【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采油工程领域，具体涉及一种用于射孔的自适应阈值ccl信号识别控制系统。
技术介绍
1、射孔指将专用聚能器材放入对应井眼预定位置爆炸，开孔使得地下内部流体进入孔眼的作业活动，便于采油、采气等作业。
2、目前的射孔主要采用的是有线射孔的方式，包括电缆传输和油管传输射孔。有线射孔的缺陷也在长期的作业活动中暴露出来，例如设备要求高，射孔成本居高不下，存在人工操作的误差问题，导致起爆位置偏差，致使作业失败。射孔技术正在往自动化的方向发展，人们期望射孔作业能实现自动化，排除上文所提的问题。
3、目前射孔技术发展的瓶颈在校准射孔深度、引爆射孔弹的方面仍需要人工操作完成，其主要原因为尚未开发出在井下确定深度的有效办法。这是由于井下的环境较为复杂，环境因素不仅影响深度的判断，甚至可能导致元件损坏。一种解决方案是通过在井下固定深度放置接箍，射孔装置在下落时穿过接箍产生电磁感应信号（ccl信号），通过此信号判断射孔装置位置。但井下环境情况、射孔装置速度状态、接箍情况、噪声等都会影响该信号的波形，从而影响信号识别和射孔装置深度判断。
4、目前，工程上射孔使用的恒定阈值电压的信号识别方法，在遇到射孔装置速度变化、环境噪声变化等因素下无法正常工作。因此，如何设计一种在井下复杂条件下精准识别ccl信号的射孔控制系统就成为了一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题或不足，为解决现有射孔技术因为井下复杂条件难以精确识别ccl信号导致射孔作业失败的问
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种用于射孔的自适应阈值ccl信号识别控制系统，包括传感器模块、模数转换模块、存内计算功能模块、信号对比识别模块和控制模块。
4、所述传感器模块由传感器构成，用以采集ccl信号和井下环境信息（井下环境的重力加速度、射孔装置的所受外力、射孔装置的姿态变化），并转换为模拟电信号并传输至模数转换模块。
5、所述模数转换模块将模拟电信号处理为数字信号，并传输至存内计算功能模块和信号对比识别模块。
6、所述存内计算功能模块包含存算单元（存内计算单元）阵列及其驱动控制电路，负责将接收的数字信号送入存算单元阵列实现的神经网络进行计算，产生随井下环境变化的自适应阈值电压，并输出至信号对比识别模块。
7、进一步的，所述驱动控制电路包括时钟控制模块、读写控制器模块、双模式字线驱动模块、数据缓冲器模块和输出控制模块。
8、整个存内计算功能模块在时钟控制模块的同步时钟时序控制下，由双模式字线驱动模块发送的读写控制信号决定存算单元的工作状态：
9、存储工作状态下，存算单元阵列读取模数转换模块传输的数字信号并保存在数据缓冲器模块。
10、数据计算工作状态下，存算单元阵列对保存在数据缓冲器模块的数据进行相乘累加运算，并将计算结果输出到数据缓冲器模块暂存；神经网络进行下一轮的计算时，其数据缓冲器模块内暂存的数据会被存算单元阵列读取，用于完成下一轮的相乘累加运算，同时输出计算结果阈值电压到信号对比识别模块。
11、进一步的，所述存内计算功能模块所用的神经网络为卷积-长短时记忆（cnn-lstm）神经网络结构，具体工作流程为：
12、模数转换模块传输的数字信号作为输入数据通过卷积神经网络进行卷积和池化操作，实现对输入数据特征的提取和降维，之后所得数据输入至lstm网络；
13、lstm网络从提取的数据信息中学习数据间的时间拟合关系，从而对预测时间序列输入输出数据进行动态建模；因此cnn网络输出的数据通过lstm网络计算后，最终输出预测的时变电压阈值，即自适应阈值电压信号。
14、整个存内计算功能模块负责将模数转换模块传输的数字信号进行处理，而该数字信号本身是包含井下环境信息和ccl信号的实时信号，因此输出的计算结果是一个随环境情况和射孔装置经过接箍情况变化而随时间变化的自适应阈值电压信号。
