基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备及系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，其包含示功仪本体和图像处理设备，示功仪本体又包含应变体和数据显示板，应变体上设有压力载荷传感器、控制单元和充电电池，数据显示板包含太阳能电池板，该太阳能电池板作为基板其上设有边框和LED点阵，LED点阵用于显示压力载荷值，图像处理设备包含图像采集器和图像处理器，图像采集器用于获取数据显示板在抽油机整个冲程过程中不同位置的图像信息，图像处理器根据图像信息分别获取压力载荷值和数据显示板的实际位移值，示功仪功图测量系统包含上述的示功仪功图测量设备和上位设备，利用该功图测量设备，提高了数据测量精准度以及降低单个设备功耗。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备及系统
本技术涉及一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备及系统。
技术介绍
示功仪系统是用于测试油井抽油机载荷和冲程并计算得出代表抽油机工况的示功图的仪器设备。现有示功仪系统一般由加速度传感器、压力载荷传感器、采集放大模块、核心处理模块、无线通信单元和外部上位设备组成，其具体工作流程为：由无线通信模块接收到外部上位设备要求测量抽油机一个周期的示功图的命令后，传递给核心处理模块，核心处理模块控制加速度传感器和压力式载荷传感器测量一个周期(周期是根据抽油机的电机转速计算所得)，两者输出的模拟信号通过采集放大模块进行处理后传递给核心处理模块，在整个周期的测量中，核心处理模块将保存不少于200点的载荷与加速度数据组，然后根据加速度值的两次积分，得到初始各保存点的位移值，并需通过抽油机凸轮曲线、杠杆臂比等数值，修正出各保存点的正确位移值，最后通过无线通信单元发送到外部上位设备。现有功图测量设备虽然能够测量出绘制示功图所需的压力载荷值和位移值，但其也存在一定的不足：(1)位移值通过加速度值确定，而且需要通过对加速度值的两次积分，因此，在实际操作过程中由于计算的复杂性和延时性，可能存在计算出的位移值不准确或压力载荷值与位移值无法准确对应的问题；(2)需要加速度传感器和压力载荷传感器同时工作，导致示功仪在实际使用时存在功耗大的问题。基于上述问题的分析，本申请提供了一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备和系统。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备及示功仪功图测量系统，解决现有示功仪系统存在功耗大和数据测量精度及准确度低的问题。本技术提供了一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，包括示功仪本体(1)和图像处理设备，所述示功仪本体(1)包含应变体(11)和数据显示板(12)，所述应变体(11)包含不锈钢底座和中间腔体，所述不锈钢底座内设置有载荷传感器(13)，所述中间腔体内设置有控制单元(14)和充电电池(15)，所述控制单元(14)包含控制器和LED灯调光器；所述数据显示板(12)包含太阳能电池板(121)，该太阳能电池板(121)上设有边框(122)和LED点阵(123)，所述边框(122)设置在太阳能电池板(121)的外周，且该边框(122)由发光组件或反光组件构成，所述LED点阵(123)设置在所述太阳能电池板(121)的正面，所述LED点阵(123)用于对载荷传感器(13)采集的压力载荷值进行显示；所述控制器的I/O端口分别连接有太阳能电池板(121)、载荷传感器(13)、LED点阵(123)和LED调光器；所述控制器根据太阳能电池板(121)的输出电压控制所述LED灯调光器调节LED点阵(123)中各LED灯的亮度和/或颜色；所述太阳能电池板(121)通过太阳能控制器(16)与充电电池(15)连接并通过充电电池(15)为控制单元(14)、载荷传感器(13)以及LED点阵(123)提供电能；所述图像处理设备包含图像采集器(4)和图像处理器(5)，至少所述图像采集器(4)固设于所述示功仪本体(1)的一侧，且该图像采集器(4)的可视角能够采集到示功仪本体(1)运动的最大位移，所述图像采集器(4)用于实时获取数据显示板(12)在该最大位移内不同位置的图像信息，并将获取的图像信息传输至图像处理器(5)；所述图像处理器(5)分别获取图像信息中的压力载荷值和数据显示板(12)对应的实际位移值，并根据压力载荷值和实际位移值整理出功图数据。