采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，包括控制器，所述的控制器上同時連接數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)傳模塊和無線通訊模塊，其中的數(shù)據(jù)采集單元包括FPGA主控制器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、八通道模擬開關和信號調(diào)理電路，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關同時連接在FPGA主控制器上，八通道模擬開關還連接信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路同時連接硫化氫傳感器和二氧化硫傳感器，在FPGA主控制器上還連接大容量的存儲器，在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關之間還設置抗混疊濾波器。本發(fā)明通過上述原理，能夠?qū)⒈O(jiān)測信號中的混疊頻率分量降低到微不足道的程度，然后再傳遞給后面的部件進行處理，保證最終判斷結(jié)果的準確可靠。
【專利說明】
采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及氣體測控領域，具體涉及采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端。
【背景技術】
[0002]氣體鉆井由于能有效地保護低壓油氣層，解決惡性井漏、壓差卡鉆，提高機械鉆速而得到了廣泛應用。但是，在鉆井勘探過程中，為了更好的探清鉆井池內(nèi)的情況，有時甚至需要深入鉆井池內(nèi)進行觀測，而鉆井池內(nèi)存在著各種氣體，包括有毒有害氣體，為了保證監(jiān)測人員的人身安全，我們需要實時的監(jiān)控有毒有害氣體的含量，以便及時的提醒監(jiān)測人員，而現(xiàn)有監(jiān)測只能靜態(tài)監(jiān)測，且監(jiān)測信號容易受到混頻分量的影響，導致最終傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不準確，出現(xiàn)判斷錯誤的情況。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，該測控系統(tǒng)能夠?qū)⒈O(jiān)測信號中的混疊頻率分量降低到微不足道的程度，然后再傳遞給后面的部件進行處理，保證最終判斷結(jié)果的準確可靠。
[0004]為解決上述的技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，包括控制器，所述的控制器上同時連接數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)傳模塊和無線通訊模塊，其中的數(shù)據(jù)采集單元包括FPGA主控制器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、八通道模擬開關和信號調(diào)理電路，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關同時連接在FPGA主控制器上，八通道模擬開關還連接信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路同時連接硫化氫傳感器和二氧化硫傳感器，在FPGA主控制器上還連接大容量的存儲器，在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關之間還設置抗混疊濾波器。
[0005]由于硫化氫和二氧化硫均是有毒有害氣體，其對人體的傷害極大，而現(xiàn)有測控系統(tǒng)只能靜態(tài)的顯示數(shù)據(jù)情況，加大了后續(xù)監(jiān)測的難度，容易造成安全事故。該系統(tǒng)利用無線通信模塊和無線數(shù)傳模塊的無線傳輸方式，能夠動態(tài)顯示接入設備狀態(tài)，通過液晶顯示器實時接收、顯示采集數(shù)據(jù)和狀態(tài);通過按鍵還可選擇特定的硫化氫傳感器或二氧化硫傳感器，顯示實時狀態(tài)和數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)列表和圖形方式，方便后期的直觀觀察，提高安全系數(shù)。本方案中的采集單元采用的是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA主控制器對信號進行處理，F(xiàn)PGA主控制器具有高集成度、高效率、設計靈活且功耗低，F(xiàn)PGA主控制器特有的復雜硬件邏輯控制能力與實時性、同步性，能夠更好的適應數(shù)據(jù)采集的需要。本方案在八通道模擬開關和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設置抗混疊濾波器，用以在輸出電平中把混疊頻率分量降低到微不足道的程度，然后再傳遞給后面的部件進行處理，保證最終判斷結(jié)果的準確可靠。
[0006]所述控制器還連接云存儲器。該存儲器存儲容量大、安全、便攜、穩(wěn)定且能夠?qū)Σ杉瘮?shù)據(jù)進行備份，避免數(shù)據(jù)丟失。
