一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法及電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，包括壓力泵、壓力波休眠喚醒系統(tǒng)、井下測(cè)量控制系統(tǒng)和電源管理系統(tǒng)，所述壓力泵用于產(chǎn)生編碼的壓力脈沖信號(hào)；所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)接收壓力泵發(fā)出的編碼的壓力脈沖信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和解碼后，發(fā)送到井下測(cè)量控制系統(tǒng)；所述電源管理系統(tǒng)用于為壓力波休眠喚醒系統(tǒng)和井下測(cè)量控制系統(tǒng)供電。本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)了由地面設(shè)備控制井下測(cè)量控制系統(tǒng)的休眠/喚醒功能，提高了井下測(cè)量控制系統(tǒng)的電能使用效率，降低了無(wú)用功率損耗，大大減少了無(wú)用數(shù)據(jù)的測(cè)量和存儲(chǔ)，延長(zhǎng)了智能鉆井工具的井下工作時(shí)間。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法及電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造屬于石油天然氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于壓力波喚醒的井 下低功耗控制方法及電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著石油勘探技術(shù)的發(fā)展，石油鉆井設(shè)備向著智能化、集成化、小型化方向發(fā)展， 機(jī)電液一體化的智能鉆井工具成為石油鉆井領(lǐng)域的主力軍。然而，智能鉆井工具中的井下 測(cè)量控制系統(tǒng)長(zhǎng)期、穩(wěn)定地工作，需要穩(wěn)定的直流電源供給。采用高溫鋰電池作為供電電 源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓穩(wěn)定、適用于石油鉆井的各個(gè)階段的優(yōu)點(diǎn)，但長(zhǎng)時(shí)間井下工作 存在供電不足的缺陷。即使井下測(cè)量控制系統(tǒng)均選用低功耗電子元器件，要維持長(zhǎng)時(shí)間井 下工作，只能不斷增加電池組的數(shù)目，加大供電短節(jié)的尺寸。此外，在石油鉆井的不同階段， 如工具下入、待命、起出等階段，并不需要整個(gè)井下測(cè)量控制系統(tǒng)工作，無(wú)意義的數(shù)據(jù)采集 僅會(huì)加速電源能量的消耗。
[0003] 因此，研究一種具有休眠、喚醒功能的控制電路和方法，用于降低井下電子測(cè)量、 控制單元的功率損耗，具有實(shí)際且重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法，以 用于降低井下電子測(cè)量、控制單元的功率損耗。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 1、一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法，其特征在于包括如下步驟：
[0007] 步驟1，通過(guò)地面壓力栗100產(chǎn)生編碼的壓力脈沖信號(hào)；
[0008] 步驟2,通過(guò)壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200中的壓力傳感器2001采集編碼的壓力脈沖信 號(hào)，由信號(hào)調(diào)理電路2002放大后送入微處理器2003中并保存至存儲(chǔ)電路2004中；
[0009] 步驟3,由所述微處理器讀取所述信號(hào)調(diào)理電路輸出信號(hào)線電平，進(jìn)行壓力脈沖信 號(hào)的第一個(gè)上升沿檢測(cè)；
[0010] 步驟4，若t分鐘間隔壓力增加超過(guò)P Mpa，則認(rèn)為檢測(cè)到第一個(gè)上升沿，若沒(méi)有檢 測(cè)到第一個(gè)上升沿，重復(fù)步驟3;
