本發(fā)明屬于石油開采監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖像識別的抽油機(jī)位移采集方法。

背景技術(shù)：

目前，油田地面采油主要采用有桿式機(jī)械采油方式，有桿泵抽油機(jī)井地面示功圖及電功圖的測取是抽油機(jī)井日常生產(chǎn)管理的一個重要組成部分，是分析、診斷抽油井工況的一項關(guān)鍵指標(biāo)，同時也是利用示功圖進(jìn)行產(chǎn)液量計量的數(shù)據(jù)來源。示功圖采集裝置和電功圖采集裝置是獲取示功圖和電功圖的裝置，示功圖是由抽油機(jī)井一個汲排油周期內(nèi)的多組位移和載荷點組成的，電功圖是由抽油機(jī)井一個汲排油周期內(nèi)的多組位移和電功率點組成的。因此，油井位移采集是示功圖和電功圖采集的關(guān)鍵，也是難點。現(xiàn)有的位移采集裝置大多采用拉線位移傳感器測量光桿的位移值，或通過傾角傳感器測量抽油機(jī)橫梁角度的變化，通過角度變化值換算獲得位移值，或通過加速度傳感器測量光桿加速度的變化，通過二次積分獲得位移值，或通過安裝在抽油井光桿上隨光桿運動的攝像頭，通過檢測外界圖像來獲得位移值。這幾種測量手段都有不同缺陷，拉線位移不適于長期固定在抽油機(jī)上工作；傾角傳感器只能安裝到游梁抽油機(jī)的游梁上，并需正確安裝到游梁轉(zhuǎn)軸的正上方，安裝要求精度高；加速度傳感器獲取的位移精度較低，且不適于沖次較低的抽油機(jī)井；安裝在抽油機(jī)井光桿上隨光桿運動的攝像頭讀取的外界的圖像變化較大，不能準(zhǔn)確識別，數(shù)值誤差較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于圖像識別的抽油機(jī)位移采集方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于圖像識別的抽油機(jī)位移采集方法，包括中央處理器、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)同步單元、無線傳輸單元、計時單元、圖像傳感器；數(shù)據(jù)存儲單元與中央處理器連接，數(shù)據(jù)同步單元與中央處理器連接，信號通過有線或者無線方式傳輸，無線傳輸單元與中央處理器連接，通過無線方式接收、發(fā)送數(shù)據(jù)；計時單元與中央處理器連接，中央處理器為核心控制部件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送、接收、處理、分析、存儲；圖像傳感器與中央處理器連接，采集抽油機(jī)活動部位的圖像畫面并傳輸至中央處理器，中央處理器通過圖像識別算法對圖像畫面進(jìn)行識別，得到識別部位的運動軌跡，根據(jù)位移計算方法計算得到實際的位移值；其采集及計算位移步驟如下：

1）將圖像傳感器安裝到井場；

2）調(diào)整圖像傳感器，使抽油機(jī)活動部位的圖像在圖像傳感器的識別范圍內(nèi)，并使抽油機(jī)活動部位的下死點位置與圖像傳感器識別區(qū)域的最下端位置對齊；

3）利用計時單元的定時功能，到達(dá)數(shù)據(jù)采集周期時，圖像傳感器實時采集抽油機(jī)活動部位的圖像傳輸至中央處理器；數(shù)據(jù)同步單元將數(shù)據(jù)采集開始信號發(fā)送至其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集；計時單元啟動計時功能；

4）中央處理器根據(jù)計算公式，計算得到抽油機(jī)活動部位的實際位移；其計算公式如下所示：

X = dL / D

X為抽油機(jī)活動部位實際位移；

d為抽油機(jī)活動部位在圖像傳感器識別區(qū)域內(nèi)的位移或角度；

D為抽油機(jī)活動部位在圖像傳感器識別區(qū)域內(nèi)的最大位移或角度；

L為抽油機(jī)活動部位的最大實際位移；

5）當(dāng)圖像傳感器再次檢測到采集開始位置時，中央處理器接收此圖像，停止圖像傳感器傳輸和計時單元計時，根據(jù)計算公式①計算得到抽油機(jī)運動部位實際位移，并計算得到運動周期。

