论文部分内容阅读
摘 要：石油测井中，井下环境恶劣，而地面上设备繁多，往往给测井带来不便。通过可见光摄像头可以清楚地了解井下环境，地面上采用无线通讯方式也可以减少电缆数量，简化地面环境。设计并实现了基于USR-WIFI232的无线传输模块，编写上位机通讯软件，实现井下图像采集与地面无线传输。
关键词：摄像头；无线通讯；Wi-Fi
成像测井是传统的测井方法，随着技术的发展，可见光成像测井已经发展进入现代测井的前沿技术之列。对于井上情况，地面设备相对复杂，给现场作业造成一定的影响。因此，通过无线方式进行数据交换可以简化现场环境，提高测井效率。物联网是当今中国非常流行的一个词语，设备联网是物联网的主要核心。将先进的技术引入传统的行业中可以带来很多便利。
1 硬件介绍及电路设计
深井作业都处在高温、高压的环境中，因此对井下的系统要求较高。井下传输系统使用广泛应用的EILog-06测井系统[1]，并且采用具有高抗干扰能力以及高扩展能力的CAN总线作为通讯网络，可以挂载多个带有CAN接口的仪器。井上部分添加无线传输单元，实现远程数据传输与控制。系统结构如图1所示。
1.1 井下图像采集与传输简介
井下图像采集使用耐高温并且高集成度的CMOS型串口摄像头，本身拥有各种信号和图像处理模块。摄像头可选择多种像素实现数字图像采集处理系统的逻辑控制，图像具有多种分辨率。因为井下采光困难，所以采用低耗的发光二极管组作为光源，前端照明的方式，使照明均匀。
井下采用内嵌CAN控制器的ADSP-21992高速芯片进行数据核心处理[2]。高性能的DSP内核以及嵌入式混合信号外围的集成，使ADSP-21992芯片表现出优越的数据处理能力。并且由于CAN总线搭载EILog-06测井平台的遥传短节，采集节点灵活性提高，兼有CAN总线的纠错能力，使得系统可靠性得到保证。
1.2 无线模块介绍
Wi-Fi是当前最为先进的无线通信技术之一，传输速度非常快。Wi-Fi最主要的优势是不需要布线，并且由于发射信号功率低于100mw，所以相对也是最安全健康的。
当前市场存在多种成熟的Wi-Fi产品，因此根据需求选取一款名为USR-WIFI232-X[3]的Wi-Fi模块。工作模式有透明传输和协议传输两种模式，网络协议支持TCP/UDP。
由于WI-FI模块要求3.3V供电，因此采用SPX1117M3-3.3 DC/DC降压电源模块电路，复位模块采用MAX6899芯片，实现按键模块复位与恢复出厂设置。电压转换电路设计如图所示。
2 软件设计
2.1 通信协议与流程
摄像头具有上电休眠功能，工作时需要先向摄像头发唤醒命令，结束工作后发休眠命令。通信协议格式为：0XAA+Addr+Lenth+Comm+Data+Sum
包长=命令码字节数+数据区字节+校验和字节；
校验和=命令码+数据长度；
上位机软件设计使用·Net平台中的winform进行开发。可以用来创建Windows平台下的 Windows应用程序和网络应用程序，也可以用来创建网络服务。USR-WIFI模块支持TCP/UDP网络协议，使用Web方式网络侧的接口，可以作为Server服务器或者是Client客户端。工作时一般让WI-FI模块工作在客户端模式，计算在处于服务器模式，这样便于同时控制多种仪器。
服务器软件设计中，采用多线程与委托方式与WI-FI模块进行交互。这样做可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理，并通过委托将方法当作另一个方法的参数来进行传递，这种将方法动态地赋给参数的做法，可以使得程序具有更好的可扩展性。设计中还引入哈希表来存放WI-FI模块地址，可以在多个模块同时工作时方便管理。
上位机软件流程图如图2所示：
2.2 实验结果
串口摄像头选用200W像素，通过计算机内的客户端向下发送拍照命令后，大约3s之后就可以接收到拍摄的照片。如图3所示，可以清楚地看到套管内的图像。
3 结束语
介绍了井下可见光图像采集系统。设计实现了基于USR-WIFI模块的无线传输设备，并且编写上位机控制与通讯软件。通过直观的图像给石油测井过程提供巨大的帮助。无线传输系统也让地面上复杂的环境变的简洁，可以有效提高测井效率。
[参考文献]
[1]张家田，陈宝，严正国.测井电子信息技术[M].北京：石油工业出版社，2010.
