井下数字电视数据的高速传输方法及其传输系统技术方案

一种井下数字电视数据的高速传输方及传输系统，该方法采用数字信号调制传输模式，要发送的数字信号经２ＡＳＫ调制，经过功率放大器与阻抗匹配，发送到传输电缆上；在地面接受到２ＡＳＫ信号后，用ＣＰＬＤ软解调技术解调还原数据。该系统包括井下发送电路、传输电缆和地面接收电路，井下发送电路包括对图像数据进行压缩、缓冲和发送的ＤＳＰ、对数字信号进行２ＡＳＫ调制的井下调制电路、电缆驱动电路以及阻抗匹配电路；地面接收电路包括阻抗匹配网络、选频滤波器、信号放大器、整形电路和解调电路，该解调电路还要提取出字同步信号和位同步信号。本发明专利技术采用普通测井电缆实现了井下数字电视数据的高速传输，性能价格比很高，适合于应用推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井
，尤其涉及井下数字电视数据的高速传输方法。
技术介绍
井下电视成像技术是专门用于直接观测棵眼井、套管井和生产井井下状 况的，因而在石油、勘探过程中具有极其重要的作用。在井下电视测井领域，井下数字电视系统的传输系统用于完成对井下串行压缩数据的调制和解调；地面系统则完成视频信号的回放与存储。国内尚 无用普通测井电缆对井下数字电视数据进行高速传输的方法。而美国的 DHVI公司的井下电视系统传输方式主要有三种光纤、同轴电缆、单芯测 井电缆。光纤电缆传输速度高，但成本高昂不利于推广。同轴电缆传输距离 受限，应用范围小；单芯测井电缆传输速率慢，小于500Kbps, 1.7s—幅图 像，不能获得连续的井下视频图像。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种采用普通测井电缆传输的井下数 字电视数据的高速传输方法及其系统。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了 一种井下数字电视数据的高速传 输方法，包括以下步骤(a) 采用数字信号调制传输模式，要发送的数字信号经2ASK调制， 经过功率放大器与阻抗匹配，发送到传输电缆上；(b) 在地面接受到2ASK信号后，用复杂可编程逻辑器件CPLD软解 调技术解调还原数据，从而完成整个数据传输的任务。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述调制后的串行数据速率和 电缆的传输速率均为1Mbps。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(a)中，采用双緩 沖区的存储结构进行压缩图像数据的緩冲和发送，并应用串行口自动緩冲技 术，避免数据在发送之前被新到来的数据覆盖，且以同步机制保证图像的压 缩和发送同步。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(a)中在发送时采 用跳场技术，只选择发送部分场的数据。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述步骤(b)中采用过零计 数法解调，调制信号经放大、整形后，根据结束码和同步头精确地;险测出同 步信号送入分频器以知道一场数据的开始，同时对振荡器产生的50MHz脉 冲分频产生码元宽度的定时器一l^定时器，然后将一路输出作为位同步 信号，另一路送到16分频器得到字同步信号，另一路输出到计数器以在 时间里计脉冲的个数，然后对脉冲个数和设定门限相比较，得出调制的码元， 在l卢的间隔下输出调制出的码元。进一步地，上述方法还可具有以下特点所述设定门限为7。本专利技术提供的一种井下数字电视数据的传输系统包括井下发送电路、传 输电缆和地面接收电路，其中所述井下发送电路部分包括依次相连的，对图像数据进行压缩、緩冲和 发送的数字信号处理器DSP、对数字信号进行2ASK调制的井下调制电路、 对信号进行电压和功率放大的电缆驱动电路以及阻抗匹配电路；所述地面接收电路包括依次相连的阻抗匹配网络、选频滤波器、信号放 大器、整形电路和解调电路，该解调电路在对传输电缆传输的调制波进行解 调得到数据信号的同时，还要提取出字同步信号和位同步信号，保证地面数 字信号处理器DSP的可靠接收。进一步地，上述系统还可具有以下特点所述传输电缆采用3000米的 测井电缆。进一步地，上述系统还可具有以下特点所述DSP中的发送緩沖器采 用双緩冲区的存储结构，包括先入先出緩存FIFO,与该FIFO输出端相连的 发送緩沖区和数据緩沖区，以及与发送緩沖区和数据緩冲区输出相连的串行 口发送寄存器，该数据緩冲区用于保存图像压缩电路输出的压缩图像数据， 该发送緩沖区用于将图像数据通过串行口发送给后续电路并进而通过电缆 传输，串行口发送寄存器用于将发送緩冲区中的数据逐字装入TXO，发送一 个，装载一个。进一步地，上述系统还可具有以下特点所述解调电路为用复杂可编程 逻辑器件实现，包括同步检测单元、第一分频器、第二分频器、计数器、所述同步检测单元用于接收经放大、整形后的调制信号，根据结束码和 同步头精确地检测出同步信号，送入第一分频器；所述第一分频器对振荡器产生的脉冲分频产生码元宽度的定时 器^~l戶定时器，其输出信号一路作为位同步信号输出，另一路送到第二 分频器，另一路送到所述计数器；所述第二分频器用于对第 一分频器输出信号分频得到字同步信号输出；所述计数器用于在1/zs时间里计脉冲的个数，输出到判决器；所述判决器用于对脉冲个数和设定门限相比较，得出调制的码元，在 l卢的间隔下输出。本专利技术采用普通测井电缆实现了井下数字电视数据的高速传输，性能价 格比很高，适合于应用推广。附图说明图l是本专利技术实施例传输系统的结构图。