基于PIC18F87K90的随钻嵌入式处理单元
随钻测井技术是油气田勘探开发的关键技术之一，目前为几家国际性大公司所垄断。在国内随钻测井和相关的定向钻井服务市场上，国外技术占据主导地位，其中国内的海上市场则完全为国外技术所垄断。近年来，国内企业购置的国外随钻测井装备估计每年都需花费数亿元人民币，包括伽玛/电阻率/中子密度/MWD在内的随钻测井设备(井下仪器按每种2支配置)售价超过4000万元，不仅购置和维护成本高昂，而且受到技术和市场的双重限制，在相当程度上制约着我国油气资源、特别是海上油气田的勘探开发，也限制了国内相关企业的发展。随着我国深水油气资源勘探开发的展开，这个问题将愈显严重。
对于一个实际的遥测物理系统中，需要定义些参数，最小间隔时长(MIN_TIME)是指在数据编码中一个用于编码对应数值0的时间长度，如果一个间隔等于最小间隔时长，则这个间隔编码数据信息为0。由于噪音的存在，在井底下产生的压力信号不同于在地面上的压力信号，这里定义比特宽度(BIT_WIDTH)来校正传送的值，只要一个间隔的脉冲落在BW窗口内，认为无论偏移多少为一个有效的脉冲，实际脉冲位置与比特宽度内的理论脉冲位置值一致。
随钻嵌入式处理单元(以下简称EPU)同时承担多项采集测量处理任务和系统通讯任务，是整个随钻地面系统的核心中枢。现场的深度、泥浆压力、钩载、死绳和泵冲传感器信号进入进入EPU，经过安全隔离栅隔离、信号调理板调理之后，送入cRIO的数据采集卡，由FPGA对数据进行采集，得到的数据经过CPU处理后，通过LAN传送给上位机。同时，上位机通过cRIO的中转，通过RS485总线与司钻显示器和DBC中控进行通讯，驱动Bypass电磁阀，进行指令下传。系统架构如图3所示。
判断钻具是否挂在大钩上，先测量大钩的载荷，与设定的阈值进行比较，高于阈值认为是挂在大钩上，反之认为没有挂在大钩上，处于座卡状态。但在钻井过程中，会有各种震动产生，使测量得到的载荷也随之剧烈波动。当钻井深度较浅，钻具重量较轻时，阈值非常接近大钩空钩载荷，剧烈的波动很容易越过阈值造成误判。
为了消除震动的影响，需要对测量测到的钩载进行滤波。而滤波算法要求一方面有效滤除波动，另一方面具有很低的延迟，这两方面是一对矛盾关系。在综合了FIR、IIR、平均值滤波、中值滤波等算法的特点后，使用FPGA模块的相关滤波模块设计了一套有效的滤波算法，能够进行准确的深度测量。
在已经进行的地面循环试验、井下循环试验和实钻试验中，随钻嵌入式处理单元累计工作几百小时，成功验证了其可靠性和实时性。达到的性能指标主要有：
1、传输率：达到了3.0bps，为目前国内的同类技术的最高水平;
2、误码率：在试验过程中，解码的误码率在1%以下;
3、可靠性：在试验工作过程中，随钻嵌入式处理单元工作稳定，算法运行正常，没有出现系统崩溃的现象。
总结
经过试验验证，基于CompactRIO开发的随钻嵌入式处理单元已经初步达到了实用化的水平。
在整个处理单元开发过程中，快捷方便的LabVIEW图形化编程工具极大的解放了开发人员的精力，可以更专注于泥浆脉冲波形滤波解码算法和深度测量算法的开发。同时，CompactRIO坚固的结构和极高的可靠性也给人留下了深刻的印象。
