5000米數(shù)字高清高速圖傳技術(shù)

簡要描述：5000米數(shù)字高清高速圖傳技術(shù)，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于石油、地質(zhì)、水文水利、海洋等物探行業(yè)的數(shù)字高速遙傳通信。深井數(shù)字高速遙傳技術(shù)，采用一對銅線可實現(xiàn)遠距離高速通信，應(yīng)用井下電視圖像傳輸，配合H.264網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭，圖像分辨率達到1280*720，傳輸速率2.3Mbps，傳輸距離可達到10km。

更新時間： 2024-09-12

所屬分類：井下電視

型號：HO-JXDS

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5000米數(shù)字高清高速圖傳技術(shù)

該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于石油、地質(zhì)、水文水利、海洋等物探行業(yè)的數(shù)字高速遙傳通信。

深井數(shù)字高速遙傳技術(shù)，采用一對銅線可實現(xiàn)遠距離高速通信，應(yīng)用井下電視圖像傳輸，配合H.264網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭，圖像分辨率達到1280*720，傳輸速率2.3Mbps，傳輸距離可達到10km。

1. 高清電纜圖傳

（1）技術(shù)標準

Global SHDSL Recommendation

ITU-T G.991.2，G.shdsl，2003, 2005.

ETSI，TS 101 524，SDSL(Symmetric single pairhigh bitrate DSL), 2005

EFM Standard – Long Reach Ethernet PHY

IEEE 802.3ah(EFM, Ethernet First Mile) in 2004

IEEE802.3-2008（2BASE-TL）

（2）電纜自適應(yīng)均衡技術(shù)

    高清電纜圖傳系統(tǒng)采用*電纜自適應(yīng)均衡技術(shù)，能夠依據(jù)不同材質(zhì)、不同線徑、不同長度的電纜的傳輸特性自動進行自適應(yīng)濾波，實現(xiàn)匹配和接收，對于各種類型的電纜真正實現(xiàn)即連即用，再也不需要進行繁瑣的電纜參數(shù)匹配。

（3）編碼方式：TC-PAM（Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation）

    采用*TC-PAM編碼技術(shù)，采用高效的編碼技術(shù)在有限的電纜帶寬上通過提高頻帶利用率的方法實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

（4）傳輸速率：64kbps~2.3Mbps

（5）傳輸距離:：0~7000m

（6）傳輸介質(zhì)：         

     只采用一對導線進行高速傳輸，適用于各種兩芯以上的電纜，也適用于石油、地質(zhì)勘探使用的單芯鎧裝和多芯鎧裝電纜。

2. H.264高清攝像

深井數(shù)字高清井下電視采用H.264網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭，支持主、輔兩種碼流。可選擇彩色/黑白圖像，幀率，碼率可選，可在圖像質(zhì)量，連續(xù)性之間進行均衡，以實現(xiàn)在固定鏈路傳輸速率條件下的圖像視覺質(zhì)量。

