37（86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)郭麥成，熊曉東（江漢石油學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系，湖北荊州434102）以工業(yè)控制微型機(jī)為核心，高速顯示的記錄外設(shè)為基本組成，對(duì)CLS3700數(shù)控測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改造為3X86數(shù)控測(cè)系統(tǒng)，其系統(tǒng)軟件是利用BORLANDC++開(kāi)發(fā)的數(shù)控測(cè)軟件。介紹了3X86數(shù)控測(cè)系統(tǒng)的硬件組成和系統(tǒng)軟件的主要功能，分析了影響測(cè)實(shí)時(shí)性和速度的原因并提出了解決的方法。

　　數(shù)控測(cè)；實(shí)時(shí)測(cè)；信息處理；數(shù)據(jù)處理CLS3700測(cè)井系統(tǒng)是我國(guó)20世紀(jì)80年代中葉從美國(guó)ATLAS測(cè)井公司引進(jìn)的數(shù)控設(shè)備，在我國(guó)的石油勘探與開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用。從整體性能來(lái)看，CLS3700測(cè)井系統(tǒng)**于國(guó)產(chǎn)各類(lèi)數(shù)控測(cè)井設(shè)備，但它的主機(jī)及部分外設(shè)已顯得相當(dāng)落后因此，改造CLS3700測(cè)井系統(tǒng)為37（86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)，使其功能擴(kuò)充甚至升級(jí)顯得很有必要從1995年開(kāi)始于對(duì)遼河油田CLS3700測(cè)井系統(tǒng)的改造到目前完成大慶油田的改造，硬件、軟件都相當(dāng)完善，測(cè)井效果達(dá)到并部分超過(guò)原測(cè)井系統(tǒng)，功能上還進(jìn)行了擴(kuò)充1系統(tǒng)硬、改件改造1.1硬件改造示波器82（熱敏改造CLS3700數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的硬件思想：用工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)（586主機(jī)鍵盤(pán)軟驅(qū)硬盤(pán)、CRT顯示器等）和熱敏繪圖打印機(jī)，取代原數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的3782計(jì)算機(jī)箱體和通用外設(shè)（硬盤(pán)機(jī)、2個(gè)磁帶機(jī)、2個(gè)CRT繪圖儀、CRT顯示器和電傳打字機(jī)），保留總線和專(zhuān)用外設(shè)；設(shè)計(jì)總線仿真卡，把微機(jī)總線信號(hào)轉(zhuǎn)換為總線仿真卡對(duì)應(yīng)的原主機(jī)與外設(shè)打交道的多路總線信號(hào)。在外設(shè)看來(lái)，原數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的主機(jī)依然存在。對(duì)于掛接在CLS3700的選擇總線上的高速A/D通道，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)接口卡，直接插在586微機(jī)的I/O插槽上86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖其中ISA/MUX總線轉(zhuǎn)換器即為總線仿真卡，原主機(jī)的多路總線掛接到ISA/MUX總線轉(zhuǎn)換器上1.2軟件改造CLS3700數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)軟件雖然顯得比較陳舊且操作員深感不便，但它畢竟是技術(shù)含量高涉及面廣、功能完善的系統(tǒng)軟件。