用新型专利技术通过将射频识别技术应用于石油钻井过程中的智能控制中，实现了地面与井底之间的无线数据传输，具有传输速度快、距离远、稳定性好、功耗低的优点，解决了有线数据传输的局限性及现有油井用无线数据传输方式的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于石油、天然气钻井信息通信
，尤其是涉及一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统。
技术介绍
石油钻井过程中，地面与井下进行数据通信的方式包括有线数据通信方式和无线数据通信方式，有线数据通信方式如光纤具有传输速度快、传输距离远、安全性好等优点，但成本较高，不适宜数据的实时传输，无线数据通信方式包括泥浆脉冲、电磁波和声波等，其中，泥浆脉冲数据通信方式传输稳定，但传输速度慢，电磁波和声波数据通信方式尽管传输速度快，但受地层、钻柱等因素的影响，可靠性差，不适合长距离数据通信。射频识别技术通过电磁感应或电磁传播进行数据通信，当射频标签进入读写器天线识别区域后，读写器解码标签信息并执行相应的操作，具有读写速度快、准确率高、体积小等优点。因此，需要设计一种传输速度快、可靠性高、传输距离远的用于井下的基于射频技术的井下智能控制系统。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提出一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，以实现油井的无线智能控制。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，包括射频标签、射频识别控制系统、井下测量控制系统、无源唤醒标签、休眠唤醒控制系统和电 源管理系统，所述射频标签和射频识别控制系统之间可进行双向的无线通信，电源管理系统为射频识别控制系统和井下测量控制系统供电；所述无源唤醒标签与射频识别控制系统信号线连接，休眠唤醒控制系统为阅读器且可与无源唤醒标签进行无线通讯。进一步的，所述射频识别控制系统包括微处理器、天线频率驱动电路、LC耦合天线、包络检波电路、信号分离电路、保护电路和滤波放大电路，所述微处理器、天线频率驱动电路和LC耦合天线依次连接实现信号发射处理，所述LC耦合天线、包络检波电路、信号分离电路、保护电路、滤波放大电路和微处理器依次连接实现信号接收处理，所述微处理器上还连接有存储电路，所述微处理器连接井下测量控制系统和无源唤醒标签。进一步的，所述天线频率驱动电路采用准互补输出级频率驱动电路。进一步的，所述LC耦合天线包括由第一天线线圈ANT1和第一电容C1构成串联谐振电路，第一天线线圈ANT1的输入端连接天线频率驱动电路的输出端。进一步的，所述包络检波电路包括第六电阻R6、第一二极管D1、第七电阻R7、第二电容C2，所述第六电阻R6的第一端连接LC耦合天线的一端，第六电阻R6的第二端连接第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地，第二电容C2的第一端连接第七电阻R7的第一端，第二电容C2的第二端连接第七电阻R7的第二端。 进一步的，所述信号分离电路包括第三电容C3、第四电容C4、第八电阻R8，第三电容C3的第一端连接包络检波电路的输出端，第三电容C3的第二端连接第八电阻R8的第一端，第八电阻R8的第二端接地，第四电容C4 的第一端连接第三电容C3的第二端，第四电容C4的第二端接地；若射频标签发射的调制信号的频率为w，则信号分离电路的第三电容C3和第八电阻R8之间满足如下公式：1/(w×C3)<<R8 (1)。进一步的，所述保护电路包括反向并联在一起的第二二极管D2、第三二极管D3。进一步的，所述滤波放大电路包括第一运算放大器U1，第一运算放大器U1为双通道低功耗运算放大器，其第一通道设计为电压跟随器结构，其第二通道设计为差分运算放大器结构，用于对第一通道输出的信号进行放大。相对于现有技术，本技术具有以下优势：(1)通过将射频识别技术应用于石油钻井过程中的智能控制中，实现了地面与井底之间的无线数据传输，具有传输速度快、距离远、稳定性好的优点，解决了有线数据传输的局限性及现有油井用无线数据传输方式的缺陷。(2)本专利技术利用休眠唤醒控制系统400实现射频识别控制系统200的休眠/唤醒功能，两系统具有相同的电路结构，无需额外设计休眠唤醒电路，且在休眠唤醒的同时还可以进行控制指令的传输，可实现多个井下射频识别控制系统200的休眠唤醒操作。附图说明构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例所述基于射频识别技术的油井无线智能控制系 统的原理框图；图2为本技术实施例所述射频识别控制系统的电路图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，包括射频标签100、射频识别控制系统200、井下测量控制系统500、无源唤醒标签300、休眠唤醒控制系统400和电源管理系统600，所述射频标签100和射频识别控制系统200之间进行双向的无线通信，射频识别控制系统200发送指令给井下测量控制系统500对被控对象进行控制操作，电源管理系统600为射频识别控制系统和井下测量控制系统供电；所述无源唤醒标签300与射频识别控制系统200信号线连接，休眠唤醒控制系统400为阅读器且可与无源唤醒标签300进行无线通讯。