3. 應(yīng)用

石油行業(yè)水井、氣井檢測。如套管檢測，落物打撈、找漏等。

4.造型

實驗室

井下攝像高清電纜圖傳技術(shù)系統(tǒng)研制的技術(shù)方案

1．“井下攝像系統(tǒng)”技術(shù)要求
該高清電纜圖傳技術(shù)攝像系統(tǒng)能滿足大多數(shù)油、氣，水井的測井需要，根據(jù)各種不同井的井深調(diào)查，以井深3000m-5000M，115mm管作為“井下電視攝像系統(tǒng)”的技術(shù)要求，具體的技術(shù)指標是：
“井下電視攝像系統(tǒng)”(包括1個井下電視攝像機、1根長3000-5000m的井下傳輸綜合電纜、一套控制系統(tǒng)、和相應(yīng)的起下設(shè)備)。其中視角90°左右，工作溫度125℃，耐壓35-70Mpa，可視距離≥0.1米（與水質(zhì)有關(guān)）；儀器外徑≤75mm（可定制）。如有外接深度信息，則可將其數(shù)據(jù)疊加在攝像機的視頻信號中。起下設(shè)備可滿足在上述負荷條件下的儀器起下要求。
2. “井下攝像系統(tǒng)”總體方案
2.1“井下攝像系統(tǒng)”的工作原理和工作過程
整個系統(tǒng)包括井下工作部分和井上工作部分。井下工作部分又包括照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、密封防護系統(tǒng)和信號處理與傳輸系統(tǒng)；井上工作部分又包括供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與顯示系統(tǒng)以及儀器起下系統(tǒng)等附屬設(shè)施。整個井下工作部分為圓柱狀，由下至上依次為：透明保護殼窗、成像鏡頭和攝像機、照明光源、信號處理系統(tǒng)。這些部分均密封在一個由高強度，耐腐蝕的金屬材料制成的密封殼體內(nèi)，與井內(nèi)的油、水等介質(zhì)相隔離，殼體的是電纜連接部分及傳輸電纜。
整個系統(tǒng)的工作原理是：由攝像機照明系統(tǒng)發(fā)出的光線照射井壁，井壁的反射光經(jīng)成像透鏡后，被攝像機的光電成像器件接收，經(jīng)信號處理放大系統(tǒng)放大后，通過信號轉(zhuǎn)換，將視頻信號，通過傳輸電纜將圖像傳送至地面。由地面的系統(tǒng)顯示與采集實時圖像。事后可對圖像進行分析和處理形成測量報告。
整個系統(tǒng)的工作過程是：
①將井下工作部分與電纜和地面儀器相連；
②由地面上的電源供電，檢查整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否良好；
③用纜車由電纜將井下工作部分下入測試目的井中，根據(jù)測井設(shè)計要求對目的井段進行檢測，一般情況下采用下放測試，也可采用上提測試；
④根據(jù)得到的圖像并結(jié)合深度指示器對井壁進行觀察，發(fā)現(xiàn)問題后，可采用反復(fù)檢測或停留檢測，并將目標井段的測試圖像記錄在計算機硬盤上；
⑤完成測井任務(wù)后，對所存儲的圖像資料進行回放、分析或處理，并編寫測井解釋報告。
2.2 系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由井下攝像系統(tǒng)、地面纜車收放系統(tǒng)、圖像顯示與采集系統(tǒng)等組成。其中井下攝像系統(tǒng)拍攝井壁圖像，經(jīng)過電纜的信號傳輸，將圖像傳輸?shù)孛?，由系統(tǒng)采集與顯示。地面纜車收放系統(tǒng)主要功能是將井下攝像系統(tǒng)放置到井下所需的攝像的地方，為了了解井下攝像的工作深度，要求纜車收放系統(tǒng)提供井下深度信號，由系統(tǒng)處理后疊加到視頻圖像上。

2.3 井下攝像頭系統(tǒng)的組成

井下攝像頭系統(tǒng)由照明燈、成像鏡頭、攝像機、信號處理、隔熱層、吸熱層、密封防護等組成。

整個井下攝像系統(tǒng)為圓柱狀，由下至上依次為：透明保護殼窗、成像鏡頭、攝像機、照明光源、信號處理系統(tǒng)。這些部分由高強度的耐腐蝕金屬材料制成的密封殼體保護起來，與井內(nèi)的油水等相隔離，殼體的是與電纜的連接部分及傳輸電纜。攝像機與處理電路由隔熱層與外殼隔開，并與吸熱層相連。吸熱層具有高溫吸熱，低溫放熱的特點。它能保證在一定時間內(nèi)攝像機在井內(nèi)？度正常工作。

2.3.1照明系統(tǒng)

井下電視照明方式

②前端照明方式：它是將多個體積較小的LED高亮照明燈固定在攝像機的周圍，直接對井壁進行照明。這種照明方式的優(yōu)點是光能利用率高，照度均勻，不會對攝像機產(chǎn)生影響。

2.3.2成像系統(tǒng)

它是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要由成像物鏡、光電成像器件組成。成像物鏡是將所成的井壁圖像成像在光電成像器的靶面上。由于觀察的是井壁圖像，同時又是在深井井下工作，所以需要專門設(shè)計研制，而不能用普通透鏡替代。為保證有足夠的放大倍率，同時盡量減少畸變，確保有良好的成像質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，還充分考慮了油、水混合物的折射率對光學成像質(zhì)量的影響，油、水混合物對光的散射與吸收對光學成像質(zhì)量的影響以及成像鏡頭與光學殼窗的合理配合等問題。

2.3.3信號傳輸系統(tǒng)

信號傳輸系統(tǒng)主要包括視頻信號傳輸和電力傳輸。

視頻信號傳輸：由于傳輸距離遠（3500米-5000米），通過高速視頻傳輸模塊方式實現(xiàn)長距離、低失真，高速率的視頻信號傳送是保證電視監(jiān)控系統(tǒng)基本質(zhì)量和應(yīng)用范圍的關(guān)鍵  