[0007]所述控制器上還連接液晶顯示器和用于查看任意一個硫化氫傳感器或二氧化硫傳感器數(shù)據(jù)的按鍵。硫化氫傳感器對硫化氫的分辨率可以達到0.lppm，二氧化硫傳感器對二氧化硫分辨率為0.0lppm。按鍵的設置能夠更加方便的查詢數(shù)據(jù)情況，方便后期分析，后續(xù)監(jiān)測更加的方便。
[0008]所述控制器上還連接電源，電源為內(nèi)置電池、外接市電或外接充電池。
[0009]所述控制器的型號為BZ2046。該微控制器分辨率和智能程度高，具有斷電保護和數(shù)據(jù)保護功能。
[0010]所述無線通信模塊的型號為KYL-320M。該型號的無線通信模塊低功耗、小體積、工業(yè)級設計、窄帶通訊抗干擾能力強，可以在各種復雜的現(xiàn)場環(huán)境中穩(wěn)定工作。
[0011]所述FPGA主控制器的型號為XC3S400。該型號主控制器功耗低、處理能力強。
[0012]所述無線數(shù)傳模塊的型號為CC1101。該型號無線數(shù)傳模塊具有高抗干擾能和低誤碼率，具有多種可選的通訊接口，低電壓、低功耗，非常適合在采集領域使用。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、該系統(tǒng)利用無線通信模塊和無線數(shù)傳模塊的無線傳輸方式，能夠動態(tài)顯示接入設備狀態(tài)，通過液晶顯示器實時接收、顯示采集數(shù)據(jù)和狀態(tài);通過按鍵還可選擇特定的硫化氫傳感器或二氧化硫傳感器，顯示實時狀態(tài)和數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)列表和圖形方式，方便后期的直觀觀察，有效而快速的進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，提高安全系數(shù)。
[0014]2、本方案中本方案在八通道模擬開關和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設置抗混疊濾波器，用以在輸出電平中把混疊頻率分量降低到微不足道的程度，然后再傳遞給后面的部件進行處理，保證最終判斷結(jié)果的準確可靠。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述，本發(fā)明的實施例不限于此。
[0017]實施例1:
如圖1所示，本發(fā)明包括采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，包括控制器，所述的控制器上同時連接數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)傳模塊和無線通訊模塊，其中的數(shù)據(jù)采集單元包括FPGA主控制器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、八通道模擬開關和信號調(diào)理電路，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關同時連接在FPGA主控制器上，八通道模擬開關還連接信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路同時連接硫化氫傳感器和二氧化硫傳感器，在FPGA主控制器上還連接大容量的存儲器，在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關之間還設置抗混疊濾波器。
[0018]當硫化氫傳感器和二氧化硫傳感器檢測到該有害氣體后，就將檢測到的信號經(jīng)前級信號調(diào)理電路跟隨調(diào)理后，采用八通道模擬開關ADG708對多路信號進行了循環(huán)采集，采集到的信號經(jīng)過AD7667 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)了對6路傳感器振動模擬量以及I路直流電壓的循環(huán)采集，F(xiàn)PGA控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7667，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并寫入存儲器存儲。同時該采集信息可以傳遞給控制器，控制器通過無線通訊模塊發(fā)送給遠端的上位機，實現(xiàn)對有毒有害氣體的遠端無線監(jiān)控。上位機也可以通過遠端發(fā)送讀數(shù)指令，經(jīng)過無線通訊模塊傳遞給控制器，通過控制器對數(shù)據(jù)進行調(diào)用顯示。由于硫化氫和二氧化硫均是有毒有害氣體，其對人體的傷害極大，而現(xiàn)有測控系統(tǒng)只能靜態(tài)的顯示數(shù)據(jù)情況，加大了后續(xù)監(jiān)測的難度，該系統(tǒng)利用無線通信模塊和無線數(shù)傳模塊的無線傳輸方式，能夠動態(tài)顯示接入設備狀態(tài)，通過液晶顯示器實時接收、顯示采集數(shù)據(jù)和狀態(tài);通過按鍵還可選擇特定的硫化氫傳感器或二氧化硫傳感器，顯示實時狀態(tài)和數(shù)據(jù)，生成數(shù)據(jù)列表和圖形方式，方便后期的直觀觀察。本方案中的采集單元采用的是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA主控制器對信號進行處理，F(xiàn)PGA主控制器具有高集成度、高效率、設計靈活且功耗低，F(xiàn)PGA主控制器特有的復雜硬件邏輯控制能力與實時性、同步性，能夠更好的適應數(shù)據(jù)采集的需要。由于設置了報警模塊，當采集數(shù)據(jù)觸發(fā)報警閥值，進行報警提示，同時還能利用無線通信模塊和GPRS的無線傳輸方式將報警信息傳遞給上位機，能夠靈活和簡便實現(xiàn)客戶不同現(xiàn)場環(huán)境中大系統(tǒng)、大范圍的采集控制，通過網(wǎng)絡傳輸1采集數(shù)據(jù)能夠降低布線難度和降低傳輸過程中的信號干擾，幫助客戶降低工程成本。
