Система передачи данных по радиоканалу для навигационной

УДК 681.5 (06) Автоматика
А.А. РОПЯНОЙ
Научный руководитель – В.З. СКОБЛО1, к.т.н.
Московский инженерно-физический институт (государственный университет),
1 ЗАО «НТ-КУРС»
СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО РАДИОКАНАЛУ
ДЛЯ НАВИГАЦИОННОЙ ТЕЛЕМЕТРИИ
Рассматривается система радиопередачи данных для
используемой в бурении нефтегазовых скважин сложного профиля.
телеметрии,
Компанией ЗАО «НТ-КУРС», которая занимается навигацией при
проводке нефтяных и газовых скважин сложного профиля (направленных
и горизонтальных), была поставлена задача по созданию системы
беспроводной наземной двухсторонней передачи данных телеметрии.
Необходимость перехода от проводной системы передачи информации
между буровой площадкой и технологическим постом оператора технолога к беспроводной была вызвана сложностью размещения,
эксплуатации и защиты от повреждающих факторов проводных каналов в
предельно загруженном техногенном объеме буровой площадки.
Разрабатываемая система должна была обеспечить:
 передачу данных на расстоянии до 1000 м;
 замену существующей проводной схемы обмена данными без
изменения существующего оборудования и протокола;
 достоверность передаваемых данных;
 устойчивую работу в условиях сильных ЭМИ и ЭМП, при
нестабильном напряжении питания сети и в жестких
климатических условиях;
 работу в будущем с новым беспроводным забойным блоком.
Каждый из двух блоков наземной системы включает в себя
микропроцессорную плату с двумя процессорами PIC16F873 компании
«Microchip», радио приемо-передатчик компании «MAXON», а также
двухуровневую схему питания, построенную на импульсных блоках
питания ИММЗ «Ирбис» и фильтрах подавления сетевых помех.
Вход/выход данных производится по протоколу RS232 с защитой от
статических разрядов.
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 16
57
УДК 681.5 (06) Автоматика
Программное обеспечение для процессоров создавалось с учетом
требований по отказоустойчивости и связи с существующим протоколом
обмена данными.
Процессоры обрабатывают данные и проверяют их достоверность,
преобразуют в специально созданный протокол с защитой от сбоев и
помех для передачи по радиоканалу с одной стороны и в протокол,
используемый телеметрией – с другой. Передача данных происходит
пакетно.
Кроме этого, в задачи процессоров входит:
1. контроль за работой приемо-передатчика, актуальностью данных,
системными сбоями;
2. обеспечение обмена сервисными данными для стабильной работы
протокола и системы в целом.
В случае сбоя одного из блоков, второй блок анализирует ситуацию и,
в зависимости от длительности сбоя, либо сообщает о потере данных и
ожидает восстановления работоспособности второго блока, либо
«восстанавливает» потерянные данные (не принятые от второго блока) по
специальному алгоритму, с последующей их передачей телеметрии.
Блоки передачи – приема информации построены по модульной схеме
для возможности дальнейшей модернизации приемо-передатчика
удовлетворяющего скоростным требованиям телеметрических систем
нового поколения. Возможность модернизации
заложена как в
программном обеспечении процессоров, так и в схемотехнике платы, и
может быть выполнена с минимальными изменениями в коде программы.
После отладки наземной системы передачи данных телеметрии в
лабораторных условиях были проведены полевые испытания двух блоков
на действующей буровой в режиме реальной работы навигационной
системы. В ходе испытаний были внесены некоторые корректировки в
программное обеспечение и в схемотехническую часть, позволившие
достичь требуемых параметров передачи информации. Статистика сбоев
системы и потерь пакетов данных за время испытаний следующая:
Сбоев – 3.
Потеряно пакетов данных – менее 0.01%.
Результатом проделанной работы стало создание наземного модуля
системы передачи данных по радиоканалу для навигационной телеметрии
с характеристиками, заданными заказчиком.
________________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 16
58