電力傳輸：攝像機采用交流電源，直流電源，或高溫鋰電池。

2.3.4密封與防護視頻采集系統(tǒng)

⑴抗壓

這是本產(chǎn)品的另一個關(guān)鍵部分，它由密封殼體、密封座、藍寶石玻璃防護窗組成，負責對其內(nèi)部設(shè)備的防水和隔熱保護。其中密封殼體選用不銹鋼材料制成，以保證有足夠的強度和耐腐蝕性,形狀選為圓柱體，壁厚由強度計算公式確定：

    式中：s=材料的許用應(yīng)力，MPa/mm2；

p=工作壓力，MPa；

b=為內(nèi)徑，mm；

a=壁厚，mm。

根據(jù)儀器設(shè)計工作壓力和所選用材料的許用應(yīng)力，由上式計算所得到的壁厚，為到安全起見，a取 5 mm。

防護視頻采集窗選用藍寶石玻璃制成，因為藍寶石玻璃的硬度高，耐壓性能好，抗磨損。藍寶石玻璃作為成像系統(tǒng)的一部分和光學鏡頭一起設(shè)計。同外殼厚度計算方法一樣，可計算得防護窗藍寶石玻璃的厚度為8mm。。

⑵密封

井下攝像系統(tǒng)的密封，為了可拆卸封頭拆裝方便，又能密封可靠，常用的密封組件為橡膠O型圈。橡膠O型圈是理想的密封材料，其優(yōu)點是彈性好、壽命長、耐腐蝕性好、制造簡單、經(jīng)濟。選用時注意O型密封圈的表面應(yīng)當光滑，截面應(yīng)當圓整，從而使密封可靠、壽命增長。

在井下電視系統(tǒng)密封的設(shè)計和加工過程中特別要注意光學透光窗與電纜連接處。具體的防水密封措施主要有：

?采用多層O型密封圈予以密封，以提高密封可靠性。O型橡膠圈保證互換性。嚴格控制密封槽的各項公差和其它技術(shù)要求。

?密封殼體采用耐腐蝕不銹鋼，防止微氣泡滲水。

?照明燈、攝像頭采用獨立密封結(jié)構(gòu)，其插座為密封插座，即使電纜內(nèi)部進水，也不會滲透到照明燈、攝像頭內(nèi)部。

?所有密封體裝配好后，進行壓力實驗，實驗壓力為要求壓力的2～3倍。

⑶防腐

要注意防腐蝕的結(jié)構(gòu)設(shè)計。水下攝像系統(tǒng)每次完成實驗作業(yè)后需要用淡水加以清洗，以消除殘留海水的腐蝕，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要多考慮怎樣消除使井水滯留的地方，如：

?避免狹縫。

?用粘接連接來代替通常采用的過盈配合聯(lián)結(jié)，消除間隙。

?用密封材料填充聯(lián)接零部件之間的縫隙，使縫隙中的零件表面與腐蝕介質(zhì)很好的隔開。

?盡可能使用粗牙螺紋，在螺釘連接處加塑料保護蓋。

2.3.5溫度保護系統(tǒng)

攝像機與處理電路由隔熱層、吸熱層、等組成的溫度保護系統(tǒng)保護，以滿足在？分鐘內(nèi)在井內(nèi)125度的條件儀器內(nèi)部溫度可維持在55℃以內(nèi)的要求，保證儀器正常工作。也可選擇高溫電子元器件。

⑴隔熱

采用承壓一體瓶。。

⑵吸熱層

在隔熱層內(nèi)為吸熱層，層內(nèi)裝有特殊吸熱材料。吸熱層具有高溫吸熱，低溫放熱的特點。吸熱層直接與攝像機或處理電路相接觸，當攝像機或處理電路產(chǎn)生熱量時，熱量將傳導到吸熱層，層內(nèi)吸熱材料把熱量貯存，以降低攝像機或處理電路的溫度。

2.3.6圖像顯示和記錄系統(tǒng)

