具体实施方式

下面将参照本发明的实施例来进行详细说明，在附图中显示了实施例的例子。应当理解的是，只要可行，那么就可在附图中使用相似或相同的附图标记，并且它们可指示相似或相同的元件。

附图仅为了说明了显示了本发明的实施例。本领域的技术人员应当能够从以下描述中容易地理解，在不背离本发明的一般原理的情况下存在替代实施例。

石油钻井系统可包括随钻测井(LWD)仪器或系统，其具有可测量地层的压力、伽马射线、电阻率、声波、孔隙度和密度特性以及与地层相关的其他测量参数的地层评价工具。这些评价工具可以包括设置在组合钻柱中的磁共振成像和地层测试工具。这些地层评价工具还包括具有较高分辨率成像的岩石物理和地质导向能力，以及前视传感器。

石油钻探系统还可以包括随钻测量(MWD)系统，其例如可包含用于测量地层特性(例如，电阻率、天然伽马射线、孔隙度)、井眼几何形状(倾角、方位角)、钻探系统定向(工具面)以及钻井的钻探过程的机械特性的勘测工具。MWD仪器或系统可测量井眼轨迹，提供用于定向控制的磁性或重力工具面，以及可将数据作为压力波通过钻杆向上脉冲输送的遥测系统。MWD测量系统的示例可使用泥浆脉冲或电磁遥测。MWD技术勘测既可以用作带有可操纵式井下钻具组合(BHA)的定向勘测，也可用于替代旋转钻进时的磁性多点勘测。LWD和MWD系统都享有这种与地表通信的模式，并可结合为钻井总成中的一个管柱，即，钻柱。

图1示出了根据本发明中的一个实施例的在井场处的石油钻探系统的示意图。图1中的钻探系统100具有地表上的井架1，其显示为在陆地上。然而，钻探系统100也可位于诸如水的任何其他表面上。方钻杆2将钻柱3驱动到井眼5中。钻柱3的下部为井下钻具组合(BHA)4，其包括其中安装有MWD系统(MWD总成)9的非磁性钻铤8、LWD仪器10、井下马达11、近钻头测量短节7、钻头6等。在钻探工作期间，钻探系统100可以旋转模式工作，其中钻柱3从地表处通过转盘或游动滑车中的马达(即，顶部驱动器)而旋转。钻探系统100还可以滑动模式工作，其中钻柱3不从地表处旋转，而是由井下马达11驱动以使井下钻头旋转。钻井泥浆从地表处通过钻柱3而被泵送至钻头6处，并注入到钻柱3与井壁之间的环空内。钻井泥浆将钻屑从井中带到地表。

在一个或多个实施例中，MWD系统(MWD总成)9可包括脉冲短节、脉冲驱动短节、电池短节、中央存储单元、主板、电源短节、定向模块短节，以及其他传感器板。在某些实施例中，这些器件中的某一些可位于BHA 4的其他区域内。

非磁性钻铤8具有MWD系统9，其包括用于测量倾斜度、方位角、井眼轨迹等的工具组合。在非磁性钻铤8或钻柱3中的其他位置还可包括LWD仪器10，例如中子孔隙度测量工具和密度测量工具，其用于确定诸如孔隙率和密度的地层特性。该仪器可以电气式或无线式耦合在一起，由电池组或被钻井泥浆驱动的发电机供电。所采集的所有信息都可通过泥浆脉冲遥测系统、电磁传输或其他通信系统而传输到地表。

测量短节7可设置在井下马达11与钻头6之间，用于测量地层电阻率、伽马射线及井眼轨迹。数据可通过嵌入在井下马达11中的线缆而传输至MWD或其他通信器件。井下马达11可连接到表面处可调整1°至3°、优选地高达4°的弯曲壳体。由于弯曲壳体的略微弯曲，钻头6可钻出曲线轨迹。

图2显示了根据一个实施例的钻井工具的一部分的示意图。图2显示了根据一个实施例的钻柱3的BHA4的一部分的示例。BHA包括井下马达210(其为图1中的井下马达11的一个示例)、万向接头(即，U型接头)总成220、配合在U型接头连接杆222上的测量短节240(其为图1中的测量短节7的一个示例)，以及驱动轴总成230。万向接头总成220包括邻近井下马达210的上部U型接头221、远离井下马达210的下部U型接头223，以及连接在上部U型接头与下部U型接头之间的U型接头连接杆222。驱动轴总成230具有管型的驱动轴234，其具有耦接到弯曲壳体231的近端，以及适用于固定钻头(未在图2中示出)的作为母扣235的远端。在驱动轴234与轴承壳体232之间设置有推力轴承233。