15、所述信号对比识别模块将存内计算功能模块计算输出的自适应阈值电压信号和经过接箍时产生的ccl信号通过阈值对比完成识别，完成识别后向控制模块输送接箍识别结果信息。
16、所述控制模块根据输入的接箍识别结果信息实现深度定位、控制决策的功能，包括定位导航模块、数据储存模块和控制执行模块。
17、定位导航模块用于进行射孔装置的运动状态（深度、速度、加速度）计算：将信号对比识别模块传输的接箍识别结果信息通过和数据存内模块提前储存的井况数据（接箍深度、长度）相结合，计算出射孔装置的深度、速度、加速度信息，并将深度信息送入控制执行模块。
18、数据储存模块用于储存从上位机输入的井况数据、目标深度数据。
19、控制执行模块接收来自定位导航模块的深度信息，在达到目标深度时，输出点火控制信号，控制火工品点火，完成射孔作业。
20、上述用于射孔的自适应阈值ccl信号识别控制系统，具体工作流程如下：
21、步骤1、通过上位机在控制模块的数据储存模块中提前录入井况数据、目标深度数据。
22、步骤2、载有该控制系统的射孔装置被投放下井。
23、步骤3、传感器模块采集ccl信号和井下环境信息，并转换为模拟电信号后送入模数转换模块，模数转换模块将模拟电信号处理为数字信号，并传输至存内计算功能模块和信号对比识别模块。
24、步骤4、存内计算功能模块将接收的数字信号送入存算单元阵列实现的神经网络计算，产生随井下环境变化的实时自适应阈值电压，并输出至信号对比识别模块。
25、传感器模块采集信号并输出处理直至输至信号对比识别模块的过程实时持续进行，因此存内计算功能模块输出的信号为实时自适应阈值电压信号。
26、步骤5、自适应阈值电压与ccl信号在信号对比识别模块内进行比较，完成信号对比识别；射孔装置经过接箍时产生的ccl信号电压峰值超出自适应阈值电压范围则识别为接箍信号，继续进行下一步的操作，否则不进行。
27、步骤6、完成信号对比识别后，信号对比识别模块向控制模块输送接箍识别结果信息，在控制模块内部的定位导航模块将接箍识别结果信息和数据存储模块储存的井况数据相结合，计算出射孔装置深度、速度、加速度的运动状态信息，并将深度信息送入控制执行模块。
28、步骤7、控制模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于射孔的自适应阈值CCL信号识别控制系统，其特征在于：包括传感器模块、模数转换模块、存内计算功能模块、信号对比识别模块和控制模块；
2.如权利要求1所述用于射孔的自适应阈值CCL信号识别控制系统，其特征在于：所述井下环境信息包括井下环境的重力加速度、射孔装置的所受外力和射孔装置的姿态变化。
3.如权利要求1所述用于射孔的自适应阈值CCL信号识别控制系统，其特征在于：所述驱动控制电路包括读写控制器模块、双模式字线驱动模块、时钟控制模块、数据缓冲模块和输出控制模块；
4.如权利要求3所述用于射孔的自适应阈值CCL信号识别控制系统，其特征在于：
5.如权利要求1所述用于射孔的自适应阈值CCL信号识别控制系统，其特征在于，具体工作流程如下：
【技术特征摘要】
1.一种用于射孔的自适应阈值ccl信号识别控制系统，其特征在于：包括传感器模块、模数转换模块、存内计算功能模块、信号对比识别模块和控制模块；
2.如权利要求1所述用于射孔的自适应阈值ccl信号识别控制系统，其特征在于：所述井下环境信息包括井下环境的重力加速度、射孔装置的所受外力和射孔装置的姿态变化。
3.如权利要求1所述用于...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖斯宇，王俊杰，刘益安，刘爽，胡浩，刘洋，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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