作为本申请的优选方案，所述图像处理器(5)包含故障识别单元、图像清晰度识别单元和通讯模块，所述故障识别单元通过所述通讯模块与远端上位设备通讯，所述图像清晰度识别单元通过所述通讯模块与所述示功仪本体(1)上的控制器通讯，所述故障识别单元判断图像采集器(4)采集的图像信息异常时向远端上位设备发送告警信息，所述图像清晰度识别单元在判断图像采集器(4)采集的图像清晰度较低时通过通讯模块向控制器发送使能信号，控制器根据该使能信号通过所述LED灯调光器调节LED点阵(123)中各LED灯的亮度和/或颜色。作为本申请的优选方案，所述图像处理器(5)包含预存储单元、像素计数单元和计算单元，所述预存储单元中预存储有数据显示板(12)至少一边的实际宽度D和选定的基准图像；所述像素计数单元将图像采集器(4)获取的当前图像与基准图像进行叠加，并根据像素点计算该两张图像中数据显示板(12)的相对位移Δd以及数据显示板(12)在图像中与预存储的其中一边对应的边的宽度d；所述计算单元根据对应关系计算出数据显示板(12)的实际位移ΔD，该ΔD＝(D×Δd)/d。作为本申请的优选方案，在所述边框(122)采用反光组件构成时，该边框(122)的内侧与所述太阳能电池板(121)之间形成钝角β；在所述边框(122)采用发光组件构成时，该边框(122)通过导线与所述充电电池(15)连通。作为本申请的优选方案，所述LED点阵(123)中相邻两LED灯及各LED灯与边框之间具有固定距离，该固定距离满足图像采集器(4)位于其安装位置时能够分辨出相邻两LED灯及各LED灯与上、下、左、右边框之间的距离。本申请还提供了一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量系统，包括上述所述的功图测量设备和上位设备，所述功图测量设备将整理好的功图数据上传至上位设备，所述上位设备接收所述功图数据并根据该功图数据做相关分析进而来判断油井工况。由于在各油井旁设置摄像头等图像采集器4对油井进行漏油等问题监控已经成为未来的一种趋势，因此，本申请利用该趋势设计了一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，该功图测量设备的优势包含：(1)示功仪本体1上的载荷传感器13测量压力载荷信号并将压力载荷信号通过控制器处理后在数据显示板12上显示，图像采集器4获取数据显示板12的图像信息并传输至图像处理器5，图像处理器5根据图像信息分别获取压力载荷值和数据显示板12对应的实际位移值，并根据压力载荷值和实际位移值整理出功图数据，也即在本申请中，将位移值的测量和压力载荷值的测量利用不同的采集单元进行采集，如此，可提高数据处理效率以及降低单个采集单元的功耗，同时，位移值的计算是利用图像像素与图像实际大小之间的比例关系分析获取，该计算方式相比现有对加速度值的多次积分存在运算速度快以及准确率高等优势；由于示功仪本体1只输出压力载荷值，实际位移变化量通过一系列图像(照片)记录，因此不仅运算速度快，而且延时极小，如此可确保一个周期内采集的多组压力载荷值与对应的实际位移值可一一对应。(2)利用太阳能电池板121接收光线越强输出电量越大的性能来判断太阳能电池板121当前收到光照的强弱，在控制器检测到太阳能电池板121的输出电压增大时，通过LED灯调光器调节LED点阵123中各LED灯的亮度和/或颜色，以此来增强LED点阵在太阳能电池板121上显示的清晰度，确保图像采集器4采集的图像信息中数据显示板12上显示的压力载荷值清晰可见，便于图像处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，其特征在于，包括示功仪本体(1)和图像处理设备，/n所述示功仪本体(1)包含应变体(11)和数据显示板(12)，所述应变体(11)包含载荷传感器(13)和中间腔体，所述中间腔体内设置有控制单元(14)和充电电池(15)，所述控制单元(14)包含控制器和LED灯调光器；所述数据显示板(12)包含太阳能电池板(121)，该太阳能电池板(121)上设有边框(122)和LED点阵(123)，所述边框(122)设置在太阳能电池板(121)的外周，且该边框(122)由发