钻井泥浆被泵送通过井下马达210，以导致马达214的旋转运动，该旋转运动通过U型接头总成220而传递至驱动轴总成230。安装在轴总成230中的母扣235中的钻头(未在图2中示出)由此而被驱动旋转。轴总成230还承载因钻进而产生的轴向和径向推力。测量短节240像套筒一样配合在U型接头连接杆222上。测量短节240与钻井总成一起旋转，并且同时测量地层信息和井眼轨迹等。

井下马达210可以是容积式马达(PDM)、莫诺式马达、涡轮机，或本领域中已知的其他适当的马达。如图2所示，井下马达210具有放泄阀总成211以及防掉总成212。放泄阀总成211具有打开位置和关闭位置。当井下马达211关闭时，旁通阀打开，从而泥浆可排入到井眼中的环空内。另外，当钻井泥浆的流速和压力到达某一预定值时，旁通阀关闭，从而钻井泥浆可流动通过井下马达210。防掉总成212也可称为保险栓组件，其可用于在马达连接失效时将井下马达210从井中取出。防掉总成212可导致泥浆压力快速升高，在连接失效时向地表警报连接失效。

如图2所示，测量短节240设置在位于上部U型接头221与下部U型接头223之间的U型接头连接杆222周围。在该实施例中，测量短节240为管状的，在其纵向方向上具有中空的中心部。U型接头连接杆222延伸穿过测量短节240的中空的中心部。上部U型接头221(位于U型接头连接杆222的近端上)耦接到马达214的远端，而下部U型接头223(位于U型接头连接杆222的远端上)耦接到驱动轴234的近端。定子连接件216用作为过渡连接件，以将测量短节240与井下马达210耦接在一起。定子连接件216的上部近端耦接到井下马达210的定子213，而其远端连接到测量短节240的上部螺纹连接部。测量短节240的下部螺纹连接部连接到弯曲壳体231。测量短节240的长度可根据其所容纳的仪器而变化。U型接头连接杆222的长度与定子连接件216的长度可根据测量短节240的长度而变化，反之亦然。

通过测量短节240所采集的数据发送至位于井下马达210之上的MWD系统(MWD总成)9，并从那里输送至地表。测量短节集成了用于检测伽马射线、电阻率和地层密度的模块。测量是定向的或方位角的，因此数据可以更好地逐段反映井眼段附近的地层特性。由于通常使用磁通门磁力计来获得井眼的方位角测量值，因此测量会受到工具周围的电磁场的干扰。

如上文所述，测量短节240可包括用于测量电阻率、伽马射线和井眼轨迹(例如，井眼倾斜度)的传感器和电路。另外，测量短节240可由安装在测量短节240自身中或位于井下马达210上方的电池组供电，或者由受到钻井泥浆驱动的涡轮发电机所产生的功率供电。因此，在测量短节240与井下马达210上方的仪器之间设置有用于数据通信和/或功率传输的信道。

在图2所示的实施例中，用于测量短节240的功率可由井下马达210上方的仪器供应。井下马达中的定子213具有一个或多个用于容纳电线/数据线缆的通道215，用于连接测量短节240与位于井下马达210上方的仪器(MWD工具，图2中未显示)。通道215可以是加工于定子213的表面中或者构造于定子213内的弹性体层中的信道。数据线缆允许稳定且快速的数据传输。

在一个实施例中，测量短节240还可具有无线通信模块，其与安装在井下马达210上方的相应模块进行通信，以在两个模块之间通过电磁信号建立数据通信。

如上文所述，测量短节240是图1中的钻柱3的井下钻具组合4中的测量短节7的一个示例。一个或多个传感器可安装在测量短节7中或井下钻具组合4的其他位置中，以用于测量和收集传感器数据。在一个或多个实施例中，传感器数据会被传输或提供至MWD总成，例如MWD总成9。

图3显示了根据一个实施例的井下钻具组合(BHA)4中的MWD系统(MWD总成)9的某些部件。图3显示了耦接到主板310的中央存储单元(CSU)300、定向模块320，以及一个或多个传感器板(例如，从第一传感器板至第N传感器板的多个传感器板，其中N为自然数(可数数))。例如，中央存储单元300耦接到第一传感器板330和第N传感器板340。传感器板可包括传感器板微控制单元(MCU)或中央处理单元(CPU)。传感器板上的各个传感器或与传感器板进行通信的传感器也可具有微控制器单元或中央处理单元。

主板310是MWD系统9的核心。主板310具有主板微控制器单元(MCU)以及用于与其他传感器通信的各种内部总线和外部总线。主板MCU可以是固件。主板MCU可以控制一个或多个包括一个或多个传感器的传感器板，以用于感测数据。

定向模块320可具有用于提供有关钻柱3的状态和方向的信息的部件。例如，定向模块320可具有一个或多个定向传感器、一个或多个加速度计、一个或多个磁力计，以及一个或多个温度传感器。定向模块320可以配备有MCU，或者可以依赖于主板310的MCU。

