井下仰角钻孔测井系统

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本文提出了一种新的测井系统的设计方案,整个测井系统分为孔中和孔外两部分。我们将孔中系统的数据采集层和孔外系统的数据传输层分为两个独立层次结构。数据采集层和数据传输层之间的通信部分采用了CAN总线的方式。采用这样的层次结构使得数据采集层的扩展成为了可能,进行一次下井探测就可以同时完成轨迹、自然伽马、电阻率等多项测井任务。屏蔽电缆长距离通信的抗干扰能力同时保证了通信的可靠性;数据传输层与PC主机通信部分引入串口通讯协议。本系统的主要特点:结构合理,方便了组装与维护;本安防爆,具有低功耗的特性;实现有缆和无缆两种方式测井;设计CAN总线应用层协议,实现了多个探管的协同工作,提高了数据传输的实时性和稳定性;编写上位机软件,实现人机交互。经过实验室和矿井现场的检验,本系统适合井下全方位、复杂耦合介质钻孔的探测,尤其适用于仰孔、干孔的测量。系统的测试结果表明,我们所设计的系统稳定、可靠、扩展灵活,具有较好的实用价值,可以很好的满足煤矿企业的需要,值得在煤矿企业推广使用。我们期望通过本测井系统的开发与应用,能够对我国煤田测井系统的发展和煤炭的综合开发与利用做出一些贡献。本文开始首先论述了测井系统的应用背景、意义和一些测井的原理知识;然后介绍了本测井系统的整体构架,对探管控制节点和上位机主控制站的硬件构架作了重点说明。并介绍了本系统的软件设计方案;然后介绍了本系统的硬件设计,重点介绍了测斜探管控制节点和上位机主控板的各功能模块的实现;然后就本测井系统的软件实现做了相关介绍,重点论述了探管控制节点各模块的软件编写。同时介绍了本系统中CAN总线和串口的通讯协议的应用与实现;最后介绍了本系统在矿井现场的进行的实际功能的测试,分析了系统调试过程中存在的问题以及今后工作努力的方向。
摘要第5-6页
Abstract第6页
目录第7-11页
1 绪论第11-25页
    1.1 课题背景第11-12页
    1.2 本测井系统的设计目的及意义第12-14页
    1.3 测井系统的技术基础第14-23页
        1.3.1 电极系测井第14-16页
        1.3.2 自然伽马测井第16-18页
        1.3.3 轨迹测井第18-23页
    1.4 本文的主要内容第23-25页
2 系统的整体架构第25-29页
    2.1 测井系统硬件设计方案第25-28页
        2.1.1 探管控制节点电路硬件架构第26-27页
        2.1.2 上位机主控制站电路硬件架构第27-28页
    2.2 测井系统的软件构成第28-29页
3 测井系统硬件电路设计第29-41页
    3.1 测井系统主控制器第29-30页
    3.2 测斜探管控制节点电路设计第30-38页
        3.2.1 调试接口第30-31页
        3.2.2 电源系统第31-32页
        3.2.3 欠压检测电路第32-33页
        3.2.4 传感器设计第33-35页
        3.2.5 信号输入电平转换电路第35-36页
        3.2.6 CAN总线收发电路第36页
        3.2.7 数据存储电路第36-38页
    3.3 上位机主控制站功能介绍第38-41页
        3.3.1 电源系统第38页
        3.3.2 最小系统第38-39页
        3.3.3 RS232接电路第39-41页
4 测井系统软件设计第41-55页
    4.1 节点嵌入式软件的分析第41-43页
        4.1.1 探管控制节点软件分析第41-42页
        4.1.2 上位机主控制站软件分析第42-43页
    4.2 探管控制节点各子模块软件设计第43-49页
        4.2.1 初始化程序流程第43页
        4.2.2 离线工作软件流程第43页
        4.2.3 在线工作软件流程第43-44页
        4.2.4 数据存储软件流程第44-45页
        4.2.5 CAN发送和接收软件流程第45页
        4.2.6 电量检测软件流程第45-46页
        4.2.7 报文处理软件流程第46-49页
    4.3 CAN总线和串口通讯协议设计第49-55页
        4.3.1 CAN总线通讯协议设计第49-51页
        4.3.2 串口通讯协议设计第51-55页
5 系统调试及运行第55-65页
    5.1 系统开发环境的搭建第55页
    5.2 系统功能测试第55-61页
    5.3 井下实际测试第61-65页
6 总结第65-67页
参考文献第67-69页
致谢第69-71页
作者简介及读研期间主要科研成果第71页
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