FR2608336A1

FR2608336A1 - Method of transmitting signals and device used for this transmission

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Publication number: FR2608336A1
Application number: FR8617263A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1988-06-17

Abstract

Method for the transmission of data and signals to an apparatus placed either in or on the ground, or placed in or on a solid or liquid medium, without using an electrical conductor and characterised by the use of at least two electric dipoles, one transmitting and the other receiving. By means of the transmitting dipole connected to a DC or AC voltage generator, signals are sent to a receiving dipole whose electrodes are placed on different equipotentials. This receiving dipole detects the current and transmits commands and signals to an apparatus to which it is connected. Method of changing over between transmitting dipole and receiving dipole in such a way that each apparatus sends and receives commands and signals provided each is connected to a voltage generator. Method of transmitting energy to an accumulator supplying or not supplying a voltage generator by using the method with the two dipoles.

Description

PROCEDE DE TRANSMISSION DE SIGNAUX ET DISPOSITIF UTILISE
POUR CETTE TRANSMISSION
La présente invention se rapporte a un procede de transmission de signaux a un appareil situe soit dans le sol soit sur le sol ou dans un autre milieu solide ou liquide. En particulier, la presente invention concerne un tel procede sans devoir faire appel a un conducteur électrique. La présente invention se rapporte egalement a un appareil approprie pour realiser le procede de l'invention.SIGNAL TRANSMISSION METHOD AND DEVICE USED
FOR THIS TRANSMISSION
The present invention relates to a method of transmitting signals to an apparatus located either in the ground or on the ground or in another solid or liquid medium. In particular, the present invention relates to such a process without having to use an electrical conductor. The present invention also relates to an apparatus suitable for carrying out the method of the invention.

I1 est actuellement difficile et généralement impossible d'envoyer des ordres a un appareil enfoui dans le sol ou meme situé a 1 extrémité d'un train de tiges de forage, a moins que cet appareil ne soit relie a la surface du sol par un conducteur electrique, ce qui n'est pas toujours souhaitable ou facile a realiser. It is currently difficult and generally impossible to send orders to a device buried in the ground or even located at one end of a drill string, unless this device is connected to the ground surface by a conductor electric, which is not always desirable or easy to achieve.

En prenant l'exemple du forage, les tiges sont vissées, toujours dans le meme sens, il est donc en pratique impossible de relier un appareil situe a 1' extrémité du train de tige a un operateur situé en surface, du fait de la torsion du fil, de la nécessité de l'enfiler dans le train de tige et de le faire sortir de la sondeuse en surface. Taking the example of drilling, the rods are screwed, always in the same direction, it is therefore in practice impossible to connect a device located at the end of the rod train to an operator located on the surface, due to the twist wire, the need to thread it through the drill string and out of the drill on the surface.

Afin de remedier a ces inconvénients, il a déja éte propose d'utiliser des procédés agissant par ultra-sons a intérieur de la boue de forage ; cependant ce type de procédé est relativement coûteux et n' est applicable qu'en forage a la boue ou a l'eau. Des procédés agissant par ondes électromagnétiques envoyées dans le sol ont également été proposes ; mais ces procédés sont limités par la faible pénétration dans le sol des ondes électromagnétiques, ce qui implique nécessairement des appareillages de fortes puissances si l'on veut transmettre a une profondeur raisonnable. In order to remedy these drawbacks, it has already been proposed to use methods acting by ultrasound inside the drilling mud; however, this type of process is relatively expensive and is only applicable in drilling with mud or water. Processes acting by electromagnetic waves sent into the ground have also been proposed; but these methods are limited by the low penetration into the ground of electromagnetic waves, which necessarily involves apparatus of high power if one wants to transmit at a reasonable depth.

Vu les nombreuses applications possibles, il serait souhaitable de pouvoir disposer d'un procédé et d'un appareillage capables de transmettre des signaux a des appareils enfouis ou non dans le sol et ce sans nécessiter de conducteur électrique. Given the many possible applications, it would be desirable to have a method and an apparatus capable of transmitting signals to devices buried or not in the ground and this without requiring an electrical conductor.

Le procede de la presente invention a pour but de remedier aux inconvénients mentionnes cidessus. The purpose of the process of the present invention is to remedy the drawbacks mentioned above.

La présente invention a pour objet un procede permettant de transmettre des signaux a un appareil enfoui ou non dans le sol sans utiliser de conducteur electrique entre l'appareil emetteur et l'appareil recepteur. The present invention relates to a method for transmitting signals to a device buried or not in the ground without using an electrical conductor between the transmitting device and the receiving device.