中央存储单元300可以是通用存储板，而不是主板310上的外部闪存。中央存储单元(CSU)300具有许多优点。例如，在传统的MWD系统中，用于存储传感器数据的外部存储器通常通过焊接而安装在主板上。这可能会在传统的MWD系统中的主电路板的制造或实际使用过程中损坏主板。中央存储单元(CSU)300是未安装到主板上的单独的板，这会降低损坏主板的可能性以及破坏中央存储单元(CSU)300上的传感器数据的存储的可能性。此外，由于中央存储单元(CSU)300是一块板，所以通过接触中央存储单元(CSU)300并将其牢固地插入(或以其他方式连接)到MWD系统，可以相对容易地连接到MWD系统，而不会损坏中央存储单元(CSU)300的板或MWD系统。另外，中央存储单元300具有中央存储单元(CSU)微控制器单元，其不受主板310上的主板微控制器单元(MCU)的控制。CSU微控制器单元可以不受任何其他控制器或任何其他板的控制。CSU微控制器单元可以是固件。此外，中央存储单元300具有很大的存储容量，其可以包括一个或多个存储器件，例如安全数字(SD)卡、miniSD卡、microSD卡和/或其他存储器件(存储设备)。此外，中央存储单元300可以通过使用SD卡阵列、miniSD卡阵列、microSD卡阵列和/或一个或多个存储器件阵列而具有更大的存储容量。

另外，中央存储单元300可从MWD系统9中拆卸下来。因此，整个MWD总成9不必从钻柱3的底部钻具组合(BHA)4中拆卸下来。另外，一个或多个存储器件(存储设备)中的每一个均是可拆卸的(例如，插入/拔出)。此外，通过将中央存储单元300附接到一个或多个内部总线，中央存储单元300可以记录传感器数据。中央存储单元300可以存储(记录)由诸如第一传感器板330之类的其他传感器板接收或提供的传感器数据。中央存储单元300和中央存储单元300上的存储器件的可拆卸性能避免拆卸或使用整个MWD系统9来将传感器数据从中央存储单元300的一个或多个存储器件传输到另一存储器或计算设备，以进行进一步处理或检索。另外，中央存储单元300和中央存储单元300上的存储器件的可拆卸性还能避免使用主板310来将传感器数据从MWD系统9传输到另一存储器或计算设备。例如，如果主板310损坏或以任何方式发生故障，那么主板310的这种损坏或故障不会对传感器数据从中央存储单元(CSU)300到另一存储器或计算设备的传输产生影响。主板310不参与传感器数据从中央存储单元(CSU)300到另一存储器或计算机设备(例如，个人计算机)以进行进一步处理或检索的传输。

如上所述，中央存储单元300耦接到从第一传感器板到第N传感器板的多个传感器板，其中N是自然数(可数数)。例如，在图3中，中央存储单元300耦合到第一传感器板330和第N传感器板340。每个传感器板可包括一个或多个传感器，以通过传感器收集传感器数据。这些传感器可以测量和/或检测传感器所设计用来检测的任何内容。在一些实施例中，一个或多个传感器可以在内部公共总线上周期性地输出传感器数据。该中央存储单元300可以连接到内部总线。或者，在一些实施例中，主板MCU可以将采集命令发送到一个或多个传感器板，以通过内部总线来测量、检测和/或收集传感器数据。采集命令可以包括一个或多个识别符，以识别一个或多个传感器。内部总线的一个示例为控制区域网络(CAN)总线。主板MCU的采集命令还可以指示一个或多个传感器在内部总线上输出传感器数据。中央存储单元300可以通过相同的内部总线而耦合到一个或多个传感器板。不论传感器数据如何输出到内部总线，中央存储单元300都可以从内部总线检索或接收传感器数据。内部总线的示例可以包括CAN总线、Q总线或串行总线(例如，推荐标准(RS)232串行总线)。中央存储单元300可以是用于记录传感器数据的数据记录器。另外，中央存储单元300可以保存其他类型的数据，例如通信数据。

图4示出了根据一个实施例的中央存储单元400的示例的示意图。图4中的中央存储单元400为图3中的中央存储单元300的一个示例。中央存储单元400包括总线适配器410、微控制器单元(MCU)420和一个安全数字(SD)卡430。一个SD卡可以存储500GB或更多的传感器数据。总线适配器410可以将中央存储单元400耦合到一个或多个总线，这些总线耦合到一个或多个传感器板上的一个或多个传感器。该一个或多个总线也可以被称为内部总线，或者可以被称为一个或多个内部总线。总线适配器410可以根据需要由MCU 420中的固件驱动器和总线控制器芯片来实现。总线适配器410从一个或多个总线处接收传感器数据，或使用一个或多个总线从一个或多个传感器板上的一个或多个传感器处检索传感器数据。MCU420从总线适配器410处接收传感器数据或从总线适配器410处检索传感器数据。