6）中央處理器通過無線傳輸單元接收其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并將其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)、計算得到的位移、運動周期保存至數(shù)據(jù)存儲單元，按照發(fā)送周期，將數(shù)據(jù)定時發(fā)送至其它設(shè)備。

所述的無線傳輸單元至少可通過WIFI、ZigBee、433MHZ、470MHZ方式傳輸數(shù)據(jù)。

所述的抽油機(jī)活動部位至少包含懸繩器、游梁、驢頭、曲柄、平衡塊。

所述的圖像傳感器立裝于支架上或井場控制柜上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明具有適應(yīng)性強，采集位移精度高，安裝方便，可靠性高的特點。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明的現(xiàn)場實際應(yīng)用示意圖。

附圖3為本發(fā)明實際應(yīng)用中獲取到的油井示功圖。

附圖4本發(fā)明圖像傳感器獲取抽油機(jī)圖像位移機(jī)理說明示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

附圖1為本發(fā)明的一個結(jié)構(gòu)示意圖。

一種基于圖像識別的抽油機(jī)位移采集方法，包括中央處理器、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)同步單元、無線傳輸單元、計時單元、圖像傳感器；數(shù)據(jù)存儲單元與中央處理器連接，數(shù)據(jù)同步單元與中央處理器連接，信號通過有線或者無線方式傳輸，無線傳輸單元與中央處理器連接，通過無線方式接收、發(fā)送數(shù)據(jù)；計時單元與中央處理器連接，中央處理器為核心控制部件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、發(fā)送、接收、處理、分析、存儲；圖像傳感器與中央處理器連接，采集抽油機(jī)活動部位的圖像畫面并傳輸至中央處理器，中央處理器通過圖像識別算法對圖像畫面進(jìn)行識別，得到識別部位的運動軌跡，根據(jù)位移計算方法計算得到實際的位移值；其采集及計算位移步驟如下：

1）將圖像傳感器安裝到井場；

2）調(diào)整圖像傳感器，使抽油機(jī)活動部位的圖像在圖像傳感器的識別范圍內(nèi)，并使抽油機(jī)活動部位的下死點位置與圖像傳感器識別區(qū)域的最下端位置對齊；

3）利用計時單元的定時功能，到達(dá)數(shù)據(jù)采集周期時，圖像傳感器實時采集抽油機(jī)活動部位的圖像傳輸至中央處理器；數(shù)據(jù)同步單元將數(shù)據(jù)采集開始信號發(fā)送至其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集；計時單元啟動計時功能；

4）中央處理器根據(jù)計算公式，計算得到抽油機(jī)活動部位的實際位移；其計算公式如下所示：

X = dL / D

X為抽油機(jī)活動部位實際位移；

d為抽油機(jī)活動部位在圖像傳感器識別區(qū)域內(nèi)的位移或角度；

D為抽油機(jī)活動部位在圖像傳感器識別區(qū)域內(nèi)的最大位移或角度；

L為抽油機(jī)活動部位的最大實際位移；

5）當(dāng)圖像傳感器再次檢測到采集開始位置時，中央處理器接收此圖像，停止圖像傳感器傳輸和計時單元計時，根據(jù)計算公式①計算得到抽油機(jī)運動部位實際位移，并計算得到運動周期。

6）中央處理器通過無線傳輸單元接收其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，并將其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)、計算得到的位移、運動周期保存至數(shù)據(jù)存儲單元，按照發(fā)送周期，將數(shù)據(jù)定時發(fā)送至其它設(shè)備。