[0011] 步驟5,所述微處理器檢測(cè)到壓力脈沖信號(hào)的第一個(gè)上升沿后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘并記 錄此時(shí)的時(shí)間參數(shù)tl，上升沿計(jì)數(shù)參數(shù)加1;
[0012] 步驟6:由所述微處理器繼續(xù)讀取信號(hào)調(diào)理電路輸出信號(hào)線電平，進(jìn)行壓力脈沖信 號(hào)的上升沿檢測(cè)；
[0013] 步驟7:若t分鐘間隔壓力增加超過(guò)P Mpa，則認(rèn)為檢測(cè)到一個(gè)上升沿，若沒(méi)有檢測(cè) 到上升沿，重復(fù)步驟6;
[0014] 步驟8:所述微處理器2003檢測(cè)到壓力脈沖信號(hào)上升沿后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘并記錄此 時(shí)的時(shí)間參數(shù)ti，其中2〈 = i〈=M;
[0015] 步驟9，所述微處理器計(jì)算相鄰兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間間隔Ti，其中1〈 = i〈 =M-1;
[0016] 步驟10:所述微處理器將計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的脈沖信號(hào)采樣間隔進(jìn)行比較，判斷上 升沿間隔是否有效，若無(wú)效則返回步驟6;
[0017] 若上升沿間隔有效，上升沿計(jì)數(shù)參數(shù)加1并記錄上升沿時(shí)間間隔參數(shù)Ti進(jìn)行步驟 11;
[0018] 步驟11，判斷采集上升沿的個(gè)數(shù)是否為M，其中M為編碼的壓力脈沖信號(hào)的長(zhǎng)度，若 采集到的有效上升沿個(gè)數(shù)小于M則轉(zhuǎn)到步驟6;
[0019] 步驟12:當(dāng)全部M個(gè)上升沿檢測(cè)完畢后，由微處理器2003進(jìn)行壓力脈沖信號(hào)解碼； [0020] 步驟13,微處理器2003將解碼信息通過(guò)I2C總線送入井下測(cè)量控制系統(tǒng)300,喚醒/ 休眠井下測(cè)量控制系統(tǒng)300中對(duì)應(yīng)模塊；
[0021]步驟14,井下測(cè)量控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)模塊開(kāi)始工作或進(jìn)入休眠狀態(tài)并產(chǎn)生反饋信號(hào)并 傳輸至地面，微處理器2003繼續(xù)監(jiān)測(cè)信號(hào)線電平變換，等待下一次指令的到來(lái)。
[0022] 進(jìn)一步的，所述編碼的壓力脈沖信號(hào)的每幀信號(hào)包括同步字、控制指令和校驗(yàn)位， 總長(zhǎng)度為M個(gè)上升沿，第一個(gè)上升沿與第二個(gè)上升沿間隔固定為T(mén)1，用于時(shí)鐘同步;第二個(gè) 上升沿與第三個(gè)上升沿間隔、第三個(gè)上升沿與第四個(gè)上升沿間隔、……第M-2個(gè)上升沿與第 M-1個(gè)上升沿間隔為控制指令，標(biāo)記為11，2〈 = 1〈 = 11-2，用于確定待喚醒/休眠的井下測(cè)量 控制系統(tǒng)300的相應(yīng)功能模塊進(jìn)入喚醒/休眠狀態(tài)，控制指令的最低位為休眠/喚醒設(shè)置位， 控制指令的其余位為井下測(cè)量控制系統(tǒng)300子模塊選擇位;第M-1個(gè)上升沿與第M個(gè)上升沿 間隔為校驗(yàn)位。
[0023] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述井下低功耗控制方法具有以下優(yōu)勢(shì)：
[0024] 實(shí)現(xiàn)了由地面設(shè)備控制井下測(cè)量控制系統(tǒng)300的休眠/喚醒功能，提高了井下測(cè)量 控制系統(tǒng)300的電能使用效率，降低了無(wú)用功率損耗，大大減少了無(wú)用數(shù)據(jù)的測(cè)量和存儲(chǔ)， 延長(zhǎng)了井下測(cè)量控制系統(tǒng)300的井下工作時(shí)間。
[0025] 本發(fā)明創(chuàng)造的另一目的在于提出一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，以 降低井下電子測(cè)量、控制單元的功率損耗。