MCU 420可以通过可以形成总线的多条线(例如，电线)耦合到SD卡430。这些线也可以称为连接器。在一些实施例中，例如在图4所示的实施例中，MCU420可以通过串行外围接口(SPI)总线耦合到SD卡430，该SPI总线可以是四线总线(第一连接器至第四连接器或第一线至第四线)。称为SPI CLK的一条线(第一线)可以将来自MCU 420的串行时钟信号提供给SD卡430。SPI CLK(第一线)也可以称为SCK，以表示串行时钟。SPI总线还可包括两条数据线(第二线和第三线)。这两条数据线输出或提供传感器数据，这些数据可以存储(记录)在SD卡430中。第二线也可以称为SPI MISO(串行外围接口主机输入/从机输出)。第三线可以称为SPI MOSI(串行外围接口主机输出/从机输入)。称为SPI CS(串行外围接口芯片选择)的另一条线可以将来自MCU 420的启用信号或禁用信号提供到SD卡430。SPI CS线也可以称为选择线(第四线)。SPI CS线也可以称为SPI SS，以表示从选择线。在MCU 420与SD卡之间的通信关系中，MCU 420称为主机，而SD卡430称为从机。

MCU 420可以将SPI CLK线上的串行时钟信号输出到SD卡430。MCU 420可以提供或输出存储在SD卡430中的传感器数据。可在SPI CS线上输出或提供启用信号或禁用信号(选择信号或不选择信号)。由MCU 420从总线适配器410处获取的传感器数据可被输出到MCU420的SPI MISO线和SPI MOSI线，或从MCU 420的SPI MISO线和SPI MOSI线处读取。如果在SPI CS线上输出或提供启用信号，那么可以通过SPI MISO线和SPI MOSI线来接收传感器数据，或者可以使用SPI MISO线和SPI MOSI线来读取传感器数据。此后，可以将传感器数据存储(记录)在SD卡430中。由此，在如图4所示的实施例中，可拆卸的SD卡430可以存储(记录)由位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器所收集的传感器数据。可以将可拆卸的SD卡430拆卸下来，并且可以传输和/或检索传感器数据，以通过另一计算设备来进一步存储或处理传感器数据。

图5示出了根据一个实施例的中央存储单元500的示意图。图5中的中央存储单元500为图3中的中央存储单元300的一个示例。中央存储单元500包括总线适配器510、微控制器单元(MCU)520、二进制解码器530、第一安全数字(SD)卡540和第二SD卡550。一个SD卡可以存储500GB或以上的传感器数据。第一SD卡540和第二SD卡550可以是可拆卸的。中央存储单元500也可以是可拆卸的。

总线适配器510可以将中央存储单元500耦合到一个或多个总线，该一个或多个总线耦合到位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器。一个或多个总线也可以被称为内部总线，或称为一个或多个内部总线。总线适配器510可以根据需要由MCU 520中的固件驱动器和总线控制器芯片来实现。总线适配器510从一条或多条总线处接收传感器数据，或使用一条或多条总线从位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器处检索传感器数据。MCU 520从总线适配器510处接收传感器数据，或从总线适配器510处检索传感器数据。

在图5所示的示例性实施例中，MCU 520可以通过形成总线的多条线(例如，电线)耦合到第一SD卡540和第二SD卡550。该多条线也可以称为连接器。在一些实施例中，例如在图5所示的实施例中，MCU 520可以通过四线串行外围接口(SPI)总线中的线而耦合到SD卡540和SD卡550，该SPI线可以是四线总线(第一连接器至第四连接器或第一线至第四线)。更具体地，称为SPI CLK的一条线(第一线)可以将来自MCU 520的串行时钟信号提供给SD卡540和550。SPI CLK(第一线)也可以称为SCK，以表示串行时钟。SPI总线还可包括两条数据线(第二线和第三线)。这两条数据线输出或提供传感器数据。第二线可以称为SPI MISO(串行外围接口主机输入/从机输出)。第三线可以称为SPI MOSI(串行外围接口主机输出/从机输入)。在MCU 520与SD卡540和SD卡550之间的通信关系中，MCU 520被称为主机，而SD卡540和SD卡550均被称为从机。

