本發(fā)明涉及氣體測控領域，具體涉及具有預警功能的無線氣體測控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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，缺乏專門的監(jiān)控部分，即便有也容易受到信號干擾，成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供具有預警功能的無線氣體測控系統(tǒng)，該測控系統(tǒng)能夠采集數(shù)據(jù)觸發(fā)報警閥值，進行報警提示，通過無線傳輸方式進行報警信息傳送，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。
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案具有預警功能的無線氣體測控系統(tǒng)，包括控制器，所述的控制器上同時連接數(shù)據(jù)采集單元、GPRS終端和無線通訊模塊，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(guān)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(guān)同時連接在FPGA主控制器上，八通道模擬開關(guān)還連接信號調(diào)理電路和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，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，在控制器上還連接當采集數(shù)據(jù)觸發(fā)報警閥值進行報警提示的報警模塊。本方案中涉及到的信號調(diào)理電路采用現(xiàn)有常用電路均能實現(xiàn)。
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GPRS 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。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 IO 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。
所述報警模塊能夠每十五分鐘根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進行報警，報警模塊型號為M244。該報警頻率已基本能夠滿足需要，當然也可以根據(jù)實際情況，通過按鍵設置報警模塊的報警頻率。
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0.1ppm，二氧化硫傳感器對二氧化硫分辨率為0.01ppm。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。
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。
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。
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。
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。
所述GPRS終端的型號為AL-GPRS/232/T。該型號的終端支持DDP、DNS、VIPS多種通訊模式，具有RS232接口，使用該GPRS模塊，工業(yè)設備無需更改任何軟件即可通過GPRS無線聯(lián)網(wǎng)，支持路由模式,無需固定IP，小體積、低功耗、高穩(wěn)定性。
與現(xiàn)有技術(shù)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GPRS 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)。
2、本方案中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 IO 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。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的原理框圖。
具體實施方式
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。
實施例1：
如圖1所示，本發(fā)明包括具有預警功能的無線氣體測控系統(tǒng)，包括控制器，所述的控制器上同時連接數(shù)據(jù)采集單元、GPRS終端和無線通訊模塊，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(guān)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(guān)同時連接在FPGA主控制器上，八通道模擬開關(guān)還連接信號調(diào)理電路和A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，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，在控制器上還連接當采集數(shù)據(jù)觸發(fā)報警閥值進行報警提示的報警模塊。
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(guān)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1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GPRS 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 IO 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。
所述報警模塊能夠每十五分鐘根據(jù)記錄數(shù)據(jù)進行報警，報警模塊型號為M244。該報警頻率已基本能夠滿足需要，當然也可以根據(jù)實際情況，通過按鍵設置報警模塊的報警頻率。
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0.1ppm，二氧化硫傳感器對二氧化硫分辨率為0.01ppm。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。
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。
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。
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。
FPGA主控制器的型號為XC3S400 。功耗低、處理能力強。
GPRS終端的型號為AL-GPRS/232/T。支持DDP、DNS、VIPS多種通訊模式。具有RS232接口，使用該GPRS模塊，工業(yè)設備無需更改任何軟件即可通過GPRS無線聯(lián)網(wǎng)。支持路由模式,無需固定IP，小體積、低功耗、高穩(wěn)定性。
如上所述便可實現(xiàn)該發(fā)明。