所述的無線傳輸單元至少可通過WIFI、ZigBee、433MHZ、470MHZ方式傳輸數(shù)據(jù)。

所述的抽油機(jī)活動部位至少包含懸繩器、游梁、驢頭、曲柄、平衡塊。

所述的圖像傳感器立裝于支架上或井場控制柜上。

實施例

附圖2為本發(fā)明的一個現(xiàn)場實際應(yīng)用示意圖。在附圖2中，本發(fā)明與載荷傳感器7配合采集油井示功圖的實施例，檢測的抽油機(jī)運動部位為懸繩器，載荷傳感器7用于測量油井的懸點載荷，圖像傳感器6采用支架8的方式固定。本裝置通過計時單元2的定時功能實時判斷是否到數(shù)據(jù)采集時間，當(dāng)?shù)綌?shù)據(jù)采集時間時，中央處理器4通過圖像傳感器6獲取到抽油機(jī)懸繩器位置，開始計時單元2的計時功能，數(shù)據(jù)同步單元3通過有線或者無線方式將數(shù)據(jù)開始采集信號傳輸至載荷傳感器7，載荷傳感器7啟動油井載荷數(shù)據(jù)的采集，中央控制器4通過圖像傳感器6獲取圖像并對圖像進(jìn)行識別，按照公式計算得出懸繩器實際運動位移，當(dāng)圖像傳感器6再次檢測到懸繩器開始時的位置時，在中央控制器4的控制下，計時單元2停止計時，計算得出抽油機(jī)的運行周期，數(shù)據(jù)同步單元3通過有線或者無線方式將數(shù)據(jù)結(jié)束采集信號傳輸至載荷傳感器7，載荷傳感器7結(jié)束油井載荷數(shù)據(jù)的采集，并通過無線方式傳輸至本裝置的無線傳輸單元5，載荷數(shù)據(jù)7最終傳輸至中央處理器4，在中央處理器4的控制下，對采集到的載荷數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)、運行周期進(jìn)行保存，同時，根據(jù)載荷、位移數(shù)據(jù)，繪制出油井示功圖（見附圖3），按照設(shè)定的數(shù)據(jù)周期，將已采集到的載荷數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)、運行周期通過無線傳輸單元5將數(shù)據(jù)發(fā)送至其他設(shè)備，本裝置按照以上方式周而復(fù)始的工作。

附圖4本發(fā)明圖像傳感器6獲取抽油機(jī)圖像位移機(jī)理說明示意圖。在圖4示意圖中，顯示了圖像傳感器6獲取到的圖像范圍9和圖像識別范圍10，圖像識別范圍10的最下端為抽油機(jī)運行至下死點位置處，圖像識別范圍10的最上端只要高于圖像位移的最高位置處即可。由于采集開始時，位移不一定恰好位于圖像識別范圍10的最下端，可能為圖像識別范圍10內(nèi)的任意一點位置，圖3中給出的示意圖為任意一點位置，從開始位置11處開始采集位移，在開始位置11處，抽油機(jī)懸繩器距離下死點的位移為d，圖像識別范圍的距離為D，抽油機(jī)實際運行最大位移為L，則根據(jù)計算公式即可計算得到抽油機(jī)實際運行位移。由于抽油機(jī)的運動類似于諧振運動，實際的運行軌跡應(yīng)該重合，為了便于觀察，采用類似橢圓的圖形代表抽油機(jī)的運行軌跡。

在實際的應(yīng)用過程中，抽油機(jī)實際運行最大位移L可通過兩種方式獲取，一種方式為通過測量裝置在抽油機(jī)工作現(xiàn)場實際測量獲取，然后將此位移數(shù)據(jù)發(fā)送至中央處理器4并存儲于數(shù)據(jù)存儲單元1；另外一種方式為根據(jù)圖像傳感器6與抽油機(jī)的距離，自動識別抽油機(jī)實際運行最大位移，此實現(xiàn)的方式為在設(shè)備出廠時，已經(jīng)提供一個標(biāo)準(zhǔn)的圖像傳感器6與抽油機(jī)的距離和圖像識別范圍10的距離對應(yīng)表，將現(xiàn)場圖像傳感器6與抽油機(jī)的距離測量取得后，發(fā)送至中央處理器4可計算得出圖像識別范圍10的最大位移，以上獲取抽油機(jī)實際運行最大位移的方式可根據(jù)現(xiàn)場操作人員的習(xí)慣進(jìn)行選擇。