La presente invention a également pour objet un procédé de transmission de signaux utilisant les procédes utilises en géoélectrique continue ou bisse fréquence. The present invention also relates to a signal transmission method using the methods used in continuous or dual frequency geoelectric.

ta présente invention a également pour objet un tel procédé qui permet d'atteindre des appareils enfouis dans le sol a grande profondeur sans nécessiter l'utilisation de puissance importante. Your present invention also relates to such a method which makes it possible to reach devices buried in the ground at great depth without requiring the use of significant power.

La présente invention a également pour objet un procédé qui permette de transmettre de l'énergie électrique a un appareil enfoui dans le milieu. The present invention also relates to a method which makes it possible to transmit electrical energy to a device buried in the medium.

Le procede de la présente invention pour la transmission d'énergie électrique et de signaux a un appareil enfoui ou non dans le sol ou dans un milieu solide ou liquide sans utiliser de conducteur electrique entre les appareils de transmission, est caractérisé en ce qu'il consiste a - utiliser au moins deux dipoles électriques, l'un émetteur et relie a un generateur de tension continue ou alternative, et au moins un autre récepteur enfoui ou non dans le sol, et connecté å un appareil en attente d'un ordre. The method of the present invention for transmitting electrical energy and signals to an apparatus buried or not in the ground or in a solid or liquid medium without using an electrical conductor between the transmission apparatuses, is characterized in that it consists in - using at least two electric dipoles, one transmitter and connected to a DC or alternating voltage generator, and at least one other receiver buried or not in the ground, and connected to a device awaiting an order.

- envoyer au moyen du dipole emetteur, un courant electrique dans le milieu généré par le generateur de tension.- send by means of the transmitter dipole, an electric current in the medium generated by the voltage generator.

- detecter ce courant au moyen du dipôle récepteur.- detect this current by means of the receiver dipole.

- actionner au depart de ce dipole recepteur une commande électrique solidaire de l'appareil en attente d'ordres.- actuate at the start of this receiving dipole an electrical control integral with the device awaiting orders.

Be procédé de l'invention est egalement décrit a l'aide des Figures annexées, dans lesquelles
la Figure 1 représente une application du procédé de l'invention a la commande d'un appareil enfoui dans le sol, ou posé sur le sol,
la Figure 2 représente une application du procédé de l'invention å la commande d'un appareil situé au bout d'un train de tiges.The process of the invention is also described with the aid of the appended Figures, in which
FIG. 1 represents an application of the method of the invention to the control of an apparatus buried in the ground, or placed on the ground,
Figure 2 shows an application of the method of the invention to the control of an apparatus located at the end of a drill string.

la Figure 3 représente une réalisation du procédé de l'invention dans le cas d'un appareil pose sur le sol ou enfoui dans le sol. Figure 3 shows an embodiment of the method of the invention in the case of an apparatus placed on the ground or buried in the ground.

En se référant a la Figure 1, on utilise le procédé de l'invention pour transmettre des ordres a un appareil(2) enfoui dans le sol. Referring to Figure 1, the method of the invention is used to transmit orders to an apparatus (2) buried in the ground.

Au moyen de deux électrodes A et B, on constitue un dipôle émetteur (1). On le raccorde a un générateur de tension < 5) et avec ces moyens, on envoie un courant electrique dans le sol. Be champ de potentiel ainsi crée est detecte par deux électrodes P et Q montées en dipole, qui constituent le recepteur (2). Ces electrodes doivent etre disposées judicieusement, cest-a-dire qu'elles doivent se trouver sur des équipotentielles differentes du champ electrique crée par le dipole emetteur (1). En general, les deux dipoles seront situés dans un meme plan. By means of two electrodes A and B, an emitting dipole (1) is formed. It is connected to a voltage generator <5) and with these means, an electric current is sent into the ground. The potential field thus created is detected by two electrodes P and Q mounted in dipole, which constitute the receiver (2). These electrodes must be placed judiciously, that is to say that they must be on different equipotentials of the electric field created by the emitting dipole (1). In general, the two dipoles will be located in the same plane.

En travaillant sur différentes fréquences, le diple recepteur (2) actionne la commande solidaire de l'appareil (6) en attente d'ordre, associée aux électrodes P et Q, ce qui permet de faire effectuer par l'appareil (6) les actions souhaitees. By working on different frequencies, the receiver diple (2) actuates the integral control of the device (6) awaiting order, associated with the electrodes P and Q, which allows the device (6) to perform the desired actions.