[0026] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0027] 一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，包括壓力栗100、壓力波休眠喚醒系 統(tǒng)200、井下測(cè)量控制系統(tǒng)300和電源管理系統(tǒng)400,所述壓力栗100用于產(chǎn)生編碼的壓力脈 沖信號(hào);所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200接收壓力栗發(fā)出的編碼的壓力脈沖信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理和解碼，后發(fā)送到所述井下測(cè)量控制系統(tǒng)300;所述電源管理系統(tǒng)400用于為壓力波休 眠喚醒系統(tǒng)200和井下測(cè)量控制系統(tǒng)300供電。
[0028]進(jìn)一步的，所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200包括依次連接的壓力傳感器2001、信號(hào)調(diào) 理電路2002、微處理器2003和存儲(chǔ)電路2004,由壓力傳感器2001接收編碼的壓力信息，由信 號(hào)調(diào)理電路2002對(duì)壓力傳感器2001的輸出信號(hào)進(jìn)行放大后，送入微處理器2003進(jìn)行壓力脈 沖信號(hào)的解碼并將解碼后的壓力信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路2004中，微處理器2003將解碼信息輸 出至井下測(cè)量控制系統(tǒng)300中。
[0029]進(jìn)一步的，所述信號(hào)調(diào)理電路2002包括第一運(yùn)算放大器U1及其外圍電路，所述第 一運(yùn)算放大器U1為儀表放大器。
[0030]所述井下低功耗控制電路與上述井下低功耗控制方法相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所具有的 優(yōu)勢(shì)相同，在此不再贅述。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng) 造的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在 附圖中：
[0032] 圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述井下低功耗控制電路的原理框圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述信號(hào)調(diào)理電路的電路圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述井下低功耗控制方法的流程圖；
[0035]圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述壓力栗產(chǎn)生的壓力脈沖信號(hào)的幀編碼方案。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可 以相互組合。
[0037] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造。
[0038] -種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，如圖1所示，包括依次信號(hào)連接的壓 力栗100、壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200、井下測(cè)量控制系統(tǒng)300和電源管理系統(tǒng)400，
[0039]所述壓力栗100為地面壓力控制設(shè)備，用于產(chǎn)生編碼的壓力脈沖信號(hào);所述壓力波 休眠喚醒系統(tǒng)200接收壓力栗100發(fā)出的編碼的壓力脈沖信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和解碼，后發(fā) 送到井下測(cè)量控制系統(tǒng)300;所述電源管理系統(tǒng)400用于為壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200和井下 測(cè)量控制系統(tǒng)300提供所需的穩(wěn)定直流電能。
