声波测井仪数据处理系统及其数据处理方法与流程

本发明涉及声波测井技术领域，特别涉及一种声波测井仪数据处理系统及其数据处理方法。

背景技术：

石油测井是石油勘探、开发的“眼睛”。石油测井的分类有多种，一般按照测量机理划分测井方法，可分为电法测井、声波测井、放射性测井和其他测井。声波测井是其中非常重要的一项，它是利用声波在不同介质中传播时，其速度、幅度及频率的变化等声学特性不同来研究钻井的地质剖面，判断固井质量的一种测井方法。

其中，数据处理系统是井下声波测井仪的数据处理和中转中心，当整台声波测井仪按照地面系统下传指令进行声波发射和声波采集时，该数据处理系统需要完成数据的接收和采集工作，要接收并实时处理采集到的数据，同时挂接在can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线上接收外部指令，随后将当前仪器工作的时间信息、发射模式、采样间隔等信息与处理后的波形数据打包发送至存储部分，并从中挑选部分数据上传至地面系统。就目前来说，声波测井仪传输数据量较大，传输时间较短，而其在井下所处的空间有限，不宜过多走线，所以在短时间内难以处理大量信息数据。

综上所述，声波测井仪难以实现井下大数据量实时高速处理的问题是本领域技术人员急需解决的。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种声波测井仪数据处理系统及其数据处理方法，旨在解决现有技术中声波测井仪难以实现井下大数据量实时高速处理的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种声波测井仪数据处理系统，该声波测井仪数据处理系统包括：

数据采集板，用于采集包含声波在内的信息数据并对所述信息数据进行第一次数据重组打包；

辅dsp芯片组，包括第一辅dsp芯片和第二辅dsp芯片，用于对经过第一次重组打包的信息数据进行数据预处理；

主dsp芯片，用于对经过数据预处理后的所述信息数据进行数据解算并对其进行第二次数据重组打包；

数据存储板，用于存储第二次数据重组打包后的信息数据；

主控板，用于对所述数据采集板、辅dsp芯片组、主dsp芯片和数据存储板下达操作指令。

优选地，所述第一辅dsp芯片、第二辅dsp芯片和主dsp芯片上均设置有mcbsp接口和spi接口，所述数据采集板通过所述mcbsp接口与第一辅dsp芯片和第二辅dsp芯片连接，所述第一辅dsp芯片和第二辅dsp芯片通过所述spi接口与主dsp芯片连接，所述主dsp芯片通过所述mcbsp接口与数据存储板连接。

优选地，所述数据采集板与第一辅dsp芯片之间、所述数据采集板与第二辅dsp芯片之间、所述主dsp芯片和数据存储板之间分别设置有lvds接口。

优选地，所述主控板与所述主dsp芯片之间设置有can接口以及与所述can接口相匹配的若干个can驱动器。

优选地，还包括设置有第一接插件和第二接插件，所述数据采集板与第一辅dsp芯片、所述数据采集板与第二辅dsp芯片、所述主控板与can驱动器分别通过所述第一接插件连接，所述数据存储板与主dsp芯片通过所述第二接插件连接。

优选地，还包括与所述主dsp芯片连接的温度传感器。

本发明还提出一种声波测井仪数据处理方法，其中，包括如下步骤：

采集包含声波在内的信息数据并对该信息数据进行第一次数据重组打包；

分路接收经过第一次数据重组打包后的信息数据并对该信息数据进行数据预处理；

汇总经过数据预处理的信息数据并对所述信息数据进行第二次数据重组打包，用以存储。

优选地，所述声波测井仪数据处理系统中的元器件均采用耐高温材料制成。

本发明的有益效果在于：在声波测井仪数据处理系统中有三个处理芯片，分别为三块dsp芯片，其中包括一块主dsp芯片和两块辅dsp芯片，由于短时间内数据传输量较大，故数据接收分两个传输通道完成，每条传输通道传输两个条带的数据，分别由两个辅dsp芯片完成数据的接收、校检、缓存及初步处理后将数据汇总至主dsp芯片，并由主dsp芯片统一完成信息数据的重组、打包、上传、发送及其它功能，充分发挥由一块主dsp芯片和两块辅dsp芯片组成的三核处理的优势，在井下完成包括声波等信息数据的实时高速处理。