在图5所示的示例性实施例中，SPI总线的第四线可以耦合到MCU 520，该MCU 520又耦合到二进制解码器530。第四线可以被称为识别位线。二进制解码器530可以是1-2二进制解码器，其接收识别位线上的表示为SD ID BIT的信号。二进制解码器530可以通过第一SPI CS线耦合到第一SD卡540(SD 0)，通过第二SPI CS线耦合到第二SD卡550(SD 1)。“CS”可以表示芯片选择，并且也可以被称为“SS”，以表示从机选择。识别位线上的信号可以显示为高信号或低信号。由识别位线所输出或提供的高信号或低信号是从MCU 520到二进制解码器530的命令或指令，二进制解码器530使用该命令或指令来选择(启用或禁用)第一SD卡540或第二SD卡550。因此，MCU还通过二进制解码器530耦合到第一SD卡540和第二SD卡550。

通过使用第四线(识别位线)，MCU 520可以命令或指示二进制解码器530将启用信号放到第一SPI CS线上，将禁用信号放到第二SPI CS线上，从而可以由第一SD卡540从两条数据线SPI MISO和SPI MOSI处接收或检索传感器数据。由此，第一SD卡540可以将传感器数据存储在第一SD卡540中。通过使用第四线，MCU 520也可以命令或者指示二进制解码器530将禁用信号放到第一SPI CS线上，将启用信号放到第二SPI CS线上，从而可以由第二SD卡550从两条数据线SPI MISO和SPI MOSI处接收或检索传感器数据。由此，第二SD卡550可以将传感器数据存储在第二SD卡550中。

在一些实施例中，MCU 520可通过在第四线上给二进制解码器530的指令而将一种或多种类型的传感器数据存储在第一SD卡540上，将一种或多种其他类型的传感器数据存储在第二SD卡550上。可以基于由MCU 520获取并分析的识别符来识别传感器数据的类型。

在一些实施例中，当第一SD卡540已经存储了最大数量的传感器数据或者第一SD卡540不可用(例如，已损坏或拆卸)时，MCU 520可以选择第二SD卡550来存储传感器数据。在一些实施例中，当第二SD卡550已经存储了最大数量的传感器数据或者第二SD卡550不可用(例如，已损坏或移除)时，MCU520可以选择第一SD卡540来存储传感器数据。在一些实施例中，MCU 520可以选择第一SD卡540来存储传感器数据，直到存储了可以存储在第一SD卡540上的最大数量的传感器数据。当第一SD卡540已经存储了尽可能多的传感器数据时，MCU520可以选择第二SD卡550来存储另外的传感器数据。

在一些实施例中，MCU 520可以在SPI CLK线上向第一SD卡540和第二SD卡550输出串行时钟信号。MCU520还可以提供或输出供由第一SD卡540和第二SD卡550中的至少一个来存储的传感器数据。然而，必须选择第一SD卡540和/或第二SD卡550来存储传感器数据。如上文所述，二进制解码器530可以通过第一SPI CS线耦合到第一SD卡540(SD 0卡)，通过第二SPI CS线耦合到第二SD卡540(SD 1卡)。通过第一SPI CS线上的启用信号来选择第一SD卡540。通过第二SPI CS线上的启用信号来选择第二SD卡550。当选择了一个或多个SD卡时，该一个或多个SD卡可以接收或检索SPI CLK线上的时钟信号以及来自两条数据线SPI MISO和SPI MOSI的用于存储在一个或多个SD卡中的传感器数据。此后，可以将传感器数据存储(记录)在第一SD卡540和第二SD卡550中的一个或多个中。在如图5所示的实施例中，一个或多个可拆卸的SD卡540和550存储(记录)由位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器所收集的传感器数据。可以拆卸该一个或多个可拆卸的SD卡540和550，并且可以转移和/或检索存储在一个或多个可拆卸的SD卡540和550上的传感器数据，以由另一计算设备进一步存储或处理传感器数据。

图6示出了根据一个实施例的中央存储单元600的示意图。图6中的中央存储单元600是图3中的中央存储单元300的一个示例。中央存储单元600包括总线适配器610、微控制器单元(MCU)620、二进制解码器630、第一安全数字(SD)卡640(SD 00卡)、第二SD卡650(SD01卡)、第三SD卡660(SD 10卡)和第四SD卡670(SC 11卡)。一张SD卡可以存储500GB或更多的传感器数据。第一SD卡640、第二SD卡650、第三SD卡660和第四SD卡670可以是可拆卸的。中央存储单元600可以是可拆卸的。

总线适配器610可以将中央存储单元600耦合到一个或多个总线，该一个或多个总线耦合到位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器。一个或多个总线也可以被称为内部总线，或者可以被称为一个或多个内部总线。总线适配器610可以根据需要由MCU 620中的固件驱动器和总线控制器芯片来实现。总线适配器610从一条或多条总线处接收传感器数据，或使用一条或多条总线从位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器处检索传感器数据。MCU 620从总线适配器610处接收传感器数据，或从总线适配器610处检索传感器数据。

