一种针对采油设备的多感官巡检机器人、多感官巡检系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种针对采油设备的多感官巡检机器人、多感官巡检系统，至少包括：驱动装置，用于为多感官巡检机器人提供移动的动力驱动；图像采集器，所述图像采集器中包括云台以及安装于云台的一端部上的摄像头、声音采集设备和至少一个传感器，摄像头和声音采集设备分别用于采集采油设备的图像数据和音频数据，传感器用于采集采油设备的周围环境信息。传感器用于采集采油设备的周围环境信息。传感器用于采集采油设备的周围环境信息。

【技术实现步骤摘要】
一种针对采油设备的多感官巡检机器人、多感官巡检系统


[0001]本技术涉及油井示功图测量
，尤其涉及一种针对采油设备的多感官巡检机器人、多感官巡检系统。

技术介绍

[0002]采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面上所采用的方法，其包括自喷采油法和机械采油法(或人工举升采油法)两大类。自喷采油法的特点是利用地层本身的能量来举升原油，是最经济的采油方法。但是，随着油田的不断开发，地层能量逐渐消耗，为了保证原油的稳产与高产，这些油田就不能用自喷法开采。同时，由于油层的地质特点，有一些井在一开始就不能自喷。对于上述这些不能自喷的油井，就必须人为的用机械设备给油井内液体补充能量，才能将原油从井内举升到地面，这种开采方式则称为机械采油法。机械采油法又分为气举法和抽油泵法两种。气举法的特点是利用压缩气体的能量，把原油举升到地面，而抽油泵法的特点是将各抽油泵放到井下进行采油。从国外石油工业发达的国家来看，用抽油泵法开采的井数在生产井总数中占绝大多数，美国 85％左右的抽油井是用这种方法开采的，在我国用抽油泵法开采的井数也占总油井数的大部分。
[0003]我国油田多数用的抽油机是游梁式抽油机(又称磕头式抽油机)，游梁式抽油机的类型很多，但其基本结构和工作原理是相同的：抽油机由动力设备提供动力，经悬绳器总成带动抽油泵进行工作。当抽油机向上冲程时，油管弹性收缩带动采油器向上运动，撞击滑套产生振动，同时正向单流阀关闭，使得下方区域形成负压区，相当于对地层产生了一个巨大的抽吸力。而当抽油机向下冲程时，则会在下方区域形成高压区，对底层内的油通道产生一种反向的冲击力，从而不断地把井中的原油抽出井筒。
[0004]在石油开采行业，为保证采油现场的生产安全，需要对采油现场及采油设备进行定期巡查以及时发现并排除安全隐患及设备故障或潜在故障以避免安全事故的发生，但人工巡检存在时效性差、效率低、准确度不足、工作量大、重复性高等缺点，尤其是当采油现场处于环境恶劣的地点。抽油机示功图作为能够直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段，可以全面反映井下抽油泵运行状况以及原油的开采状况。抽油机示功图是抽油机光杆载荷与光杆位移的关系曲线，其由专门的示功仪测出，并绘在坐标纸上，图上被封闭的线所围的面积表示抽油机炉头在一次往复运动中抽油泵所作的功。抽油机示功图中横坐标表示按比例记录的光杆移动的距离，纵坐标表示按比例记录的光杆上的负荷，曲线圈闭面积的大小表示了泵做功的多少。
[0005]目前的示功仪系统一般由加速度传感器、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等组成，载荷传感器和加速度传感器通常安装在方卡子和悬绳器之间的光杆上，用信号线将加速度传感器和载荷传感器连接。示功仪系统的具体工作流程为：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。
[0006]上述现有示功仪虽然能够测量出绘制示功图所需的压力载荷值和位移值，但其仍存在一定的不足：(1)载荷可以通过载荷传感器测量，而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)在抽油机非匀速转动时测量误差较大，不利于获得准确的测量值；(3)采用有线连接，布线成本巨大，初期建设施工量大。针对上述不足，相关研究提出了采用视觉识别的技术方案，例如公开号为 CN212206438U的专利文献所公开的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。
[0007]实际上，上述技术方案采用的是视觉识别与传感器相结合，将载荷传感器测出的数据通过显示器的方式被外部的图像采集器所识别，解决了传统示功仪有线数据连接而导致成本增大的问题，然而上述技术方案仍无法避免传感器本身所具有的在恶劣环境下存在严重温漂影响以及精密器件使用寿命短的问题。