[0040] 所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200包括依次連接的壓力傳感器2001、信號(hào)調(diào)理電路 2002、微處理器2003和存儲(chǔ)電路2004,由壓力傳感器2001接收編碼的壓力信息，由信號(hào)調(diào)理 電路2002對(duì)壓力傳感器2001的輸出信號(hào)進(jìn)行放大后，送入微處理器2003進(jìn)行壓力脈沖信號(hào) 的解碼并將解碼后的壓力信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電路2004中，微處理器2003將解碼信息輸出至井 下測(cè)量控制系統(tǒng)300中。
[0041] 所述井下測(cè)量控制系統(tǒng)300為智能鉆井工具中除壓力波休眠喚醒系統(tǒng)外所有電子 模塊，用于井下其它信息的測(cè)量和控制，與微處理器2003之間通過(guò)I 2C接口連接。
[0042] 本實(shí)施例的所述微處理器選用MSP430系列芯片，存儲(chǔ)電路選用M25P16系列芯片。 [0043] 如圖2所示，所述信號(hào)調(diào)理電路2002包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第 一電容C1和第一運(yùn)算放大器U1，所述第一運(yùn)算放大器U1為儀表放大器，所述第一電阻R1的 第一端與第二電阻R2的第一端連接，第一電阻R1的第二端與第一運(yùn)算放大器U1的REF參考 電壓輸入引腳連接，第二電阻R2的第二端與第三電阻R3的第一端連接，第三電阻R3的第二 端與第一運(yùn)算放大器U1的V0UT輸出引腳連接，第一電容C1的第一端與第一運(yùn)算放大器U1的 +VS電源正引腳連接，第一電容C1的第二端與接地端連接，第一運(yùn)算放大器U1的FB電壓反饋 弓丨腳連接第三電阻R3的第一端，第一運(yùn)算放大器U1的BW帶寬選擇引腳和-VS電源負(fù)引腳均 接地;第一運(yùn)算放大器U1的+IN信號(hào)輸入引腳與所述壓力傳感器輸出電壓的正極連接，-IN 信號(hào)輸入引腳與壓力傳感器輸出電壓的負(fù)極連接;第一運(yùn)算放大器U1的+VS電源正引腳與 電源管理系統(tǒng)的正極連接，電壓為3.3V直流;V0UT輸出引腳與所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200 中的微處理器2003連接。
[0044] 其中第一電阻R1和第二電阻R2決定第一運(yùn)算放大器U1的放大倍數(shù)，本發(fā)明提供的 實(shí)施例原理圖中，放大倍數(shù)為1+R2/R1。
[0045] 本實(shí)施例第一運(yùn)算放大器U1選用低功耗儀表放大器AD8237。
[0046]井底壓力信號(hào)的采集是多數(shù)智能鉆井工具均具有的功能，且壓力信號(hào)采集電路結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低，若以壓力波信號(hào)作為井下測(cè)量控制系統(tǒng)的休眠、喚醒信號(hào)，在不需測(cè)量、控 制時(shí)，僅維持壓力測(cè)量、控制電路的工作，井下測(cè)量控制系統(tǒng)300的其余部分進(jìn)入休眠狀態(tài)， 當(dāng)有測(cè)量、控制需求時(shí)，由壓力測(cè)量、控制電路來(lái)喚醒井下測(cè)量控制系統(tǒng)300的其它電路模 塊，從而可極大降低無(wú)用功率損耗，提高智能鉆井工具井下工作的壽命。
[0047] -種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法，如圖3所示，包括如下步驟：
[0048]步驟1，通過(guò)地面壓力栗100產(chǎn)生編碼的壓力脈沖信號(hào)；
[0049]步驟2,通過(guò)壓力波休眠喚醒系統(tǒng)200中的壓力傳感器2001采集編碼的壓力脈沖信 號(hào)，由信號(hào)調(diào)理電路2002放大后送入微處理器2003中并保存至存儲(chǔ)電路2004中，以lpoint/ s米樣率米集壓力彳目號(hào)；