光组件或反光组件构成，所述LED点阵(123)设置在所述太阳能电池板(121)的正面，所述LED点阵(123)用于对载荷传感器(13)采集的压力载荷值进行显示；所述控制器的I/O端口分别连接有太阳能电池板(121)、载荷传感器(13)、LED点阵(123)和LED调光器；所述控制器根据太阳能电池板(121)的输出电压控制所述LED灯调光器调节LED点阵(123)中各LED灯的亮度和/或颜色；所述太阳能电池板(121)通过太阳能控制器(16)与充电电池(15)连接并通过充电电池(15)为控制单元(14)、载荷传感器(13)以及LED点阵(123)提供电能；/n所述图像处理设备包含图像采集器(4)和图像处理器(5)，至少所述图像采集器(4)固设于所述示功仪本体(1)的一侧，且该图像采集器(4)的可视角能够采集到示功仪本体(1)运动的最大位移，所述图像采集器(4)用于实时获取数据显示板(12)在该最大位移内不同位置的图像信息，并将获取的图像信息传输至图像处理器(5)；所述图像处理器(5)分别获取图像信息中的压力载荷值和数据显示板(12)对应的实际位移值，并根据压力载荷值和实际位移值整理出功图数据。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，其特征在于，包括示功仪本体(1)和图像处理设备，
所述示功仪本体(1)包含应变体(11)和数据显示板(12)，所述应变体(11)包含载荷传感器(13)和中间腔体，所述中间腔体内设置有控制单元(14)和充电电池(15)，所述控制单元(14)包含控制器和LED灯调光器；所述数据显示板(12)包含太阳能电池板(121)，该太阳能电池板(121)上设有边框(122)和LED点阵(123)，所述边框(122)设置在太阳能电池板(121)的外周，且该边框(122)由发光组件或反光组件构成，所述LED点阵(123)设置在所述太阳能电池板(121)的正面，所述LED点阵(123)用于对载荷传感器(13)采集的压力载荷值进行显示；所述控制器的I/O端口分别连接有太阳能电池板(121)、载荷传感器(13)、LED点阵(123)和LED调光器；所述控制器根据太阳能电池板(121)的输出电压控制所述LED灯调光器调节LED点阵(123)中各LED灯的亮度和/或颜色；所述太阳能电池板(121)通过太阳能控制器(16)与充电电池(15)连接并通过充电电池(15)为控制单元(14)、载荷传感器(13)以及LED点阵(123)提供电能；
所述图像处理设备包含图像采集器(4)和图像处理器(5)，至少所述图像采集器(4)固设于所述示功仪本体(1)的一侧，且该图像采集器(4)的可视角能够采集到示功仪本体(1)运动的最大位移，所述图像采集器(4)用于实时获取数据显示板(12)在该最大位移内不同位置的图像信息，并将获取的图像信息传输至图像处理器(5)；所述图像处理器(5)分别获取图像信息中的压力载荷值和数据显示板(12)对应的实际位移值，并根据压力载荷值和实际位移值整理出功图数据。


2.如权利要求1所述的基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，其特征在于，所述图像处理器(5)包含故障识别单元、图像清晰度识别单元和通讯模块，所述故障识别单元通过所述通讯模块与远端上位设备通讯，所述图像清晰度识别单元通过所述通讯模块与所述示功仪本体(1)上的控制器通讯，所述故障识别单元判断图像采集器(4)采集的图像信息异常时向远端上位设备发送告警信息，所述图像清晰度识别单元在判断图像采集器(4)采集的图像清晰度较低时通过通讯模块向控制器发送使能信号，控制器根据该使能信号通过所述LED灯调光器调节LED点阵(123)中各LED灯的亮度和/或颜色。


3.如权利要求1或2所述的基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，其特征在于，所述图像处理器(5)包含预存储单元、像素计数单元和计算单元，所述预存储单元中预存储有数据显示板(12)至少一边的实际宽度D和选...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建权，姜占乾，吴小庄，王章晴，王归红，
申请(专利权)人：新疆金牛能源物联网科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：新疆;65