图2是本专利技术实施例井下电视数据存贮的结构示意图。图3是本专利技术实施例串口发送时序波形图，以跳1场为例。图4是图1中FPGA的功能框图。具体实施例方式本实施例中，井下电视传输系统采用数字信号调制传输模式，由井下发 送电路、地面接收电路以及测井电缆组成。井下发送电路的数字信号调制采用2ASK调制，串行数据速率lMbps。经过功率放大器与阻抗匹配，发送到 传输电缆上(采用3000米的测井电缆)，传输速率为1Mbps。在地面接受 到2ASK信号后，用CPLD (复杂可编程逻辑器件)软解调技术，还原数据， 从而完成整个数据传输的任务。如图1所示。井下发送电路部分包括依次相连的，对图像数据进行压缩、 緩冲和发送的数字信号处理器DSP 、对数字信号进行2ASK调制的井下调制 电路、对信号进行电压和功率放大的电缆驱动电路(包括电压放大器和功率 放大器)以及阻抗匹配电路。在DSP(数字信号处理器)中，发送緩沖器采用双緩冲区的存储结构进 行压缩图像数据的緩沖和发送。井下电视图像经过压缩后，在井下DSP中 的数据存储结构如图2所示。包括512x32bit的先入先出緩存FIFO,与该 FIFO输出端相连的发送緩冲区(TBUF)和数据緩冲区(DBUF)，以及与 TBUF和DBUF输出相连的串行口发送寄存器TX0。本实施例在该存储结构上应用了串行口自动緩冲技术，其中数据緩沖区 用于保存图像压缩电路输出的压缩图像数据，发送緩沖区用于将图像数据通 过串行口发送给后续电路并进而通过电缆传输，使用双緩冲区的作用在于避 免了数据在发送之前被新到来的数据覆盖，并有同步机制保证图像的压缩和 发送同步，避免了緩冲器空或者溢出错误。TX0是DSP的串行口发送寄存 器，发送緩冲区中的数据要想从串行口进行发送，必须先逐字装入TXO,发 送一个，装载一个。自动緩沖是指软件设置发送数据的起始位置和待发送的 数据个数后，数据发送在后台操作，数据发送过程中不打断主程序的运行， 直到数据全部发送完才产生中断，这样能避免串行口频繁产生中断，提高了 程序的执行效率。此外，本实施例还采用了跳场技术。我国电视信号采用隔行扫描技术， 将一幅图像分为奇数行和偶数行进行扫描，以降低图像的闪烁感。对模拟图 像进行采样时，也分为奇数场和偶数场进行采样和保存。我国PAL制式电视图像场频为50Hz,即每秒50幅图像，采样后的图像亦为50场，采样后 的图像数据量很大，为了兼顾图像的质量和实时性，本专利技术不能将所有数据 全部发送，而选择发送其中的一部分，例如只发送l、 4、 7、 9。。。等，2、 3和5、 6等场被跳过不发送，即为所谓的跳场。在图像回放时，将第l场 当作1、 2、 3场播放，因此接收端看到的图像还是连续的，没有黑屏和闪烁， 跳场的目的是在不明显降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下数字电视数据的传输系统，包括井下发送电路、传输电缆和地面接收电路，其特征在于：所述井下发送电路部分包括依次相连的，对图像数据进行压缩、缓冲和发送的数字信号处理器ＤＳＰ、对数字信号进行２ＡＳＫ调制的井下调制电路、对信号进行电压和功率放大的电缆驱动电路以及阻抗匹配电路；所述地面接收电路包括依次相连的阻抗匹配网络、选频滤波器、信号放大器、整形电路和解调电路，该解调电路在对传输电缆传输的调制波进行解调得到数据信号的同时，还要提取出字同步信号和位同步信号，保证地面数字信号处理器ＤＳＰ的可靠接收。

【技术特征摘要】
1、一种井下数字电视数据的传输系统，包括井下发送电路、传输电缆和地面接收电路，其特征在于所述井下发送电路部分包括依次相连的，对图像数据进行压缩、缓冲和发送的数字信号处理器DSP、对数字信号进行2ASK调制的井下调制电路、对信号进行电压和功率放大的电缆驱动电路以及阻抗匹配电路；所述地面接收电路包括依次相连的阻抗匹配网络、选频滤波器、信号放大器、整形电路和解调电路，该解调电路在对传输电缆传输的调制波进行解调得到数据信号的同时，还要提取出字同步信号和位同步信号，保证地面数字信号处理器DSP的可靠接收。2、 如权利要求l所述的系统，其特征在于 所述传输电缆采用3000米的测井电缆。3、 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述DSP中的发送緩沖器采用双緩沖区的存储结构，包括先入先出緩 存FIFO,与该FIFO输出端相连的发送緩冲区和数据緩冲区，以及与发送緩 冲区和数据緩沖区输出相连的串行口发送寄存器，该数据緩冲区用于保存图 像压缩电路输出的压缩图像数据，该发送緩沖区用于将图像数据通过串行口 发送给后续电路并进而通过电缆传输，串行口发送寄存器用于将发送緩沖区 中的数据逐字装入TXO,发送一个，装载一个。4、 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述解调电路为用复杂可编程逻辑器件实现，包括同步检测单元、第一 分频器、第二分频器、计数器、所述同步检测单元用于接收经放大、整形后的调制信号，根据结束码和 同步头精确地检测出同步信号，送入第一分频器；所述第一分频器对振荡器产生的脉冲分频产生码元宽度的定时 器——l卢定时器，其输出信号一路作为位同步信号输出，另一路送到第二 分频器，另一路送到所述计数器；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家田，严正国，王宏华，胡长岭，马虎山，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油田服务股份有限公司，西安石油大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]