[0050] 步驟3,由微處理器2003讀取信號(hào)調(diào)理電路2002輸出信號(hào)線電平，進(jìn)行壓力脈沖信 號(hào)的第一個(gè)上升沿檢測(cè)，由于井下靜壓力與多種因素有關(guān)，采用給定閾值的方法不易實(shí)現(xiàn)， 故采用邊沿檢測(cè)方法確定信號(hào)，當(dāng)任意2min時(shí)間間隔內(nèi)壓力變化超過(guò)50MPa，則認(rèn)為收到一 個(gè)信號(hào)沿；因?yàn)閴毫π盘?hào)是快速升高至給定壓力值后緩慢下降，壓力升高速率不確定，但通 常在1分鐘內(nèi)升到5-1 OMPa，隨后的5秒內(nèi)升至給定值(例如1 OOMPa);
[0051]步驟4，若t分鐘間隔壓力增加超過(guò)P Mpa，則認(rèn)為檢測(cè)到第一個(gè)上升沿，若沒(méi)有檢 測(cè)到上升沿，重復(fù)步驟3;
[0052] 步驟5,微處理器2003檢測(cè)到壓力脈沖信號(hào)第一個(gè)上升沿后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘并記錄 此時(shí)的時(shí)間參數(shù)tl(tl是第一個(gè)脈沖的上升沿到來(lái)時(shí)刻），上升沿計(jì)數(shù)參數(shù)加1;
[0053] 步驟6:由微處理器2003繼續(xù)讀取信號(hào)調(diào)理電路輸出信號(hào)線電平，進(jìn)行壓力脈沖信 號(hào)的上升沿檢測(cè)；
[0054] 步驟7:若t分鐘間隔壓力增加超過(guò)P Mpa，則認(rèn)為檢測(cè)到一個(gè)上升沿，若沒(méi)有檢測(cè) 到上升沿，重復(fù)步驟6;
[0055]步驟8:微處理器2003檢測(cè)到壓力脈沖信號(hào)上升沿后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘并記錄此時(shí)的 時(shí)間參數(shù)ti (2〈 = i〈=M)，ti是第i個(gè)上升沿的到來(lái)時(shí)刻；
[0056] 步驟9，微處理器2003計(jì)算相鄰兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間間隔Ti (1〈 = i〈 =M-1)并進(jìn) 行存儲(chǔ)，本發(fā)明采用的編碼方案中，不同的時(shí)間間隔長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)著十六進(jìn)制中的〇~15,計(jì)算 相鄰兩個(gè)上升沿時(shí)間間隔Ti的目的即為后續(xù)檢測(cè)該時(shí)間間隔長(zhǎng)度能否對(duì)應(yīng)到十六進(jìn)制中0 ~15中去，長(zhǎng)度匹配成功的時(shí)間間隔由微處理器按數(shù)據(jù)幀統(tǒng)一進(jìn)行解碼操作。本發(fā)明中的 待傳輸信號(hào)采用十六進(jìn)制編碼方案，例如井下測(cè)量控制系統(tǒng)包含8個(gè)子模塊需分別喚醒，可 用3位二進(jìn)制編碼進(jìn)行區(qū)分，如第3子模塊編碼為011，對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制中的3,數(shù)字3與某個(gè)時(shí) 間間隔寬度對(duì)應(yīng)。
[0057] 步驟10:微處理器2003將計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的脈沖信號(hào)采樣間隔進(jìn)行比較，判斷上 升沿間隔是否有效，若無(wú)效則返回步驟6;若有效則上升沿計(jì)數(shù)參數(shù)加1并記錄上升沿時(shí)間 間隔參數(shù)Ti;
[0058]步驟11，判斷采集上升沿的個(gè)數(shù)是否為M，其中M為編碼的壓力脈沖信號(hào)的長(zhǎng)度，若 采集到的有效上升沿個(gè)數(shù)小于M則轉(zhuǎn)到步驟6;
[0059] 步驟12:當(dāng)全部M個(gè)上升沿檢測(cè)完畢后，由微處理器2003進(jìn)行壓力脈沖信號(hào)解碼； [0060] 步驟13,微處理器2003將解碼信息通過(guò)I2C總線送入井下測(cè)量控制系統(tǒng)300,喚醒/ 休眠井下測(cè)量控制系統(tǒng)300中對(duì)應(yīng)模塊；
