一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法及系统技术方案

本申请实施例提供一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法及系统，地面设备与井下设备通过单芯电缆相连接，方法包括：地面设备将直流电源信号调制在第一频点经单芯电缆传输至所述井下设备；地面设备将授时与控制信号调制在第二频点经单芯电缆传输至井下设备，井下设备将观测仪器的控制参数调制在第二频点经单芯电缆传输至地面设备；井下设备将观测仪器的观测数据调制在第三频段经单芯电缆传输至地面设备；其中，第一频点小于第二频点，第二频点小于第三频段的频率范围。本申请能够将多种类型的数据信号耦合在单芯电缆上传输，且简化了电路结构，降低系统复杂度，同时能够保证各类数据的精确性。各类数据的精确性。各类数据的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法及系统


[0001]本申请实施例涉及井下观测
，尤其涉及一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法及系统。

技术介绍

[0002]在深井综合观测系统中，地面设备与井下观测设备之间通过电缆连接，地面设备为井下观测设备提供授时信号等各类控制信号，各类控制信号经电缆传输至井下观测设备，井下观测设备采集的各类观测数据经电缆传输至地面设备。目前的地面设备和井下观测设备间一般通过多芯电缆连接，使用多芯电缆中的部分线芯供电，部分线芯传输控制信号和观测数据，接线复杂，且需要配置电路结构进行数据处理，系统结构复杂。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法及系统，使用单芯电缆实现供电与数据传输。
[0004]基于上述目的，本申请实施例提供了一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法，地面设备与井下设备通过单芯电缆相连接，方法包括：
[0005]所述地面设备将直流电源信号调制在第一频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备；
[0006]所述地面设备将授时与控制信号调制在第二频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备，所述井下设备将观测仪器的控制参数调制在所述第二频点经所述单芯电缆传输至地面设备；
[0007]所述井下设备将观测仪器的观测数据调制在第三频段经所述单芯电缆传输至所述地面设备；
[0008]其中，所述第一频点小于所述第二频点，所述第二频点小于所述第三频段的频率范围。
[0009]可选的，所述地面设备将授时与控制信号调制在第二频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备，包括：
[0010]所述地面设备生成所述授时与控制信号；其中，所述授时与控制信号包括用于授时的原始秒脉冲正弦波信号和用于控制所述观测仪器的控制信号，所述授时与控制信号是基于多个不同频率的正弦波叠加而成的；
[0011]对所述授时与控制信号进行频率调制，生成调制后的授时与控制信号；其中，用于频率调制的载波信号的中心频率为所述第二频点；
[0012]向井下设备发送所述调制后的授时与控制信号。
[0013]可选的，对所述授时与控制信号进行频率调制，生成调制后的授时与控制信号，包括：
[0014]根据所述授时与控制信号，基于直接数字频率合成器生成所述调制后的授时与控
制信号。
[0015]可选的，根据所述授时与控制信号，基于直接数字频率合成器生成所述调制后的授时与控制信号，包括：
[0016]根据所述授时与控制信号，计算载波信号的频率；
[0017]根据所述载波信号的频率，计算相位控制字；
[0018]以相位控制字为相位步长，查询预设的正弦波相位幅值表，得到所述相位步长对应的幅值；
[0019]根据所述幅值，生成调制后的授时与控制信号。
[0020]可选的，生成调制后的授时与控制信号，包括：
[0021]利用第一缓存和第二缓存中的其中一个保存所述调制后的授时与控制信号，另一个读取所述调制后的授时与控制信号，将读取出的授时与控制信号进行数模转换后发送。
[0022]可选的，所述方法还包括：
[0023]井下设备接收经过信道的调制后的授时与控制信号；
[0024]对所述经过信道的调制后的授时与控制信号进行频率解调，得到解调后的授时与控制信号；
[0025]基于解调后的授时与控制信号，恢复得到用于授时的整秒时刻和所述控制信号。
[0026]可选的，对所述经过信道的调制后的授时与控制信号进行解调，得到解调后的授时与控制信号，包括：
[0027]利用比较器对所述经过信道的调制后的授时与控制信号进行比较处理，得到方波形式的授时与控制信号；
[0028]利用计数器记录所述方波形式的授时与控制信号的上升沿和下降沿；
[0029]根据所述上升沿和下降沿计算所述方波形式的授时与控制信号的半周期和半周期的中心点；
[0030]根据所述半周期、半周期的中心点和预设的采样率，计算在所述采样率下确定的各采样点的频率；
[0031]根据各采样点的采样时间和各采样点的频率，确定解调后的授时与控制信号。
[0032]可选的，根据所述半周期、半周期的中心点和预设的采样率，计算在所述采样率下确定的各采样点的频率，包括：
[0033]确定所述采样点所在半周期；
[0034]根据所述采样点与所述采样点所在半周期的中心点的位置关系，选取与所在半周期相邻的半周期；