在图6所示的示例性实施例中，MCU 620可以通过形成总线的多条线(例如，电线)耦合到第一SD卡640、第二SD卡650、第三SD卡660和第四SD卡670。该多条线也可以称为连接器。在一些实施例中，例如在图6中所示的实施例中，MCU 620可以通过串行外围接口(SPI)总线中的线耦合到第一SD卡640、第二SD卡650、第三SD卡660和第四SD卡670。更具体地说，称为SPI CLK的一条线(第一线)可以将来自MCU 620的串行时钟信号提供给SD卡640-670。SPI CLK(第一线)也可以称为SCK，以表示串行时钟。SPI总线还可包括两条数据线(第二线和第三线)。两条数据线输出或提供传感器数据。第二线也可以称为SPI MISO(串行外围接口主机输入/从机输出)。第三线也可以称为SPI MOSI(串行外围接口主机输出/从机输入)。在MCU 620与SD卡640-670之间的通信关系中，MCU 620被称为主机，而SD卡640-670均被称为从机。

在图6所示的示例性实施例中，第四线和第五线可以将MCU 620耦合到二进制解码器630。第四线可以被称为识别位线0(SD ID BIT-0或第一识别位线)，第五线可以被称为识别位线1(SD ID BIT-1或第二识别位线)。二进制解码器630可以是2-4二进制解码器，其接收第一识别位线上的一个信号，以及第二识别位线上的另一信号。二进制解码器630可以通过第一SPI CS线耦合到第一SD卡640(SD 00)，通过第二SPI CS线耦合到第二SD卡650(SD01)，通过第三SPI CS线耦合到第三SD卡660(SD 10)，通过第四SPI CS线耦合到第四SD卡670(SD 11)。“CS”可以表示芯片选择，并且也可以被称为“SS”，以表示从机选择。

通过使用第四线(第一识别位线)和第五线(第二识别位线)，MCU 620可以命令或指示二进制解码器630将启用信号放到第一SPI CS线上，将禁用信号放到第二SPI CS线、第三SPI CS线和第四SPI CS线上，使得第一SD卡640可以从两条数据线SPI MISO和SPI MOSI处接收或检索传感器数据。由此，第一SD卡640可以将传感器数据存储在第一SD卡640中。通过使用第四线和第五线，MCU 620还可以命令或指示二进制解码器630将启用信号或禁用信号放到第一SPI CS线到第四SPI CS线中的任一个上，以使任何SD卡均可根据SPI CLK线上的时钟信号使用两条数据线SPI MISO和SPI MOSI来获取和存储(记录)传感器数据。

在一些实施例中，MCU 620可以通过第四线和第五线上的到二进制解码器630的命令和/或指令来将一种或多种类型的传感器数据存储到SD卡640-670中的一个或多个所选的SD卡中。可以基于由MCU 620获取并分析的识别符来识别传感器数据的类型。基于由二进制解码器630获取的命令和/或指令，该二进制解码器630选择第一SD卡至第四SD卡640-670中的一个或多个。

更具体地，在一些实施例中，MCU 620可以将SPI CLK线上的串行时钟信号输出到第一SD卡至第四SD卡640-670。MCU 620还可以提供或输出传感器数据，以供第一SD卡至第四SD卡640-670中的至少一个来存储。然而，第一SD卡640至第四SD卡670均必须经过选择来存储传感器数据。如上文所述，二进制解码器630从MCU 620处接收关于选择SD卡来存储(记录)传感器数据的命令和/或指令。二进制解码器630可以通过第一SPI CS线耦合到第一SD卡640(SD 00)，通过第二SPI CS线耦合到第二SD卡650(SD 01)，通过第三SPI CS线耦合到第三SD卡660(SD 10)，通过第四SPI CS线耦合到第四SD卡670(SD11)。通过第一SPI CS线上的启用信号来选择第一SD卡640。通过第二SPI CS线上的启用信号来选择第二SD卡650。通过第三SPI CS线上的启用信号来选择第三SD卡660。通过第四SPI CS线上的启用信号来选择第四SD卡670。

当选择了一个或多个SD卡时，该一个或多个SD卡可以接收或检索SPI CLK线上的时钟信号，以及来自两条数据线SPI MISO和SPI MOSI的用于存储该在一个或多个SD卡中的传感器数据。此后，可以将传感器数据存储(记录)在第一SD卡640、第二SD卡650、第三SD卡660和第四SD卡670中的一个或多个内。由此，在如图6所示的实施例中，一个或多个可拆卸的SD卡640和650存储(记录)由位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器所收集的传感器数据。可以拆卸该一个或多个可拆卸的SD卡640-670，并且可以传输和/或检索存储在该一个或多个可拆卸的SD卡640-670上的传感器数据，以由另一计算设备进一步存储或处理传感器数据。