附图说明

图1为本发明一实施例中声波测井仪数据处理系统的结构示意图；

图2为图1中声波测井仪数据处理系统的结构示意图；

图3为图1中声波测井仪数据处理系统的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种声波测井仪数据处理系统，参照图1所示，该声波测井仪数据处理系统包括：

数据采集板100，用于采集包含声波在内的信息数据并对信息数据进行第一次数据重组打包；

辅dsp芯片组200，包括第一辅dsp芯片210和第二辅dsp芯片220，用于对经过第一次重组打包的信息数据进行数据预处理；

主dsp芯片300，用于对经过数据预处理后的信息数据进行数据解算并对其进行第二次数据重组打包；

数据存储板400，用于存储第二次数据重组打包后的信息数据；

主控板500，用于对数据采集板、辅dsp芯片组、主dsp芯片和数据存储板下达操作指令。

在发明实施例中，参见图1所示，在声波测井仪数据处理系统中有三个处理芯片，分别为三块dsp芯片，其中包括一块主dsp芯片300和两块辅dsp芯片，由于短时间内数据传输量较大，故数据接收分两个传输通道完成，每条传输通道接收两个条带的数据，分别由两个辅dsp芯片完成，初步处理后将数据汇总至主dsp芯片300，并由主dsp芯片300统一完成信息数据的重组、打包、上传、发送等功能，充分发挥由一块主dsp芯片300和两块辅dsp芯片组成的三核处理的优势，在井下完成包括声波等信息数据的实时高速处理。

并且，参见图2至图3所示，第一辅dsp芯片210、第二辅dsp芯片220和主dsp芯片300上均设置有mcbsp接口和spi接口，数据采集板通过mcbsp接口与第一辅dsp芯片和第二辅dsp芯片连接，第一辅dsp芯片和第二辅dsp芯片通过spi接口与主dsp芯片连接，主dsp芯片通过mcbsp接口与存储板连接。其中，主dsp芯片的控制程序主要由主程序、spi中断子程序、ecap中断子程序、can中断子程序、dma中断子程序这几部分组成，主程序完成信息数据的重组、打包与发送等实时数据处理任务，中断子程序完成信息数据和主控命令的接收、重组；两块辅dsp的控制程序由主程序和mcbsp中断子程序组成，主程序完成信息数据的初步处理与转发，中断子程序完成对数据采集板信息数据的接收。当数据处理系统首次通电时，先进行自身系统的初始化，即开始启用数据处理系统的各个元件，使整个数据处理系统处于待机状态。

其中，两块辅dsp芯片进行系统初始化，对辅dsp芯片的spi接口和mcbsp接口进行初始化，mcbsp接口配置为从机模式，数据采集板100生成传输时钟及片选信号，每次片选之后，两块辅dsp芯片延迟两个时钟周期接收从数据采集板100发送来的信息数据。spi接口配置为主机模式，当完成从mcbsp接口进行信息数据的接收时，会产生一个数据发送标志位，当两块辅dsp芯片的主程序分别检测到信息数据准备好了的信号时，即将从数据采集板100接收到的信息数据发送至主dsp芯片300进行统一处理，当接收到数据采集板100发送的数据时进入mcbsp中断，判断与数据采集板100约定好的帧头是否正确，如果正确则将包含发射信息的帧头和信息数据放入外挂ram的数据处理区域，等待接收完全部信息数据后，ram中这块数据处理区域便成为数据待发送区域并进行信息数据的发送，而另一块相同大小的ram区域则成为数据处理区域等待下一个工作周期信息数据的接收。

与此同时，主dsp芯片300也相应进行系统初始化，将主dsp芯片300主频配置为最快的150mhz，并对主dsp芯片300的spi接口和两个mcbsp接口进行初始化，其中一个mcbsp接口配置为从机模式，与spi接口一起接收两块辅dsp芯片发送来的信息数据，spi波特率配置为最快的lspclk/4即18.75mhz，另一个mcbsp接口配置为主机模式，随时准备向数据存储板400传输信息数据，传输时钟则配置为32.5mhz；对ecap模块进行初始化，将中断程序和子函数搬运至ram中运行，并使外挂ram处于待命状态；对dma模块进行初始化，将其中断源连接到mcbsp接口，其中一块辅dsp芯片使用spi中断进行数据接收，另一块辅dsp芯片使用dma方式进行数据接收，使两路信息数据的接收不会产生冲突，之后将外挂ram的两个不同区域作为数据处理区域对接收到的信息数据进行处理，并且随着数据接收的完成产生一个标志位，当主程序检测到数据准备完成的标志位即进行数据的打包和发送。

