在油田分层采油与分层注水过程中,井下仪器短节除了需要供电,还需要与地面控制器进行数据双向传输。本课题设计开发了一套基于直流电力线载波通信技术的通信短节,地面控制器仅用一根单芯铠装电缆,采用总线寻址方式,既实现了与多个不同层位仪器短节之间的双向通信,又为井下仪器提供了电源,有效地减少了电缆数目和成本,安装便捷。本文主要完成了以下工作:(1)通过对油田常用的一种单芯铠装电缆的传输特性进行仿真分析,得出1~5Km单芯铠装电缆的信道带宽及信号幅值衰减情况,为通信短节通信波特率的选择和硬件电路的信号处理部分的设计提供重要的参考依据。(2)设计开发了基于直流载波通信技术的通信短节和地面控制器,两者共同完成井下仪器和地面之间的双向通信:采用电容与变压器“复合耦合技术”实现了信号的调制解调,将编码信号耦合到70-110VDC的直流电力线上,实现数据和指令的双向传输,同时隔离“高压模块”对“低压模块”的损坏,有效地保护通信短节;在DSP控制器内部用软件实现了信号调理和曼彻斯特编解码,有效减小了硬件空间;为适应不同长度的电缆通信所引起的阻抗变化,采用程控放大器对不同强度的信号进行自适应调节处理;采用虚拟仪器技术设计了上位机监控程序。在实验室用实际单芯铠装电缆对所设计的通信短节进行了通信功能的测试,测试结果表明,波特率为12.5kbps,在地面供电电源为70-110V,电缆长度为1-5km的情况下,通信短节可准确、可靠地实现地面控制器与井下仪器短节之间的双向通信,满足油田现场的通信要求。