[2]张家田，王金成，等.基于CAN总线的井下视频信号采集系统设计[J].电子技术应用.2013，12：15-17.
[3]济南有人物联网技术有限公司.嵌入式模组使用说明USR-WIFI-X[Z].
关键词：摄像头；无线通讯；Wi-Fi
成像测井是传统的测井方法，随着技术的发展，可见光成像测井已经发展进入现代测井的前沿技术之列。对于井上情况，地面设备相对复杂，给现场作业造成一定的影响。因此，通过无线方式进行数据交换可以简化现场环境，提高测井效率。物联网是当今中国非常流行的一个词语，设备联网是物联网的主要核心。将先进的技术引入传统的行业中可以带来很多便利。
1 硬件介绍及电路设计
深井作业都处在高温、高压的环境中，因此对井下的系统要求较高。井下传输系统使用广泛应用的EILog-06测井系统[1]，并且采用具有高抗干扰能力以及高扩展能力的CAN总线作为通讯网络，可以挂载多个带有CAN接口的仪器。井上部分添加无线传输单元，实现远程数据传输与控制。系统结构如图1所示。
1.1 井下图像采集与传输简介
井下图像采集使用耐高温并且高集成度的CMOS型串口摄像头，本身拥有各种信号和图像处理模块。摄像头可选择多种像素实现数字图像采集处理系统的逻辑控制，图像具有多种分辨率。因为井下采光困难，所以采用低耗的发光二极管组作为光源，前端照明的方式，使照明均匀。
井下采用内嵌CAN控制器的ADSP-21992高速芯片进行数据核心处理[2]。高性能的DSP内核以及嵌入式混合信号外围的集成，使ADSP-21992芯片表现出优越的数据处理能力。并且由于CAN总线搭载EILog-06测井平台的遥传短节，采集节点灵活性提高，兼有CAN总线的纠错能力，使得系统可靠性得到保证。
1.2 无线模块介绍
Wi-Fi是当前最为先进的无线通信技术之一，传输速度非常快。Wi-Fi最主要的优势是不需要布线，并且由于发射信号功率低于100mw，所以相对也是最安全健康的。
当前市场存在多种成熟的Wi-Fi产品，因此根据需求选取一款名为USR-WIFI232-X[3]的Wi-Fi模块。工作模式有透明传输和协议传输两种模式，网络协议支持TCP/UDP。
由于WI-FI模块要求3.3V供电，因此采用SPX1117M3-3.3 DC/DC降压电源模块电路，复位模块采用MAX6899芯片，实现按键模块复位与恢复出厂设置。电压转换电路设计如图所示。
2 软件设计
2.1 通信协议与流程
摄像头具有上电休眠功能，工作时需要先向摄像头发唤醒命令，结束工作后发休眠命令。通信协议格式为：0XAA+Addr+Lenth+Comm+Data+Sum
包长=命令码字节数+数据区字节+校验和字节；
校验和=命令码+数据长度；
上位机软件设计使用·Net平台中的winform进行开发。可以用来创建Windows平台下的 Windows应用程序和网络应用程序，也可以用来创建网络服务。USR-WIFI模块支持TCP/UDP网络协议，使用Web方式网络侧的接口，可以作为Server服务器或者是Client客户端。工作时一般让WI-FI模块工作在客户端模式，计算在处于服务器模式，这样便于同时控制多种仪器。
服务器软件设计中，采用多线程与委托方式与WI-FI模块进行交互。这样做可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理，并通过委托将方法当作另一个方法的参数来进行传递，这种将方法动态地赋给参数的做法，可以使得程序具有更好的可扩展性。设计中还引入哈希表来存放WI-FI模块地址，可以在多个模块同时工作时方便管理。
上位机软件流程图如图2所示：
2.2 实验结果
串口摄像头选用200W像素，通过计算机内的客户端向下发送拍照命令后，大约3s之后就可以接收到拍摄的照片。如图3所示，可以清楚地看到套管内的图像。
3 结束语
介绍了井下可见光图像采集系统。设计实现了基于USR-WIFI模块的无线传输设备，并且编写上位机控制与通讯软件。通过直观的图像给石油测井过程提供巨大的帮助。无线传输系统也让地面上复杂的环境变的简洁，可以有效提高测井效率。
[参考文献]
[1]张家田，陈宝，严正国.测井电子信息技术[M].北京：石油工业出版社，2010.
[2]张家田，王金成，等.基于CAN总线的井下视频信号采集系统设计[J].电子技术应用.2013，12：15-17.
[3]济南有人物联网技术有限公司.嵌入式模组使用说明USR-WIFI-X[Z].