將CLS3700改造為3X86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)，由于這兩個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)主機(jī)完全不同，硬件環(huán)境發(fā)生了很大變化，因此，CLS3700的系統(tǒng)軟件不可能在3X86系統(tǒng)上直接運(yùn)行，需要重新設(shè)計(jì)。3X 86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)軟件采取“仿真”和“重新開(kāi)發(fā)”相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想對(duì)于與3752/3764或井下儀器打交道的部分軟件，以及特殊處理和數(shù)據(jù)濾波部分軟件，采用“仿真”；而對(duì)于與界面、數(shù)據(jù)八八接線控制雙計(jì)程表。，<1軟驅(qū)I高速數(shù)據(jù)采集卡總線58主機(jī)CR顯示器3X86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)鍵盤(pán)作2bMi196Ackd男UC1985年大a學(xué)碩士副Hh現(xiàn)1計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究與教學(xué)工作：http://ww.cnki.net記錄、實(shí)時(shí)采集實(shí)時(shí)控制繪圖儀繪圖有關(guān)的軟件，則完全采取“重新開(kāi)發(fā)”3X86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)按功能分為系統(tǒng)診斷、儀器刻度、常規(guī)測(cè)井、變密度測(cè)井、傾角測(cè)井、記錄回放、服務(wù)表和圖頭8個(gè)功能軟件，每個(gè)功能軟件都采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法8個(gè)功能軟件的調(diào)用由主控程序來(lái)進(jìn)行。這種程序結(jié)構(gòu)的好處是：功能獨(dú)立，相互影響小，占用寶貴的內(nèi)存資源量小，易于擴(kuò)充，可提高系統(tǒng)的可靠性，也可提高測(cè)井速度各個(gè)功能軟件，大的方面由兩部分組成，實(shí)現(xiàn)功能的程序和規(guī)定具體操作的服務(wù)表部分。程序包括了各種測(cè)井方法的共同性問(wèn)題，測(cè)井服務(wù)表表示了各種測(cè)井儀器的特性、儀器的類(lèi)型及儀器串，規(guī)定了測(cè)井程序的運(yùn)行操作、控制、記錄和繪圖的曲線、繪圖的區(qū)域和比例及各個(gè)曲線的濾波方法等2實(shí)時(shí)測(cè)井程序?qū)崟r(shí)測(cè)井程序是被包含在常規(guī)測(cè)井軟件、變密度測(cè)井軟件和傾角測(cè)井軟件中，是用在井場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井作業(yè)的程序，是整個(gè)3X 86測(cè)井系統(tǒng)軟件的核心。主要完成的功能是：①測(cè)井操作控制；②測(cè)井記錄，把測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)以數(shù)字化形式記錄在磁盤(pán)上和以曲線繪圖在熱敏打印機(jī)上；③測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，以曲線形式顯示在CRT顯示器上，作為系統(tǒng)監(jiān)視；④按一定采樣率采集低頻模擬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；⑤數(shù)據(jù)處理，如濾波、深度對(duì)齊、特殊計(jì)算等。