[0061]步驟14,井下測(cè)量控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)模塊開(kāi)始工作或進(jìn)入休眠狀態(tài)并產(chǎn)生反饋信號(hào)并 傳輸至地面，微處理器2003繼續(xù)監(jiān)測(cè)信號(hào)線電平變換，等待下一次指令的到來(lái)。
[0062]本實(shí)施例用鉆井管柱內(nèi)壓力脈沖的上升沿進(jìn)行信號(hào)傳輸，壓力栗100產(chǎn)生編碼的 壓力脈沖信號(hào)，每幀信號(hào)包括同步字、控制指令和校驗(yàn)位，總長(zhǎng)度為M個(gè)上升沿，如圖4所示， 其中，第一個(gè)上升沿與第二個(gè)上升沿間隔固定為T(mén)1，用于時(shí)鐘同步;第二個(gè)上升沿與第三個(gè) 上升沿間隔、第三個(gè)上升沿與第四個(gè)上升沿間隔、……第M-2個(gè)上升沿與第M-1個(gè)上升沿間 隔為控制指令，標(biāo)記為11，2〈 = 1〈 = 11-2，用于確定待喚醒或休眠的井下測(cè)量控制系統(tǒng)300的 明_功能模塊進(jìn)入喚醒/休眠狀態(tài)，控制指令的最低位為休眠/喚醒設(shè)置位，最低位為0時(shí)， 設(shè)置為休眠狀態(tài)，最低位為1時(shí)，設(shè)置為喚醒狀態(tài)，井下測(cè)量控制系統(tǒng)300開(kāi)始工作，控制指 令的其余位為井下測(cè)量控制系統(tǒng)300子模塊選擇位;第M-1個(gè)上升沿與第M個(gè)上升沿間隔為 校驗(yàn)位，采用奇偶校驗(yàn)方式。對(duì)間隔T采用16進(jìn)制編碼方案：
[0064] 其中，To為大于等于2分鐘的任一固定值，S為大于等于2分鐘的任一固定值。發(fā)送 時(shí)低位在前，高位在后。
[0065] 以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本 發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟1，通過(guò)地面壓力栗（100)產(chǎn)生編碼的壓力脈沖信號(hào)； 步驟2,通過(guò)壓力傳感器(2001)采集編碼的壓力脈沖信號(hào)，由信號(hào)調(diào)理電路(2002)放大 后送入微處理器(2003)中并保存至存儲(chǔ)電路(2004)中； 步驟3,由所述微處理器(2003)讀取所述信號(hào)調(diào)理電路(2002)輸出信號(hào)線電平，進(jìn)行壓 力脈沖信號(hào)的第一個(gè)上升沿檢測(cè)； 步驟4,若t分鐘間隔壓力增加超過(guò)P Mpa，則認(rèn)為檢測(cè)到第一個(gè)上升沿，若沒(méi)有檢測(cè)到 第一個(gè)上升沿，重復(fù)步驟3; 步驟5,所述微處理器(2003)檢測(cè)到壓力脈沖信號(hào)的第一個(gè)上升沿后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘并 記錄此時(shí)的時(shí)間參數(shù)tl，上升沿計(jì)數(shù)參數(shù)加1; 步驟6,由所述微處理器(2003)繼續(xù)讀取信號(hào)調(diào)理電路輸出信號(hào)線電平，進(jìn)行壓力脈沖 信號(hào)的上升沿檢測(cè)； 步驟7,若t分鐘間隔壓力增加超過(guò)P Mpa，則認(rèn)為檢測(cè)到一個(gè)上升沿，若沒(méi)有檢測(cè)到上 升沿，重復(fù)步驟6; 步驟8,所述微處理器2003檢測(cè)到壓力脈沖信號(hào)上升沿后，讀取當(dāng)前時(shí)鐘并記錄此時(shí)的 時(shí)間參數(shù)ti，其中2〈 = i〈=M; 步驟9,所述微處理器(2003)計(jì)算相鄰兩個(gè)上升沿之間的時(shí)間間隔Ti，其中l(wèi)〈 = i〈=M- 1; 步驟10:所述微處理器(2003)將計(jì)算結(jié)果與預(yù)設(shè)的脈沖信號(hào)采樣間隔進(jìn)行比較，判斷 上升沿間隔是否有效，若無(wú)效則返回步驟6; 若上升沿間隔有效，上升沿計(jì)數(shù)參數(shù)加1并記錄上升沿時(shí)間間隔參數(shù)Ti進(jìn)行步驟11; 步驟11，判斷采集上升沿的個(gè)數(shù)是否為M，其中Μ為編碼的壓力脈沖信號(hào)的長(zhǎng)度，若采集 到的有效上升沿個(gè)數(shù)小于Μ則轉(zhuǎn)到步驟6; 