所述射频标签100选用无源标签，包括无源标签电路1001和标签天线1002，射频标签100携带编码信息，用于与射频识别控制系统200进行数据通信；所述射频识别控制系统200包括微处理器2001、天线频率驱动电路2002、LC耦合天线2003、包络检波电路2004、信号分离电路2005、保护电路2006、滤波放大电路2007和存储电路2008，微处理器2001用于产生调制信号，输出连接天线频率驱动电路2002，天线频率驱动电路2002用于对调制信号进行功率放大，输出连接LC耦合天线2003，LC耦合天线2003将放大后的信号进行发射，同时监听LC耦合天 线2003识别区域内的射频标签100的信息，输出连接包络检波电路2004，包络检波电路2004对LC耦合天线2003接收到的射频标签100信息进行包络检波，输出连接信号分离电路2005，信号分离电路2005用于将射频标签100的信息从载波中分离出来，输出连接保护电路2006，保护电路2006用于对信号限幅，输出连接滤波放大电路2007，滤波放大电路2007将整形后的信号输出至微处理器2001中，微处理器2001对信号进行解码操作，并将解码后的信息送入存储电路2008中进行存储。所述无源唤醒标签300包括无源唤醒标签电路3001和无源唤醒标签天线3002，无源唤醒标签电路3001通过无源唤醒标签天线3002接收休眠唤醒控制系统400提供的能量和输出的信号，无源唤醒标签电路3001的输出与射频识别控制系统200中的微处理器2001连接。本技术实施例的无源唤醒标签300的内部结构与射频标签100相同。所述休眠唤醒控制系统400与射频识别控制系统200电路结构相同，封装成球状结构。所述井下测量控制系统500用于实现工具状态、井下环境、地层参数等信息的测量及工具状态控制，与所述的射频识别控制电路200中的微处理器2001连接；所述电源管理系统600用于为射频识别控制系统200和井下测量控制系统500提供所需的稳定直流电能。本实施例的微处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，其特征在于：包括射频标签、射频识别控制系统、井下测量控制系统、无源唤醒标签、休眠唤醒控制系统和电源管理系统，所述射频标签和射频识别控制系统之间可进行双向的无线通信，电源管理系统为射频识别控制系统和井下测量控制系统供电；所述无源唤醒标签与射频识别控制系统信号线连接，休眠唤醒控制系统为阅读器且可与无源唤醒标签进行无线通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，其特征在于：包括射频标签、射频识别控制系统、井下测量控制系统、无源唤醒标签、休眠唤醒控制系统和电源管理系统，所述射频标签和射频识别控制系统之间可进行双向的无线通信，电源管理系统为射频识别控制系统和井下测量控制系统供电；所述无源唤醒标签与射频识别控制系统信号线连接，休眠唤醒控制系统为阅读器且可与无源唤醒标签进行无线通讯。2.根据权利要求1所述的基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，其特征在于：所述射频识别控制系统包括微处理器、天线频率驱动电路、LC耦合天线、包络检波电路、信号分离电路、保护电路和滤波放大电路，所述微处理器、天线频率驱动电路和LC耦合天线依次连接实现信号发射处理，所述LC耦合天线、包络检波电路、信号分离电路、保护电路、滤波放大电路和微处理器依次连接实现信号接收处理，所述微处理器上还连接有存储电路，所述微处理器连接井下测量控制系统和无源唤醒标签。3.根据权利要求2所述的基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，其特征在于：所述天线频率驱动电路采用准互补输出级频率驱动电路。4.根据权利要求2所述的基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，其特征在于：所述LC耦合天线包括由第一天线线圈ANT1和第一电容C1构成串联谐振电路，第一天线线圈ANT1的输入端连接天线频率驱动电路的输出端。5.根据权利要求2所述的基于射频识别技术的油井无线智能控制系统，其特征在于：所述包络检波电路包括第六电阻R6、第一二极管D1、第七电阻R7、第二电容C2，所述第六电阻R6的第一端连接LC耦合天线的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍辉，雷中清，冯强，王瑶，白大鹏，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12