具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施例方式作进一步地详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面，将结合附图及实施例对本示例实施方式中的井下注水装置的各个模块进行更详细的说明。

其中，图1示意性示出了根据本公开一示例性的实施例中井下注水装置的示意图。本公开提供的井下注水装置可用于陆地或海底的油田开发作业。参考图1，该装置包括：地面测控模块101、井口控制模块102、井下控制模块103、远程控制模块104、信号中继模块105以及单芯电缆106。

下面通过实施例对数据从地面向井下的传输过程进行说明。

在示例性的实施例中，远程控制模块104与地面测控模块101通过蜂窝网络或无线网络的方式进行数据通信。示例性地，远程控制模块104将需要对井下注水装置进行的操作所对应的操作指令发送至地面测控模块101。地面测控模块101通过其中的接收单元接收操作指令后，会通过其中的显示单元对操作指令对应的信息进行显示示例性地，可以通过在与地面测控模块101的显示单元所连接的屏幕上进行操作，从而对地面测控模块101所执行的功能进行控制。

在示例性的实施例中，地面测控模块101与井口控制模块102通过TCP/IP协议进行数据传输。地面测控模块101会通过其中的发送单元，将操作指令对应的电信号发送至井口控制模块102。井口控制模块102通过其中的信号接收单元接收电信号后，会通过其中的信号处理单元对电信号进行调制，得到调制信号。然后通过其中的信号发送单元，将调制信号通过单芯电缆106发送至井下控制模块103。

在示例性的实施例中，单芯电缆106会对井下控制模块进行信号传输，并为井下控制模块供电，以保持井下各个设备的正常运转。使用体积小、井下安装便捷的单芯铠装电缆与井下控制模块进行通信，可以避免井下高温、多干扰、电缆体积限制等因素的影响。

由于需要对井下分层注水，因此可以设置多个井下控制模块103，以对每一层的注水工作进行控制。单芯电缆与每一个井下控制模块以及信号中继模块相连接。图1示例性地示出了其中的两层井下控制模块，分别记为井下控制模块103以及井下控制模块103’，实际作业中可以根据需要配置多层。

在示例性的实施例中，每一层井下控制模块之间可以选择性地配置信号中继模块，信号中继模块主要由中继器构成，以对传输过程中的信号进行放大。

示例性地，如图1所示，在第一个井口控制模块103的上方和下方均配置了信号中继模块，分别记为信号中继模块105以及信号中继模块105’。在井口控制模块102发送电信号后，第一个信号中继模块105会对接收到的电信号进行放大，以对信号进行增强，并将放大后的电信号通过单芯电缆106发送至井下控制模块103。

在示例性的实施例中，井下控制模块103包括信号传输单元10、信号隔离单元11以及信号测控单元12。其中，信号传输单元10会对放大后的调制信号进行接收，并对其进行解调处理，得到解调信号。

在示例性的实施例中，信号传输与调制-解调的过程基于自适应OFDM（OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用技术）实现，应用于上述井口控制模块102与井下控制模块103通过单芯电缆106传输信号的过程。

参考图2所示的信号处理的流程图。输入原始电信号后，对原始电信号进行信道编码，例如通过增加冗余来增强抗干扰性的方式，使信号能够较好地在信道中传输。之后对信号进行载波调制，并进行自适应OFDM调制。然后对调制信号插入保护间隔，以确保不同的传输信号之间不会相互干扰。接下来对调制信号进行串并转换后，通过电力线信道进行传输，输出时再次进行串并转换。之后对输出的信号进行去保护间隔处理，然后通过自适应OFDM进行解调，并进行信道估计以及信道均衡，从而尽可能准确地预估信道对输入信号的影响，并提高衰落信道中的通信系统的传输性能。对解调信号进行去零处理后，对解调信号再次进行载波解调。之后对解调信号进行信道解码，以恢复一定的传输错误，得到最终输出的解调信号。最后可以将原始的输入信号与最终的输出信号进行误码率的计算。

在本实施例中，针对各子载波对于不同实时信道状况，基于自适应OFDM技术改变调制方式、自适应功率分配、自适应改变编码速率、保护间隔长度等技术，动态地进行载波和比特功率分配，增强系统可靠性与算法收敛性，提高自适应OFDM 技术的性能，可以达到1%左右的误码率，极大地降低了信号在传输过程中的损失。