　　實(shí)時(shí)測(cè)井程序和測(cè)井服務(wù)表一起使用，工作流程如程序初始化要完成的工作：①根據(jù)服務(wù)表提供的各種儀器的特性、控制命令，對(duì)下井儀器進(jìn)行初始化；②依據(jù)服務(wù)表對(duì)CRT繪圖儀繪制曲線的定義，對(duì)CRT繪圖儀的繪制比例進(jìn)行計(jì)算并繪制刻度標(biāo)尺和圖頭信息；③依據(jù)服務(wù)表對(duì)記錄曲線數(shù)據(jù)的定義，組織數(shù)據(jù)文件的文件格式頭信息循環(huán)等待狀態(tài)等待控制命令和中斷信號(hào)的到來(lái)，當(dāng)中斷信號(hào)來(lái)時(shí)，程序進(jìn)入中斷處理程序。對(duì)深度中斷和聲波中斷處理程序，給出要進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣的標(biāo)記及對(duì)定時(shí)電路進(jìn)行賦值等操作。循環(huán)等待程序根據(jù)實(shí)時(shí)采樣的值決定進(jìn)入實(shí)時(shí)采樣處理程序，依據(jù)服務(wù)表中的命令及對(duì)下井儀器串的采樣順序、參數(shù)規(guī)定，進(jìn)行測(cè)量和測(cè)量值的處理（深度對(duì)齊處理濾波處理、特殊計(jì)算處理、實(shí)時(shí)控制分析），處理之后進(jìn)入輸出處理程序，記錄、繪圖和顯示測(cè)量值。當(dāng)在循環(huán)等待程序中，有鍵盤(pán)鍵入命令，則進(jìn)入實(shí)時(shí)命令處理程序，進(jìn)行命令分析及處理在實(shí)時(shí)測(cè)井過(guò)程中，影響測(cè)井實(shí)時(shí)性和速度的因素有以下幾個(gè)方面：繪圖輸出、CRT曲線顯示、磁盤(pán)記錄、中斷處理2.1繪圖輸出程序繪圖輸出使用中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司推薦使用的PRINTREXModel820熱敏打印機(jī)繪圖程序要在實(shí)時(shí)測(cè)井時(shí)繪制測(cè)井曲線，為了提高繪制速度和確保測(cè)井的實(shí)時(shí)性，可采取以下措施：①把在繪圖過(guò)程中需要使用的“十9‘和”字符點(diǎn)陣數(shù)據(jù)在初始化調(diào)入內(nèi)存，形成內(nèi)存小字庫(kù)，避免在實(shí)時(shí)繪圖過(guò)程中從硬盤(pán)字庫(kù)中調(diào)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)②輸出到熱敏繪圖打印機(jī)的繪圖數(shù)據(jù)，直接送入打印機(jī)接口，并采取過(guò)后檢測(cè)技術(shù)，即一次輸出一批繪圖數(shù)據(jù)，直到再次需要輸出繪圖數(shù)據(jù)時(shí)檢測(cè)打印機(jī)接口狀態(tài)③采用Bresenham算法對(duì)繪制曲線進(jìn)行平滑處理，使繪制出的曲線更接近于地層的真實(shí)變化2.2CRT顯示程序在實(shí)時(shí)測(cè)井過(guò)程中，人機(jī)對(duì)話(huà)、測(cè)井監(jiān)控以及大部分功能的實(shí)現(xiàn)，都在實(shí)時(shí)測(cè)井CRT顯示程序下完成。實(shí)時(shí)測(cè)井CRT顯示程序具體功能為：①生成一個(gè)屏幕窗口格式屏幕窗口格式由4部分組成：左上角的狀態(tài)顯示區(qū)，右上方的實(shí)時(shí)測(cè)井曲線顯示區(qū)，左下角的命令輸入及顯示區(qū)，右下方的實(shí)時(shí)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)顯示區(qū)組成②按測(cè)井服務(wù)表所要求的曲線數(shù)、坐標(biāo)位置橫向比例尺及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)地在屏幕上繪制測(cè)井曲線③能實(shí)時(shí)地顯示測(cè)井的具體狀態(tài)和各種井下儀器所采集到的具體值，這些值與測(cè)井曲線相對(duì)應(yīng)④能隨時(shí)響應(yīng)測(cè)井過(guò)程中的各種命令，命令用鍵盤(pán)輸入，并在窗口格式命令區(qū)顯示出來(lái)⑤能隨時(shí)響應(yīng)2鍵凍結(jié)d2鍵，翻頁(yè)3鍵在實(shí)時(shí)測(cè)井CRT顯示程序中，測(cè)井曲線顯示速度主要受曲線顯示區(qū)屏幕滾動(dòng)的影響，為了提高CRT顯示程序的運(yùn)行速度和測(cè)井的實(shí)時(shí)性，直接對(duì)CRT顯示緩沖區(qū)進(jìn)行操作，對(duì)屏幕滾動(dòng)顯示方式采取嵌匯編指令到（T語(yǔ)言指令中，以提高顯示曲線的速度。