技术实现思路

[0008]目前用于抽油机的示功仪系统一般由加速度传感器、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等组成，现有示功仪虽然能够测量出绘制示功图所需的压力载荷值和位移值，但其仍存在一定的不足： (1)载荷可以通过载荷传感器测量，而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)在抽油机非匀速转动时测量误差较大，不利于获得准确的测量值；(3)采用有线连接，布线成本巨大，初期建设施工量大。
[0009]对此，相关研究提出了采用视觉识别的技术方案，例如公开号为 CN212206438U的专利文献所公开的一种基于视觉识别技术的示功仪功图测量设备，实际上，上述技术方案采用的是视觉识别与传感器相结合，将载荷传感器测出的数据通过显示器的方式被外部的图像采集器所识别，解决了传统示功仪有线数据连接而导致成本增大的问题。然而上述技术方案仍无法避免传感器本身所具有的在恶劣环境下存在严重温漂影响的问题。
[0010]针对上述现有技术所存在的不足，本申请提出了一种针对采油设备的多感官巡检机器人以及一种针对采油设备的多感官巡检系统，本系统采用视觉识别与弹性形变体相结合的技术方案，主要通过利用弹性形变体替代传统载荷传感器以同步反映抽油光杆载荷的轴向压力，并借助于图像采集器直接获取到弹性形变体的形变数据，即获取到抽油光杆载
荷的轴向压力数据，同时图像采集器可获取到抽油机光杆的高度位移情况，本系统可以替代现已提出的传统示功仪以及外接显示器，克服了传感器本身无法避免的在恶劣环境下存在严重温漂影响以及精密器件使用寿命短的问题。
[0011]本申请所提出的一种针对采油设备的多感官巡检机器人，至少包括：驱动装置，用于为多感官巡检机器人提供移动的动力驱动；图像采集器，所述图像采集器中包括云台以及安装于云台的一端部上的摄像头、声音采集设备和至少一个传感器，摄像头和声音采集设备分别用于采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对采油设备的多感官巡检机器人，至少包括：驱动装置，用于为多感官巡检机器人提供移动的动力驱动；图像采集器，其特征在于，所述图像采集器中包括云台(22)以及安装于云台(22)的一端部上的摄像头(20)、声音采集设备(24)和至少一个传感器(25)，摄像头(20)和声音采集设备(24)分别用于采集采油设备的图像数据和音频数据，传感器(25)用于采集采油设备的周围环境信息。2.根据权利要求1所述的多感官巡检机器人，其特征在于，所述多感官巡检机器人的机身中还设有控制器和安装在其机身上的雷达设备(26)，雷达设备(26)与控制器信号连接且用于向控制器传输导航数据。3.根据权利要求2所述的多感官巡检机器人，其特征在于，所述传感器(25)为气味传感器、可燃气体检测传感器、辐射性传感器、环境光传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、声光报警器中的一个或几个。4.根据权利要求3所述的多感官巡检机器人，其特征在于，所述机身的至少一个侧面上设置有至少一个红外热像仪、至少一个距离传感器、至少一个照明灯中的一个或几个，红外热像仪、距离传感器以及照明灯分别与控制器信号连接。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀朝东，宋健，檀庭庄，毛军军，冯钢，张杰，
申请(专利权)人：北京雅丹石油技术开发有限公司，
类型：新型
国别省市：