参见图1至图3所示，其中，数据采集板100与第一辅dsp芯片210之间、数据采集板100与第二辅dsp芯片220之间、主dsp芯片300和数据存储板400之间分别设置有lvds接口。lvds(low-voltagedifferentialsignaling，低电压差分信号)是一种信号传输模式，也是一种电平标准。两个元器件之间通过lvds接口进行电平匹配，即采用极低的电压摆幅高速差动传输信息数据，可以实现一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰和低辐射等特点，并且采用平衡电缆作为传输介质，大幅地节省系统的电缆和连接器成本，并且还减少连接器所占面积所需的物理空间。

在本发明实施例中，参见图1至图3所示，主控板500与主dsp芯片300之间设置有can接口以及与can接口相匹配的若干个can驱动器600。主dsp芯片300通过can接口接收主控板发送的操作指令。在对主dsp芯片300进行初始化的过程中，其中包括对can接口的初始化，操作内容主要是配置can接口的波特率为1mhz，接收邮箱的canid号为92223333，发送邮箱的canid号为9888fff，并设置中断参数，开放外部中断，允许can驱动器600接收新的主控指令，进入等待主控指令状态，检测主控板发送的新的指令标志，并存储从主控板500接收到的新的主控指令。新的主控指令标志位由can模块指令接收中断程序完成，当接收到新的主控指令时，先清除主控指令标志，用can接收指令备份区的内容更新当前的命令缓存区，分析主控指令，并从中提取时间信息、发射模式、采样间隔等信息数据，准备将其打包进数据帧中，发射的时间信息包括年月日、时分秒，时间信息需精确到毫秒。

参见图3所示，本发明实施例中，还包括设置有第一接插件700和第二接插件800，数据采集板100与第一辅dsp芯片210、数据采集板100与第二辅dsp芯片220、主控板500与can驱动器600分别通过第一接插件700连接，数据存储板与主dsp芯片通过第二接插件800连接。通过接插件连接两个有源器件而传输信息数据，不但简化了系统中电子元器件的装配过程，而且还方便维修，如果某电子元器件失效，装有接插件使可以快速更换失效元器件。使用接插件使工程师们在对本系统进行新的设计和集成时，以及用元器件组成系统时，具备更大的灵活性。

另外，参见图1至图3所示，还包括与主dsp芯片300连接的温度传感器900。通过主dsp芯片300内pwm采集区域采集温度传感器900发送的温度信息数据，并存储到指定的ram数据区内，在向主控板500上传部分波形数据时，同时上传温度数据向主控板500报告数据处理系统的工作状态，地面系统可以通过指令控制数据处理系统上传指定条带和传感器的信息数据。

一种声波测井仪数据处理方法，包括如下步骤：

s100，采集包含声波在内的信息数据并对该信息数据进行第一次数据重组打包。

在本步骤中，声波测井仪的信号接收部分将接收到的声波信号转换成信息数据，并将信息数据发送到数据采集板100上，数据采集板100对信息数据进行数据重组，然后再打包。

s200，分路接收经过第一次数据重组打包后的信息数据并对该信息数据进行数据预处理。

在本步骤中，通过2块辅dsp芯片分别接收从数据采集板100发送来的信息数据，并分别进行数据预处理。

s300，汇总经过数据预处理的信息数据并对所述信息数据进行第二次数据重组打包，用以存储。

在本步骤中，通过1块主dsp芯片300接收从2块辅dsp芯片发送来的信息数据，将信息数据汇总在一起进行数据重组，然后再打包存储到数据存储板400中。

在本发明实施例中，声波测井仪数据处理系统中的元器件均采用耐高温材料制成。在石油测井中，声波测井仪工作在井下高温高电压的特殊环境中，如深度约为4000m的石油井，其井底温度可达150℃。所以充分考虑井下高温工作环境，元器件采用耐高温的材料制成，并且在电路布局时，将发热的元器件分立放置，方便散热，延长元器件的使用寿命。

以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。