A titre d'exemples de commande, on peut notamment utiliser un relais, ou les differentes voies d'un bus de commande ou de données liees à un microprocesseur. On dispose ainsi d'un moyen de donner plusieurs ordres a un appareil enterre dans le sol, avec un dispositif d'une puissance qui ne depasse généralement pas quelques watt. As control examples, it is possible in particular to use a relay, or the different channels of a control or data bus linked to a microprocessor. There is thus a means of giving several orders to a device buried in the ground, with a device of a power which generally does not exceed a few watt.

Pour envoyer un courant dans le sol, on a simplement raccorde le dipôle emetteur (I) a un générateur de tension (5) continue ou alternative. Lorsque l'on emet en surface une tension soit positive, soit negative soit nulle, ou differentes frequences, le dipole recepteur (2) effectue la conversion de signal et transmet les ordes a l'appareil C6) en attendre d'ordre ou d'information. On peut évidemment utiliser tout générateur de tension pour le raccordement au dipole émetteur. To send a current in the ground, one simply connects the emitting dipole (I) to a generator of tension (5) direct or alternative. When a positive, negative or zero voltage or different frequencies are emitted on the surface, the receiving dipole (2) converts the signal and transmits the commands to the device C6) waiting for an order or information. It is obviously possible to use any voltage generator for connection to the transmitter dipole.

Selon un mode d' exécution simple du procédé de l'invention, on envoie un ordre d'ouverture de relais par une emission de courant continu polarisé dans un sens et sa fermeture par une coupure de courant. Un deuxième relais commandant une autre fonction peut etre commandé par une polarisation inverse. According to a simple embodiment of the method of the invention, an order to open a relay is sent by a direct current transmission polarized in one direction and its closure by a power cut. A second relay controlling another function can be controlled by reverse bias.

En se référant a la Figure 2, on utilise le procédé de l'invention pour transmettre des ordres a un appareil (2) situé au bout d'un train de tiges. Referring to Figure 2, the method of the invention is used to transmit orders to an apparatus (2) located at the end of a drill string.

Dans ce cas, le systeme est simplifié puisque l'on dispose d'une électrode privilegiee : le train de tige luiTneme (4). I1 suffit alors d'isoler électriquement de la partie supérieure (4.1), la partie inferieure (4.2) du train de tiges contenant l'appareil (6) et son dipode récepteur (2). Pour ce faire, on place un materiau isolant (3) entre les deux parties du train de tiges. In this case, the system is simplified since there is a privileged electrode: the rod train itself (4). I1 then suffices to electrically isolate from the upper part (4.1), the lower part (4.2) of the drill string containing the device (6) and its receiver dipod (2). To do this, an insulating material (3) is placed between the two parts of the drill string.

Quels que soient les modes d'exécution du procede de l'invention, on peut utiliser des transformateurs frequence-tension lies chacun a une voie d'un bus d'un circuit contenant unmicroprocesseur, pour travailler en parallele sur un bus de donnees et de commandes, chaque frequence correspondant a une ligne de bus dans la configuration utilise. Ainsi, en travaillant avec 8 fréquences, on peut commander un microprocesseur 8 bits standard. Whatever the embodiments of the method of the invention, frequency-voltage transformers can be used, each linked to a channel of a bus of a circuit containing a microprocessor, for working in parallel on a data and commands, each frequency corresponding to a bus line in the configuration used. So, working with 8 frequencies, you can control a standard 8-bit microprocessor.

En utilisant le meme procede, on peut reenvoyer ensuite des ordres vers le dipôle primitivement émetteur a condition de disposer d'une source d'énergie raccordee a 18 appareil. Using the same process, orders can then be sent back to the originally transmitting dipole provided that an energy source is connected to 18 devices.

Generalement cette source d'énergie sera située dans l'appareil raccordé au dipôle primitivement recepteur. Generally this energy source will be located in the device connected to the originally receiving dipole.

Toujours en utilisant le meme procédé, on peut charger un accumulateur solidaire de l'appareil associe au dipole recepteur en utilisant un deuxieme dipôle recepteur servant å charger cet accumulateur. L'appareil dispose donc d' énergie pour renvoyer des informations vers le dipôle primitivement émetteur. Still using the same method, one can charge an accumulator integral with the device associated with the receiving dipole using a second receiving dipole used to charge this accumulator. The device therefore has energy to send information back to the originally transmitting dipole.

Toujours en utilisant le meme procédé, on peut utiliser un milieu autre que le sol comme milieu de transmission par exemple le béton, une digue, un remblai, un mur, l'eau et en général tout solide ou liquide. Still using the same process, one can use a medium other than the ground as a transmission medium for example concrete, a dam, an embankment, a wall, water and in general any solid or liquid.

