石油测井仪器的功能模块化研究

发布时间：2024-04-20 04:38

　　针对油田生产测井仪器测量参数单一,测试效率低和功能性、兼容性差等问题,本文根据油田生产测井的要求,定义了仪器软硬件模块化的功能,并设计了一种可扩展的模块化组合测井仪器。仪器一次下井能同时测量多种参数,各个模块化仪器可以通过通信接口统一挂接,用户可以根据自己的需求,扩展功能,随意选择进行组合测井。就此,本文主要研究内容如下： 1.根据仪器模块化设计的思路,定义了按照统一的接口协议完成采集或控制功能的仪器为模块化仪器,各个模块化仪器可以通过统一的通信接口挂接构成模块化组合仪器。在此基础上设计了存储式井下摄像仪、电子压力计两个模块化仪器及以CAN总线作为传输方式,Modbus作为传输协议的CAN与RS232双向通信接口,实现了仪器的模块化组合设计。 2.采用传输速率快、总线挂接节点数多的CAN总线数据方案,开发了以单片机PIC16F876A为主控制芯片的CAN与RS232双向通信接口硬件电路以及适合数据传输的Modbus协议,实现了串口与CAN总线网络的双向数据的稳定传输。 3.搭建了以ARM S3C6410为核心芯片的摄像头,视频存储等硬件电路；在Linux系统下,采用V4L2框架完成图像...

【文章页数】：115 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
目录
Table of Contests
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 模块化组合测井仪器的现状
    1.3 课题的研究意义
    1.4 本论文研究的内容
第二章 模块化组合测井仪器的总体设计
    2.1 仪器模块化的设计思路
    2.2 模块化组合仪器的研发内容规划
        2.2.1 硬件的模块化
        2.2.2 软件的模块化
    2.3 模块化组合测井仪器的方案设计
第三章 通信接口的设计
    3.1 CAN总线的介绍
    3.2 Modbus协议的介绍
    3.3 通信接口的整体设计
    3.4 通信接口硬件电路的搭建
        3.4.1 微处理器的选择及电路的设计
        3.4.2 电平转换器的选择及电路的设计
        3.4.3 CAN控制器的选择及电路的设计
        3.4.4 CAN总线收发器的选择及电路的设计
    3.5 通信接口的软件设计
        3.5.1 软件设计思路
        3.5.2 程序的具体实现
        3.5.3 初始化程序设计
    3.6 通信接口协议的制定
        3.6.1 Modbus协议传输格式
        3.6.2 数据格式的设计
            3.6.2.1 典型的RTU消息帧格式
            3.6.2.2 设计的RTU消息帧格式
        3.6.3 消息帧的具体运用
第四章 存储式摄像仪的设计
    4.1 井下摄像技术的研究背景
    4.2 存储式摄像仪的研究意义
    4.3 存储式摄像仪的设计思路
    4.4 存储式摄像仪的硬件设计
        4.4.1 核心控制电路
        4.4.2 摄像头电路
            4.4.2.1 摄像头的选择及介绍
            4.4.2.2 摄像头的配置及应用
            4.4.2.3 摄像头接口电路
        4.4.3 存储电路
        4.4.4 串口电路
        4.4.5 电源转换电路
    4.5 存储式摄像仪的软件设计
        4.5.1 嵌入式操作系统的选择
        4.5.2 嵌入式Linux操作系统平台的搭建
            4.5.2.1 交叉编译环境的搭建
            4.5.2.2 引导程序Bootloader的移植
            4.5.2.3 Linux内核的配置与移植
            4.5.2.4 根文件系统的移植
        4.5.3 应用程序的设计
            4.5.3.1 视频图像采集程序的设计
            4.5.3.2 视频图像编码软件的设计
    4.6 存储式摄像仪的工作流程
第五章 压力计的设计
    5.1 压力计的研究背景
    5.2 压力计的技术指标
    5.3 硬件电路整体设计
        5.3.1 单片机控制电路模块
        5.3.2 数据存储电路模块
        5.3.3 电源模块
        5.3.4 外温模块
        5.3.5 内温模块
        5.3.6 压力模块
    5.4 软件设计
    5.5 设计的电路板及仪器外壳
        5.5.1 设计的PCB图及实物
        5.5.2 仪器外壳设计
第六章 系统测试
    6.1 压力计模块试验
        6.1.1 室内耐温性能及精度的试验
        6.1.2 现场应用情况
    6.2 存储式摄像仪模块试验
        6.2.1 室内采集
        6.2.2 室外模拟井采集
    6.3 通信接口模块测试
    6.4 压力计配套上位机软件
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
硕士期间发表的论文及专利
致谢



本文编号：3958891