数执车与度用
应用研究
燃气管道计量监测系统数据采集技术研究及实现
张洁
(唐山市燃气集团有限公司河北唐山063000)
摘要境有燃气监测系统信息采集与处理速度慢,数据采集的精度编低,无法满足现代生产的安全要求。在此介绍基于白动化的燃气管道计量监测系统以FPGA为核心，实现4种电压范图AD转换,8通道模拟信号转换以及数字滤波。系统结构简单，可靠性强，信号采集与处理速度快，采集精度高，可实境复杂滤波算法，对于复杂悉劣环境遗应性强,抗干抗能力优,具有良好的使用价值完全能满足现代安全的要求。
关键词燃气监测数据采集AD转换数宇滤波
文献标识码：A
中图分类号:TP274.2
燃气事故破坏力大，突发性强，为预防这一灾害，需要精确地燃气检测系统精确采集数据信息并进行及时的处理，其中燃气监测的核心部分是数据采集系统，目前，燃气企业通常采用单片机作为燃气检测系统信息采集的核心部件，然而随生产要求不断提高，单片机的数据采集精度和处理速度的制约性逐渐增强。EPGA全称现场可编程门阵列，具有非常快的数据采集和处理速度，并且采集精度高，可以实现复杂滤波算法，另可通过硬件设备实现外部逻辑控制。本文设计的燃气检测系统核心部件为CycloneEP1C6Q240C8FPGA
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水泥
应变传感器应力传感器黄泥
水压水温传感器黄砂
图1为传感器布置示意图
模
指楼
缺片
调
报
理美路
AD
换器
品报
FPGA
Cyclone EP1C6Q240C8
报警器
FLASH
图2数据采集系统结构
w
91k02k0 +D12 V
RG
10k
Analog IN a.soo
R
A1
R 10k
-D12v000
biaia 1oko
GND
a Rw 本 D,6.2V
RS48s
数据库上位机
Reew 22km-D,12 V
A2
Anelog OUT
A-D 12 V
GND GND
图3模拟调理电路
收移日期：2014-1206
文章编号:1007-9416(2014)12-0105-01
芯片，该芯片生产于Altera公司。该系统结构紧凑，可靠性高，对于小
空间、复杂环境的并下施工环境适应性强。 1系统总体结构设计
燃气监测系统的基本工作原理：首先通过探测设备探测出燃气管道的重要参数。数据采集系统采集处理传感器的监测信号并实时传送地上监测设备，从而对燃气监测系统进行监测和预警。图1为传感器布置示意图。
2所示为数据采集系统结构。可以看出该系统主要由6部分组成：RS485、AD转换器、传感器、FPGA、模拟开关和模拟调理电路。数据采集过程为：系统各类传感器采集的信号首先送达模拟调理电路预处理，然后传输至模拟开关，FPGA控制信号选中一传输通路至
AD转换器，最后经点评转换通过RS485.总线实现上传。 2系统主要硕硬件电路设计
图3为模拟调理电路，信号采集、前置处理和AD转换电路共同组成数据采集系统电路。这部分电路主要完成原始信号的采集与转换工作。在本次燃气监测系统的设计中，原始信号为应力，应变，水压和温度传感器传输的模拟信号，经相应的模拟调理电路转化后变为对应物理量的电压信号，
电压信号到达模拟开关，FPGA可提供联通控制信号以选中任-通路。AD7503作为本文系统设计的主要多路模拟开关，是由 AnalogDevices公司生产的，包括3个地址选通端口(A0.A1,A2)和一个EN使能端口，表1所示为AD7503真值。另外EPGA通过4个IO口
控制AD7503芯片。 3系统软件设计
转换后的12位数字信息通过电平转换芯片传给FPGA，经处理后，再反向传输转换将数据传到RS485.总线上，这就完成了数据信息的采集过程。本次设计选用的CycloneEP1C6Q240C8FPGA具有近
6千个逻辑单元和近10万个存储位，足可实现各功能要求。 4结语
燃气管道计量监测系统以FPGA为核心，实现4种电压范围AD 转换，8通道模拟信号转换以及数字滤波。系统结构简单，可靠性强，信号采集与处理速度快，采集精度高，可实现复杂滤波算法，对于井下复杂恶劣环境适应性强，抗干扰能力优，具有良好的使用价值，完
全能满足现代燃气生产安全的要求。参考文献
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