Une des caractéristiques du procédé de l'invention réside dans le fait qu'il n'est ni limite en distance ni en profondeur; l'intensité du courant dans le sol reste toujours supérieure a quelques milliamperes meme avec des tensions démission faibles. I1 suffit d'adapter la tension d'emission et la géométrie des dipôles pour recuperer du signal. One of the characteristics of the process of the invention resides in the fact that it is neither limited in distance nor in depth; the intensity of the current in the ground always remains higher than a few milliamps even with low emission voltages. It suffices to adapt the emission voltage and the geometry of the dipoles to recover the signal.

Le procédé, du moins dans sa fonction transmission de données dans les sols est limite en debit. En effet, pour s'affranchir des courants vagabonds dans le sol, on a intérêt a envoyer des trains de fréquences plutôt que des fréquences isoles, ce qui limite le debit d'information. La profondeur, qui limite la transmission des signaux hautes frequences, limitera également la quantité de lignes de bus que l'on pourra commander. The process, at least in its data transmission function in soils, is limited in throughput. Indeed, to get rid of stray currents in the ground, it is advantageous to send trains of frequencies rather than isolated frequencies, which limits the flow of information. The depth, which limits the transmission of high frequency signals, will also limit the amount of bus lines that can be controlled.

L'invention porte egalement sur un dispositif destiné a réaliser le procédé de l'invention. Un appareil simple est représenté en Figure 3. The invention also relates to a device intended to carry out the method of the invention. A simple device is shown in Figure 3.

En se referant a cette Pigure, on montre en partie émetteur (1) un generateur de tension (2) relie a un générateur de fréquence (3), travaillant sur plusieurs fréquences, lui-meme relie a un generateur d'ordres commande par microprocesseur (4), deux électrodes SA et 5B plantées dans le sol (6). Referring to this figure, we show in part transmitter (1) a voltage generator (2) connected to a frequency generator (3), working on several frequencies, itself connected to a generator of orders controlled by microprocessor (4), two electrodes SA and 5B planted in the ground (6).

Bien que le procédé de 1' invention soit decrit å 1' aide de modes d'exécution particuliers, il est entendu que des modifications peuvent y etre apportées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Although the process of the invention is described using particular embodiments, it is understood that modifications can be made to it without departing from the scope of the invention.

L'appareil recepteur (7) est constitue de 2 électrodes 8A et 8B formant dipôle, reliees a un transformateur frequence-tension (9) alimente par un générateur de tension (11). A chaque frequence d'entree captée par le transformateur frequence-tension correspond une ligne de sortie sur laquelle est connectée une ampoule témoin qui s'allume quand la fréquence sur laquelle est calée la ligne de sortir, est émise par le dipôle emetteur et perçue par le dipole récepteur. The receiving device (7) consists of 2 electrodes 8A and 8B forming a dipole, connected to a frequency-voltage transformer (9) supplied by a voltage generator (11). Each input frequency received by the frequency-voltage transformer corresponds to an output line to which is connected a control bulb which lights up when the frequency on which the output line is set, is emitted by the emitting dipole and perceived by the receiving dipole.

Claims

1) Method for transmitting electrical energy and signals to a device buried or not in an environment such as the ground without using an electrical conductor between the transmission devices, characterized in that it consists in - using at least two electrical dipoles , one transmitter and connected to a DC or alternating voltage generator, and the other receiver (s), buried or not in this environment, and connected to a device awaiting order - send by means of the transmitter dipole, an electric current in this environment, generated by the voltage generator; - detect this current by means of the receiving dipole (s) - actuate at the start of this receiving dipole, an electrical control integral with the device awaiting order.

2) Method according to claim 1, characterized in that, the originally transmitting dipole and the originally receiving dipole become respectively the receiving dipole and the transmitting dipole as long as each dipole is connected to a voltage generator.

3) Method of transmitting electrical energy to an accumulator in order to charge it, without using an electrical conductor between the transmission devices, characterized in that it consists of - using two dipoles, transmitter connected to a voltage generator, one or more receivers connected to the accumulator - send by means of the emitting dipole, a current in the medium generated by means of the voltage generator X - detect this current by means of the receiving dipole (s) - charge the accumulator.

4) Method according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the transmission medium is different from the ground, and constitutes by any solid or liquid.

5) Device for implementing the method according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized in that the electrical control integral with the device is either a relay or the different channels of a command or data bus .

6) Device according to claim 5, characterized in that it comprises a frequency-voltage converter for actuating one or the other channel of the command or data bus.

7) Device according to claim 5, characterized in that the transmitter dipole is connected to a voltage generator and that the electrodes of the receiver dipole are placed on different equipotentials.

8) Method according to claim 4, characterized in that the transmission medium consists of concrete, backfill, a dike, a wall, water.