該部分在井上工作，主要包括深度記數(shù)、視頻疊加、圖像顯示、圖像記錄和電源等。

深度記數(shù)是將同步脈沖發(fā)生器與電纜支架的轉(zhuǎn)軸相連接，當開始測井時，電纜經(jīng)電纜支架下入井下。在下井過程中，電纜帶動電纜支架的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而使同步脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一系列脈沖信號，由記數(shù)器對脈沖信號進行記數(shù)和換算，就可得到井下攝像機所處的深度。這部分工作內(nèi)容由絞車提供。本系統(tǒng)只接受深度數(shù)據(jù)，將深度數(shù)據(jù)疊加在圖像上。

圖像顯示和記錄是將合成后的視頻信號在顯示器上顯示，并用于實時觀察，同時將視頻信號存貯。

2.4 儀器起下系統(tǒng)

儀器起下系統(tǒng)由絞車完成。

3．深井井下攝像系統(tǒng)的技術(shù)特點

“井下攝像系統(tǒng)”作為井下觀測設(shè)備，使用環(huán)境復(fù)雜、惡劣，這就對整機的可靠性和操作方便性以及井下系統(tǒng)的體積、重量、耐壓、耐溫能力等各方面提出了苛刻的要求，因此，必須確保機、電等各個環(huán)節(jié)技術(shù)指標*，性能可靠，才能保證整個系統(tǒng)長時間在井下正常工作，該系統(tǒng)的主要技術(shù)特點有：

⑴采用******、高靈敏度、高分辨率的器件作為井下光電成像器件。

⑵設(shè)計、研制適于井下環(huán)境使用的井下******鏡頭。由于“井下電視******系統(tǒng)”是在注水井或采油井中工作,周圍介質(zhì)為油、水混合物(90%以上的水),由于水的折射率比空氣大，所以在水中，******機的視角比在空氣中小1/4 。為了獲得與空氣中同樣大小的視場角，必須選用水下成像物鏡。為此，專門設(shè)計、研制出適用井下使用要求的水下******鏡頭，在研制過程中，不僅充分考慮水的折射率對光學成像質(zhì)量的影響，水對光的散射、吸收對光學成像質(zhì)量的影響以及成像鏡頭與光學殼窗的配合等問題，還要考慮殼窗的耐壓與防腐等多種因素。

⑶井下光源。水對光的吸收（衰減）作用非常大，而且水中存在著各種懸浮物，這些懸浮物的性能各異，對光有散射作用，當光增強時，散射作用更嚴重，因此，光在水中不能遠程傳輸；光在水中的衰減大的問題，可以用加大光的方法來解決，然而對于水中懸浮物引起的散射問題，加大燈光卻無濟于事，所以，照明燈的位置應(yīng)盡可能接近目標以減少散射光對圖像質(zhì)量的影響。由于在井中作業(yè)，空間有限，徑向尺寸要求尤其嚴格，所以光源必須和******機做成一體，我們將光源放置在******機的前端，使照明均勻，從而降低了散射光對成像光束的干擾，提高圖像的襯度和分辨率，從而提高整個系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和可視距離；使用LED燈作為井下照明光源，充分利用其發(fā)射光譜與井下光學透射窗口相匹配的特性，達到發(fā)光效率高、功耗小、提高目標圖像細節(jié)分辨能力的目的；

⑷長線傳輸。采用交直流，鋰電池作為井下攝像機供電電源；同時采用雙絞線或二芯以上電纜線傳輸視頻信號，保證視頻信號的質(zhì)量。

⑸綜合絕熱技術(shù)。井下的環(huán)境溫度隨深度的增加而升高，井下3000-5000處，溫度可達80℃以上，而攝像機正常工作的溫度只有55℃，所以要采取有效的保溫措施以確保攝像機不受高溫的影響。因此，使用隔熱層、吸熱層、等組成的溫度保護系統(tǒng)保護，以滿足在？分鐘內(nèi)在井內(nèi)？度的條件儀器內(nèi)部溫度可維持在55℃以內(nèi)的要求，保證儀器正常工作。

⑹密封技術(shù)。密封是井下電視攝像系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要有殼體與殼窗之間、端蓋與殼體之間、水密插頭和端蓋之間的密封，密封填料采用性能良好的“0”型橡膠密封圈，確保整個系統(tǒng)在工作壓力1.2倍的壓力條件下所進行的高壓試驗中，各密封處不滲漏，不變形，從而保證井下電視攝像系統(tǒng)的可靠性；

⑺殼體、殼窗的材料選擇。由于井下工作環(huán)境惡劣，所以殼體材料選擇了具有良好的機械加工性能，不銹鋼高強度耐腐蝕、耐沖擊的材料。殼窗則應(yīng)選擇藍寶石玻璃，藍寶石玻璃不僅機械強度高，耐溫性能強，而且還有很好的透光性。