[0019]由于本測控系統(tǒng)是實時的對動態(tài)信號進行分析，在對模擬信號進行離散化時，采樣頻率f2至少應2倍于被分析的信號的最高頻率fl，否則可能出現(xiàn)因采樣頻率不夠高，模擬信號中的高頻信號折疊到低頻段，出現(xiàn)虛假頻率成分的現(xiàn)象。本方案在八通道模擬開關和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設置抗混疊濾波器，用以在輸出電平中把混疊頻率分量降低到微不足道的程度，然后再傳遞給后面的部件進行處理，保證最終判斷結(jié)果的準確可靠。
[0020]所述控制器還連接云存儲器。該存儲器存儲容量大、安全、便攜、穩(wěn)定且能夠?qū)Σ杉瘮?shù)據(jù)進行備份，避免數(shù)據(jù)丟失。
[0021]控制器上還連接液晶顯示器和用于查看任意一個硫化氫傳感器或二氧化硫傳感器數(shù)據(jù)的按鍵。硫化氫傳感器對硫化氫的分辨率可以達到0.lppm，二氧化硫傳感器對二氧化硫分辨率為0.0lppm。按鍵的設置能夠更加方便的查詢數(shù)據(jù)情況，方便后期分析，后續(xù)監(jiān)測更加的方便。
[0022]控制器上還連接電源，電源為內(nèi)置電池、外接市電或外接充電池。電源的形式多樣化，避免受到限制。
[0023]實施例2:
本實施例在實施例1的基礎上優(yōu)選如下:控制器的型號為BZ2046。該微控制器分辨率和智能程度高，具有斷電保護和數(shù)據(jù)保護功能。
[0024]無線通信模塊的型號為KYL-320M。低功耗、小體積、工業(yè)級設計、窄帶通訊抗干擾能力強，可以在各種復雜的現(xiàn)場環(huán)境中穩(wěn)定工作。
[0025]FPGA主控制器的型號為XC3S400。功耗低、處理能力強。
[0026]無線數(shù)傳模塊的型號為CCllOl。該型號無線數(shù)傳模塊具有高抗干擾能和低誤碼率，具有多種可選的通訊接口，低電壓、低功耗，非常適合在采集領域使用。
[0027]如上所述便可實現(xiàn)該發(fā)明。
【主權項】
1.采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:包括控制器，所述的控制器上同時連接數(shù)據(jù)采集單元、無線數(shù)傳模塊和無線通訊模塊，其中的數(shù)據(jù)采集單元包括FPGA主控制器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、八通道模擬開關和信號調(diào)理電路，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關同時連接在FPGA主控制器上，八通道模擬開關還連接信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路同時連接硫化氫傳感器和二氧化硫傳感器，在FPGA主控制器上還連接大容量的存儲器，在A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器和八通道模擬開關之間還設置抗混疊濾波器。2.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述控制器還連接云存儲器。3.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述控制器上還連接液晶顯示器和用于查看任意一個硫化氫傳感器或二氧化硫傳感器數(shù)據(jù)的按鍵。4.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述控制器上還連接電源，電源為內(nèi)置電池、外接市電或外接充電池。5.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述控制器的型號為BZ2046。6.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述無線通信模塊的型號為KYL-320M。7.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述FPGA主控制器的型號為XC3S400。8.根據(jù)權利要求1所述的采集數(shù)據(jù)清晰的無線氣體測控終端，其特征在于:所述無線數(shù)傳模塊的型號為CC1101。
【文檔編號】G08C17/02GK106054786SQ201610676656
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月17日
【發(fā)明人】俞丹
【申請人】成都潤泰智通科技有限公司