图7示出了根据一个实施例的中央存储单元700的示意图。图7中的中央存储单元700是图3中的中央存储单元300的一个示例。中央存储单元700包括总线适配器710、微控制器单元(MCU)720、二进制解码器730、安全数字(SD)00卡740、SD 0m卡750、SD n0卡760和SDnm卡770。参考字母“n”可以是自然数(可数数)，参考字母“m”可以是自然数(可数数)。在该实施例中，可以存在SD卡的n乘m阵列。该阵列中SD卡的总数是n和m的乘积。一张SD卡可以存储500GB或更多的传感器数据。

总线适配器710可以将中央存储单元700耦合到一个或多个总线，该一个或多个总线耦合到位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器。一个或多个总线也可以被称为内部总线，或者可以被称为一个或多个内部总线。总线适配器710可以根据需要由MCU 720中的固件驱动器和总线控制器芯片来实现。总线适配器710从一条或多条总线处接收传感器数据，或使用一条或多条总线从位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器处检索传感器数据。MCU 720从总线适配器710处接收传感器数据，或从总线适配器710处检索传感器数据。

在图7所示的示例性实施例中，MCU 720可以耦合到SD卡的n×m阵列中的各个SD卡，这些SD卡可以包括SD 00卡740、SD 0m卡750、SD n0卡760和SD nm卡770。MCU 720可以通过形成总线的多条线耦合到SD卡的n×m阵列中的各个SD卡。该多条线也可以称为连接器。在一些实施例中，诸如在图7中所示的示例性实施例中，MCI 720可以通过串行总线中的线耦合到SD卡。更具体地说，被称为SPI CLK的一条线(第一线)可以将来自MCU 720的串行时钟信号供应到由附图标记740所表示的SD 00卡到由附图标记770所表示的SD nm卡的SD卡处。SPI CLK(第一线)也可以称为SCK，以表示串行时钟。SPI总线还可包括两条数据线(第二线和第三线)。这两条数据线输出或提供传感器数据。第二线可以称为SPI MISO(串行外围接口主机输入/从机输出)。第三线可以称为SPI MOSI(串行外围接口主机输出/从机输入)。在MCU 720与SD卡阵列之间的通信关系中，MCU 720被称为主机，SD卡的n×m阵列中的各个SD卡被称为从机。

在图7所示的示例性实施例中，另外的线可以将MCU 720耦合到nm二进制解码器730。该另外的线一般可以被称为识别位线，因为识别位线可以将信号携带到nm二进制解码器730。这些信号可以是命令和/或指令，以命令nm二进制解码器730选择或不选择SD卡阵列中的一个或多个SD卡。当选择了一个SD卡时，该SD卡可以根据SPI CLK上传输的时钟信号从两条数据线SPI MISO和SPI MOSI处接收或检索数据。如图7所示，第一识别位线可以被表示为SD ID BIT-0，第二识别位线可以被表示为SD ID BIT-1。每条识别位线都可以由自然数(可数数)标识，直到最后一条识别位线被标识为SD ID BIT-n。从识别位线处接收或检索识别位线上的信号，以通过在一条不同的线上发送信号来教导n×m SD卡阵列中的SD卡，从而指示或命令nm二进制解码器730选择或不选择n×m SD卡阵列中的各个SD卡。或者，nm二进制解码器730可以通过允许每个SD卡从nm二进制解码器730处检索选择或不选择信号来选择或不选择n×m SD卡阵列中的各个SD卡。将nm二进制解码器耦合到n×m SD卡阵列中的一个SD卡的线由SPI CS(串行外围接口芯片选择)表示，从而nm二进制解码器730可以选择和不选择n×m SD卡阵列中的每个SD卡。如上文所述，该选择基于通过使用识别位线从MCU720处得到的一个或多个命令或指令。

在一些实施例中，MCU 720可以通过发送命令和/或指令或提供命令和/或指令到二进制解码器730来将一种或多种类型的传感器数据存储到从n×m SD卡阵列中的多个SD卡中选择的一个或多个SD卡上。可以基于由MCU 720获取并分析的识别符来识别传感器数据的类型。基于由二进制解码器730所获取的命令和/或指令，二进制解码器730选择SD卡的n×m阵列中的一个或多个SD卡。

在一些实施例中，当选择了一个或多个SD卡时，该一个或多个SD卡可以接收或检索SPI CLK线上的时钟信号，以及来自两条数据线SPI MISO和SPI MOSI的用于存储在该一个或多个SD卡中的传感器数据。此后，可以将传感器数据存储(记录)在SD卡阵列中的n×m个SD卡中的一个或多个内。因此，在图7所示的实施例中，一个或多个可拆卸的SD卡存储(记录)由位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器所收集的传感器数据。可以拆卸一个或多个可拆卸的SD卡，并且可以传输和/或检索存储在该一个或多个可拆卸的SD卡上的传感器数据，以由另一计算设备进一步存储或处理传感器数据。