4．井下電視攝像系統(tǒng)的總體性能指標

4.1井下電視攝像系統(tǒng)主要性能指標

井下電視攝像系統(tǒng)的主要技術(shù)指標是：

?圖像類型 黑白/彩色，視頻(PAL)

?像素 130萬網(wǎng)絡(luò)（700線。索尼CCD）

?靈 敏 度 0.1Lux

?可視距離 ≥0.10米（與水質(zhì)有關(guān)）

?視  角 90°/120

?工作方式 固定光圈，固定（可調(diào)）焦距

?工作深度 3000-5000米（可以定制）

?工作溫度 -20℃ — +125℃（其中溫度和工作時間有關(guān)）

?耐    壓 35（70） MPa

4.2  井下電視攝像系統(tǒng)主要傳輸性能指標

 數(shù)字高清井下電視基于高清電纜圖傳技術(shù)，采用一對銅線可實現(xiàn)遠距離高清圖像傳輸，配合H.264網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭，圖像分辨率達到1280*720，傳輸速率2.3Mbps，傳輸距離可達到10km。可廣泛應(yīng)用于石油、地質(zhì)、水文水利、海洋等行業(yè)。

勘測如此深遠、圖像如此清晰，前所未見。

5.高清電纜圖傳

（1）技術(shù)標準

Global SHDSL Recommendation

ITU-T G.991.2，G.shdsl，2003, 2005.

ETSI，TS 101 524，SDSL(Symmetric single pairhigh bitrate DSL), 2005

EFM Standard – Long Reach Ethernet PHY

IEEE 802.3ah(EFM, Ethernet First Mile) in 2004

IEEE802.3-2008（2BASE-TL）

（2）電纜自適應(yīng)均衡技術(shù)

    高清電纜圖傳系統(tǒng)采用*電纜自適應(yīng)均衡技術(shù)，能夠依據(jù)不同材質(zhì)、不同線徑、不同長度的電纜的傳輸特性自動進行自適應(yīng)濾波，實現(xiàn)匹配和接收，對于各種類型的電纜真正實現(xiàn)即連即用，再也不需要進行繁瑣的電纜參數(shù)匹配。

（3）編碼方式：TC-PAM（Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation）

    采用*TC-PAM編碼技術(shù)，采用高效的編碼技術(shù)在有限的電纜帶寬上通過提高頻帶利用率的方法實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

（4）傳輸速率：64kbps~2.3Mbps

（5）傳輸距離:：0~7000m

（6）傳輸介質(zhì)：         

     只采用一對導線進行高速傳輸，適用于各種兩芯以上的電纜，也適用于石油、地質(zhì)勘探使用的單芯鎧裝和多芯鎧裝電纜。

6.H.264高清攝像

數(shù)字高清井下電視采用H.264網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭，支持主、輔兩種碼流?？蛇x擇彩色/黑白圖像，幀率，碼率可選，可在圖像質(zhì)量，連續(xù)性之間進行均衡，以實現(xiàn)在固定鏈路傳輸速率條件下的圖像視覺質(zhì)量。

7.應(yīng)用

石油行業(yè)水井、氣井檢測。如套管檢測，落物打撈、找漏等。

8.選型

5.井下電視攝像系統(tǒng)儀器外觀

6. 井下電視攝像系統(tǒng)的進度安排

生產(chǎn)周期：一般60工作日——120個工作日
   第1階段：詳細技術(shù)設(shè)計
   第二階段：器件、材料購買：零件加工；電路設(shè)計與加工。
   第三階段：系統(tǒng)的裝配和調(diào)試
   第四階段：檢測和實驗
本產(chǎn)品是集光、機、電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，能滿足3000-7000米深度的油、氣，水井的測井要求，該系統(tǒng)具有操作方便、圖像質(zhì)量優(yōu)良和圖像實時顯示等優(yōu)點，其綜合性能指標已達到國外同類產(chǎn)品水平。             

推薦產(chǎn)品如下：

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫／多功能鉆孔成像分析儀／井下電視／鉆孔成像儀／鉆孔成像儀／地熱井鉆孔成像儀／井下鉆孔成像儀

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地熱管理系統(tǒng)（geothermal management system）是為實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地熱監(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米單點溫度檢測（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴展256個點；進口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機——地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理系統(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司

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