　　2.3磁盤(pán)記錄程序在磁盤(pán)記錄中影響記盤(pán)速度主要是磁盤(pán)啟動(dòng)尋找寫(xiě)入數(shù)據(jù)的柱面和扇區(qū)時(shí)間程序中為了不要頻繁寫(xiě)數(shù)據(jù)到磁盤(pán)影響實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，但又不要在測(cè)井出現(xiàn)故障時(shí)丟失數(shù)據(jù)，在內(nèi)存中開(kāi)辟文件緩沖區(qū)，把要寫(xiě)入磁盤(pán)的數(shù)據(jù)暫時(shí)存于文件緩沖區(qū)，文件緩沖區(qū)滿(mǎn)時(shí)存入磁盤(pán)文件緩沖區(qū)的大小的定義是受到測(cè)井時(shí)兩次深度間隔的*小時(shí)間與處理時(shí)間、顯示和繪圖時(shí)間之和的*大值之差的限制。

　　2.4中斷處理在實(shí)時(shí)測(cè)井過(guò)程中，需要用到深度中斷、外部定時(shí)中斷和聲波中斷，這些中斷的到來(lái)都是和輸入輸出操作相關(guān)這些操作如與繪圖、CRT顯示、磁盤(pán)記錄操作發(fā)生輸入輸出總線爭(zhēng)用，就會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至死機(jī)為了解決這些問(wèn)題，采取如下措施：①繪圖、CRT顯示磁盤(pán)記錄操作放在不會(huì)產(chǎn)生中斷的時(shí)間內(nèi)處理；②對(duì)涉及到數(shù)據(jù)采集的深度中斷和聲波中斷只在中斷處理程序中做中斷已到標(biāo)記，而在主程序中按優(yōu)先級(jí)高低的順序排隊(duì)處理；③所有中斷處理程序只處理*簡(jiǎn)單的任務(wù)，并且各個(gè)中斷的時(shí)間分開(kāi)，避免中斷嵌套3應(yīng)用分析聲波測(cè)井是在相鄰的兩個(gè)深度中斷之間發(fā)射4次聲波邏輯，采集聲波時(shí)差聲波邏輯發(fā)射及數(shù)據(jù)采集處理的時(shí)間順序如當(dāng)深度中斷到時(shí)，深度中斷處理程序?qū)ν獠慷〞r(shí)器設(shè)置發(fā)射聲波邏輯的時(shí)間間隔值時(shí)間間隔值依據(jù)當(dāng)時(shí)的測(cè)井速度確定，可設(shè)置為100ms，50ms，30ms，并開(kāi)放外部定時(shí)中斷和聲波中斷當(dāng)**次外部定時(shí)中斷到時(shí)，發(fā)射第1個(gè)聲波邏輯，聲波中斷到時(shí)采集聲波全波列數(shù)據(jù)，計(jì)算第1個(gè)聲波時(shí)差然后是第2第3個(gè)聲波邏輯及處理工作第4次外部定時(shí)中斷到時(shí)，發(fā)射第4個(gè)聲波邏輯，關(guān)閉外部定時(shí)中斷，然后開(kāi)始處理上次的聲波采集值，并進(jìn)行記錄、繪圖和顯示等工作等第4個(gè)聲波中斷到時(shí)采集本次深度中斷的*后一次聲波全波列值，關(guān)閉聲波中斷，等待下次深度中斷需要說(shuō)明的是，繪圖輸出程序和CRT顯示程序從宏觀上是同時(shí)在進(jìn)行繪圖和顯示，微觀上是串行的分時(shí)操作操作過(guò)程為：①檢測(cè)繪圖儀接口狀態(tài)，查看是否可送數(shù)據(jù)，可送數(shù)據(jù)時(shí)，送數(shù)據(jù)到繪圖儀接口；②檢測(cè)CRT接口狀態(tài)，查看是否可送數(shù)據(jù)，可送數(shù)據(jù)時(shí)，再送數(shù)據(jù)到CRT顯示緩沖區(qū)；③重復(fù)①和②直到所有數(shù)據(jù)處理完這種方法可以減少檢測(cè)接口狀態(tài)的時(shí)間，提高測(cè)井的實(shí)時(shí)性和測(cè)井速度。

　　86數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)幾十口井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了合格的測(cè)井資料。整個(gè)系統(tǒng)使用靈活方便，易于擴(kuò)展，達(dá)到穩(wěn)定可靠該系統(tǒng)的研制成功為改造我國(guó)引進(jìn)的大批CLS3700數(shù)控系統(tǒng)做了出有意義的一步，它的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是很高的