图8示出了根据一个实施例的从一个或多个传感器处收集传感器数据并存储所收集的传感器数据以进行检索和进一步处理的过程的流程图。如上文中关于图3所述，主板310是MWD系统9的核心。主板310具有主板微控制器单元(MCU)以及与传感器通信的各种内部总线和外部总线。主板MCU可以是固件。主板MCU可以控制一个或多个包括一个或多个传感器的传感器板，以感测数据。图3示出了第一传感器板330至第N传感器板340，它们都可以耦合到主板310并且由主板MCU所控制。如上文所述，“N”可以是自然数(可数数)。在步骤800中，当一个或多个传感器板接收到来自主板MCU的一个或多个命令或指令时，打开位于一个或多个传感器板上的一个或多个传感器，以感测数据。当传感器板接收到命令或指令时，可以命令或指示传感器来感测数据。或者，在步骤800中，通过由一个或多个传感器板从将该一个或多个传感器板耦合到主板MCU的一条或多条线或总线处检索到一个或多个命令或指令来使一个或多个传感器打开。当传感器板检索到命令或指令时，可以命令或指示传感器来感测数据。

在步骤810中，用于感测数据的一个或多个传感器将传感器数据提供给一个或多个传感器板，以进行数据收集。用于收集数据的一个或多个传感器板可以周期性地将收集到的数据输出到一条或多条线或总线上，该一条或多条线或总线将一个或多个传感器板耦合到中央存储单元300。或者，用于收集数据的一个或多个传感器板可以周期性地提供收集到的数据，以用于使用一条或多条线或总线来进行检索。该一条或多条线或总线可以将一个或多个传感器板耦合到中央存储单元300。

或者，在步骤810中，用于感测数据的一个或多个传感器将传感器数据提供给一个或多个传感器板，以进行数据收集。根据来自主板310或中央存储单元300的请求，用于收集数据的该一个或多个传感器板可将收集到的数据输出到与中央存储单元300耦合的一条或多条线或总线上。或者，根据来自主板310或中央存储单元300的请求，用于收集数据的该一个或多个传感器板可以将供中央存储单元300检索的所收集到的数据提供到与中央存储单元300耦合的一条或多条线或总线上。

如上文所述，中央存储单元300可以是通用存储板，而不是主板310上的外部闪存。中央存储单元(CSU)300具有许多优点。例如，中央存储单元300具有中央存储单元(CSU)微控制器单元，其不受主板310上的主板微控制器单元(MCU)的控制。

在步骤820中，中央存储单元300从一条或多条线或总线上收集或检索传感器数据。在步骤830中，中央存储单元300存储传感器数据。在图4-7中示出了用于存储传感器数据的中央存储单元300的示例。在步骤840中，主板310的主板MCU确定一个或多个传感器是否继续感测数据。如果该一个或多个传感器不再感测数据，则操作结束，直到在步骤800中再次打开一个或多个传感器。如果一个或多个传感器继续感测数据，则在步骤810中继续收集传感器数据。

在本文中所描述的过程、功能、方法和/或装置中的软件可记录、存储或安装在一个或多个非暂时性计算机可读介质(计算机可读存储(记录)介质)中，其包括由计算机执行的程序指令(计算机可读指令)，以使得一个或多个处理器能执行(实施或运行)程序指令。介质还可以单独地或与程序指令结合地包括数据文件、数据结构等。介质和程序指令可以是专门设计和配置的，也可以是计算机软件领域的技术人员众所周知的且可用的。非暂时性计算机可读介质的示例包括：磁介质，例如硬盘、软盘和磁带；光学介质，例如CD ROM磁盘和DVD；磁光介质，例如光盘；以及专门配置为用于存储和执行程序指令的硬件设备，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的示例包括诸如由编译器之类产生的机器代码，以及包含可由计算机使用解译器执行的更高级别代码的文件。程序指令可以由一个或多个处理器执行。所描述的硬件设备可以配置为记录、存储或安装于一个或多个非暂时性计算机可读介质中的一个或多个软件模块，以便执行上述步骤和方法，反之亦然。另外，非暂时性计算机可读介质可分散在通过网络连接的计算机系统中，并且程序指令可以分散的方式来存储和执行。另外，计算机可读介质还可以包含在至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中。非暂时性计算机可读介质可包括诸如微控制器单元之类的硬件。ASIC可以是硬件的一个例子。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不背离本发明的精神或教导的情况下进行修改。本文所描述的实施例仅是示例性的，而不是限制性的。在本发明的范围内，方法、系统和装置的许多变化和修改是可能的。因此，保护范围不限于本文所描述的实施例，而是仅由权利要求书限定。权利要求的范围应包括权利要求的主题的所有等同物。