在示例性的实施例中，信号传输单元10得到解调信号后，将解调信号发送至信号隔离单元11。在实际的井下作业中，带电线缆信号传输的过程中干扰非常多，其中最大的干扰是噪声，主要来源是电力网上的负载、无线电广播、天电等等。其中包括：有色背景噪声，这类噪声主要来源于交直流两用电动机，其功率谱密度随着频率增加而减小，变化缓慢；窄带噪声，主要由电力线的驻波或谐振和短波广播导致；与工频异步噪声，来源于电力线上的一些电子设备；与工频同步噪声，一般由工作在电网频率的开关器件造成；突发性噪声，主要为电器突然开关的噪声，出现时间随机，噪声功率谱密度高，持续时间短，频谱宽。

因此，本实施例在井下控制模块103中设置了信号隔离单元11。在信号隔离单元11中，依据电力线载波调制通信技术的原理，结合忆阻器和高通滤波器，配置了通频带可控的忆阻带通滤波器，以实现通信过程中的频率分割和选取功能，参考图3所示的忆阻带通滤波器的结构图。通过把信号调制到忆阻带通滤波器的通频带内，实现方向滤波器的选择功能，可以滤除信号传输中的干扰信号，包括井下的马达开关干扰等。

在示例性的实施例中，通过信号隔离单元11可以得到滤波后的解调信号，并发送至信号测控单元12。信号测控单元12包括无限距离传感器、电机、注水器等多个部分。

井下注水的开度由电机开关直接地进行控制，因此，为了精确地对注水开度进行控制，参考图4所示的传感器配置的示意图，本公开将无线距离传感器配置在电机的其中一侧的导轨固定座上，以检测电机的直线滑台与导轨固定座的直线距离，将电机部件的线性位移对应于流量开度，从而进行准确的开度监测及控制。并且，无限距离传感器可以对井下的温度、压力等环境信息进行采集，得到监测信息，并将监测信息转换为可传输的电信号。

通过地面测控模块与远程控制模块对井下信号测控单元的远程的注水控制，实现了智能精准化的井下注水作业。

下面通过实施例对数据从井下向地面的传输过程进行说明。

在示例性的实施例中，上述无限距离传感器将采集到的监测信息以及开度信息等转换为电信号后，将电信号发送至信号隔离单元11。同样的，信号隔离单元11将电信号进行滤波处理，得到滤波后的电信号，并发送至信号传输单元10。信号传输单元10对滤波后的电信号进行调制，得到调制信号，并将调制信号通过单芯电缆106发送至信号中继模块105。信号中继模块105将放大后的调制信号发送至井口控制模块102。井口控制模块102通过信号处理单元对调制信号进行解调处理，即可得到原始的监测信息以及开度信息，并通过信息发送单元发送至地面测控模块101。地面测控模块101接收到监测信息以及开度信息后，可以通过显示单元对信息进行显示，并通过发送单元将信息发送至远程控制单元104。远程控制单元104可以将井下的监测信息及开度信息显示在屏幕上，从而实现对注水作业的实时监控。

在上述实施例中，对于多个井下控制模块，信号传输过程与方法均相同。并且通过使用自适应OFDM技术，可以避免多个井下控制模块传输信号时信号的互相干扰，信号中继模块还可以进一步地增强信号传输的效果。实现了信号采集、信号检测、信号传输、信号增强、干扰滤除以及远程监控智能一体化，为井下注水作业提供了安全可靠的实现装置。

下述为本公开方法实施例，可以用于执行本公开装置实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

其中，图5示出了根据本公开一示例性的实施例中井下注水方法的流程图，包括S501-S504。

在S501中，将信号由地面测控模块传输至井口控制模块，信号为：注水开度控制信号；

在S502中，通过单芯电缆，将传输至井口控制模块的信号传输至井下控制模块；

在S503中，通过忆阻器和高通滤波器对信号进行滤波处理，以滤除信号中的干扰信号；

在S504中，根据滤波处理后的信号对注水开度进行控制；其中，单芯电缆为井下控制模块进行供电；井口控制模块与井下控制模块的信息传输过程采用自适应正交频分多路复用技术。

需要说明的是，上述实施例提供的井下注水方法在执行时，与上述数据从地面向井下的传输过程的实施例相同，在此不再赘述。另外，上述实施例提供的井下注水装置与井下注水方法实施例属于同一构思，因此对于本公开方法实施例中未披露的细节，请参照本公开上述的井下注水装置的实施例，这里不再赘述。

上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本公开中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或顺序；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本公开的限制。

以上上述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，依本公开权利要求所作的等同变化，仍属本公开所涵盖的范围。