步驟12:當(dāng)全部Μ個(gè)上升沿檢測(cè)完畢后，由所述微處理器（2003)進(jìn)行壓力脈沖信號(hào)解 碼； 步驟13,所述微處理器(2003)將解碼信息通過(guò)I2C總線送入井下測(cè)量控制系統(tǒng)(300)，喚 醒/休眠所述井下測(cè)量控制系統(tǒng)(300)中對(duì)應(yīng)模塊； 步驟14,所述井下測(cè)量控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)模塊開(kāi)始工作或進(jìn)入休眠狀態(tài)并產(chǎn)生反饋信號(hào)并 傳輸至地面，所述微處理器(2003)繼續(xù)監(jiān)測(cè)信號(hào)線電平變換，等待下一次指令的到來(lái)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力波喚醒的井下低功耗控制方法，其特征在于:所述編 碼的壓力脈沖信號(hào)的每幀信號(hào)包括同步字、控制指令和校驗(yàn)位，總長(zhǎng)度為Μ個(gè)上升沿，第一 個(gè)上升沿與第二個(gè)上升沿間隔固定為Τ1，用于時(shí)鐘同步；第二個(gè)上升沿與第三個(gè)上升沿間 隔、第三個(gè)上升沿與第四個(gè)上升沿間隔、……第Μ-2個(gè)上升沿與第Μ-1個(gè)上升沿間隔為控制 指令，標(biāo)記為!1，2〈 = 1〈 = 1-2，用于確定待喚醒/休眠的所述井下測(cè)量控制系統(tǒng)(300)的相 應(yīng)功能模塊進(jìn)入喚醒/休眠狀態(tài)，控制指令的最低位為休眠/喚醒設(shè)置位，控制指令的其余 位為井下測(cè)量控制系統(tǒng)子模塊選擇位;第Μ-1個(gè)上升沿與第Μ個(gè)上升沿間隔為校驗(yàn)位。3. -種基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，其特征在于:包括壓力栗（100)、壓力 波休眠喚醒系統(tǒng)(200)、井下測(cè)量控制系統(tǒng)(300)和電源管理系統(tǒng)(400)， 所述壓力栗（100)用于產(chǎn)生編碼的壓力脈沖信號(hào);所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)(200)接收 壓力栗發(fā)出的編碼的壓力脈沖信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和解碼，后發(fā)送到所述井下測(cè)量控制系 統(tǒng)(300);所述電源管理系統(tǒng)(400)用于為所述壓力波休眠喚醒系統(tǒng)（200)和井下測(cè)量控制 系統(tǒng)(300)供電。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，其特征在于:所述壓 力波休眠喚醒系統(tǒng)(200)包括依次連接的壓力傳感器(2001)、信號(hào)調(diào)理電路(2002)、微處理 器(2003)和存儲(chǔ)電路(2004)，由所述壓力傳感器(2001)接收編碼的壓力信息，由所述信號(hào) 調(diào)理電路(2002)對(duì)壓力傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大后，送入所述微處理器(2003)進(jìn)行壓力 脈沖信號(hào)的解碼并將解碼后的壓力信息存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)電路（2004)中，所述微處理器 (2003)將解碼信息輸出至所述井下測(cè)量控制系統(tǒng)(2004)中。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于壓力波喚醒的井下低功耗控制電路，其特征在于:所述信 號(hào)調(diào)理電路(2002)包括第一運(yùn)算放大器U1及其外圍電路，所述第一運(yùn)算放大器U1為儀表放 大器。
【文檔編號(hào)】E21B47/12GK105840186SQ201610293712
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李紹輝, 馮強(qiáng), 楊先輝, 雷中清, 白大鵬
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司