[0035]根据所述采样点所在半周期及所在半周期的中心点、与所在半周期相邻的半周期及该相邻的半周期的中心点、所述采样率，计算所述采样点的频率。
[0036]可选的，根据所述采样点所在半周期及所在半周期的中心点、与所在半周期相邻的半周期及该相邻的半周期的中心点、所述采样率，计算所述采样点的频率，方法为：
[0037][0038][0039][0040]其中，f
′
j
为采样点j的频率，x
′
j
为采样点j所在位置经线性插值得到的半周期宽度，线性插值基于采样点x
′
j
所在半周期和相邻的半周期进行，f
sys
为时钟源的频率，f
s
为所述采样率，P
n
为采样点j所在半周期的中心点的计数值，P
n
‑1为与采样点j所在半周期相邻的半周期的中心点的计数值，x
n
为采样点j所在半周期宽度，x
n
‑1为与采样点j所在半周期相邻的半周期宽度。
[0041]本申请实施例还提供一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输系统，包括：
[0042]地面设备，用于将直流电源信号调制在第一频点经单芯电缆传输至井下设备；将授时与控制信号调制在第二频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备；将观测仪器的观测数据调制在第三频段经所述单芯电缆传输至所述地面设备；其中，所述第一频点小于所述第二频点，所述第二频点小于所述第三频段的频率范围；
[0043]井下设备，用于将观测仪器的控制参数调制在所述第二频点经所述单芯电缆传输至地面设备。
[0044]从上面所述可以看出，本申请实施例提供的基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法及系统，地面设备与井下设备通过单芯电缆相连接，地面设备将直流电源信号调制在第一频点经单芯电缆传输至井下设备，地面设备将授时与控制信号调制在第二频点经单芯电缆传输至井下设备，井下设备将观测仪器的控制参数调制在第二频点经单芯电缆传输至地面设备，井下设备将观测仪器的观测数据调制在第三频段经单芯电缆传输至地面设备。本申请能够将多种类型的数据信号耦合在单芯电缆上传输，简化电路结构，降低系统复杂度，同时能够保证各类数据的精确性。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单芯电缆的深井供电与数据传输方法，其特征在于，地面设备与井下设备通过单芯电缆相连接，方法包括：所述地面设备将直流电源信号调制在第一频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备；所述地面设备将授时与控制信号调制在第二频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备，所述井下设备将观测仪器的控制参数调制在所述第二频点经所述单芯电缆传输至地面设备；所述井下设备将观测仪器的观测数据调制在第三频段经所述单芯电缆传输至所述地面设备；其中，所述第一频点小于所述第二频点，所述第二频点小于所述第三频段的频率范围。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面设备将授时与控制信号调制在第二频点经所述单芯电缆传输至所述井下设备，包括：所述地面设备生成所述授时与控制信号；其中，所述授时与控制信号包括用于授时的原始秒脉冲正弦波信号和用于控制所述观测仪器的控制信号，所述授时与控制信号是基于多个不同频率的正弦波叠加而成的；对所述授时与控制信号进行频率调制，生成调制后的授时与控制信号；其中，用于频率调制的载波信号的中心频率为所述第二频点；向井下设备发送所述调制后的授时与控制信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述授时与控制信号进行频率调制，生成调制后的授时与控制信号，包括：根据所述授时与控制信号，基于直接数字频率合成器生成所述调制后的授时与控制信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述授时与控制信号，基于直接数字频率合成器生成所述调制后的授时与控制信号，包括：根据所述授时与控制信号，计算载波信号的频率；根据所述载波信号的频率，计算相位控制字；以相位控制字为相位步长，查询预设的正弦波相位幅值表，得到所述相位步长对应的幅值；根据所述幅值，生成调制后的授时与控制信号。5.根据权利要求2
‑
4中任意一项所述的方法，其特征在于，生成调制后的授时与控制信号，包括：利用第一缓存和第二缓存中的其中一个保存所述调制后的授时与控制信号，另一个读取所述调制后的授时与控制信号，将读取出的授时与控制信号进行数模转换后发送。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：井下设备接收经过信道的调制后的授时与控制信号；对所述经过信道的调制后的授时与控制信号进行频率解调，得到解调后的授时与控制信号；基于解调后的授时与控制信号，恢复得到用于授时的整秒时刻和所述控制信号。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述经过信道的调制后的授时与控制信号进行解调，得到解调后的授时与控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，吴旭，朱小毅，薛兵，张兵，王晓蕾，高尚华，陈阳，陈全胜，崔仁胜，刘明辉，周银兴，林湛，牛领辉，
申请(专利权)人：北京港震科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：