專利名稱：一種抽油機示功儀的制作方法
一種抽油機示功儀
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于獲得油田抽油機示功圖的設備，特別是ー種通過攝像頭獲得位移信息的示功圖顯示設備。
技術(shù)背景示功圖是由示功器記錄獲得，用于表示在壓カ(壓強)_容積座標上的循環(huán)線圖，該線圖所圍成的面積即為空壓機——循環(huán)的全功。示功圖可用于反映抽油機懸點載荷隨其位移變化規(guī)律?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了獲得油田抽油機示功圖，通常通過測量稠油偶記光桿的位移值和該位移值所對應的負荷。其中，現(xiàn)有的測量裝置大多通過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橫梁角度的變化，通過角度變化值換算獲得位移值。這兩種測量手段各有利弊。其中，位移傳感器大多采用拉線、霍爾和接近開關(guān)等方式，這些傳感器有其不同缺陷，有的不適合長期固定在抽油機上，有的不能測量非勻速轉(zhuǎn)動的抽油機，有的不適合油田抽油機的安裝環(huán)境，有的則難以適應惡劣環(huán)境，還有的在抽油機非勻速轉(zhuǎn)動時測量誤差較大，不利于獲得準確的測量值。而傾角傳感器的設計則會一方面加大設備的數(shù)據(jù)換算、計算復雜度，另ー方面傾角傳感器往往由于其設備有效使用范圍問題，當抽油機的橫梁移動幅度過大或過小時都可能難以獲得有效的測量值。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種能夠簡單而準確地獲得油田抽油機位移信息的示功圖采集設備，而且該設備應當具有適應性強、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和使用的特點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種抽油機示功儀，所述示功儀包括利用攝像頭測量油田抽油機位移的示功圖采集設備，所述示功圖采集設備包括負荷傳感器、與所述負荷傳感器相連的A/D轉(zhuǎn)換器，與所述A/D轉(zhuǎn)換器相連的DSP數(shù)據(jù)處理器，與所述DSP數(shù)據(jù)處理器連接的無線數(shù)據(jù)通信模塊，其中，所述示功圖采集設備還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述負荷傳感器安裝在一起，并連接到所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述示功圖采集設備還包括電源模塊；所述示功儀還包括與所述示功圖采集設備相連的計算機。根據(jù)本發(fā)明的ー種優(yōu)選實施方式，所述無線數(shù)據(jù)通信模塊是wifi通信模塊和\或藍牙通信模塊。優(yōu)選地，所述DSP數(shù)據(jù)處理器包括相互電連接的CPU、數(shù)據(jù)采集存儲單元和數(shù)據(jù)分析處理単元。根據(jù)本發(fā)明的ー種優(yōu)選實施方式，所述示功圖采集設備還包括與所述DSP數(shù)據(jù)處理器電連接的外圍接ロ，所述外圍接ロ包括USb接ロ、Wif i接ロ。根據(jù)本發(fā)明的ー種優(yōu)選實施方式，所述位移傳感器是攝像頭，所述攝像頭優(yōu)選地分辨率不小于640 X 480，采樣頻率不小于30fps。
以下將更詳細的解釋本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明提供了一種抽油機示功儀，所述示功儀包括顯示設備和示功圖采集設備。所述示功圖采集設備利用攝像頭測量油田抽油機位移，包括負荷傳感器、與所述負荷傳感器相連的A/D轉(zhuǎn)換器，與所述A/D轉(zhuǎn)換器相連的DSP數(shù)據(jù)處理器，與所述DSP數(shù)據(jù)處理器連接的無線數(shù)據(jù)通信模塊，其中，所述示功圖采集設備還包括攝像頭，所述攝像頭與所述負荷傳感器安裝在一起，并連接到所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述示功圖采集設備還包括電源模塊，電源模塊用于對本采集設備內(nèi)的所有用電組件供電。負荷傳感器應當安裝在抽油機驢頭下方，在抽油桿的壓力作用下將傳感器所受的壓カ轉(zhuǎn)換成4-20mA電信號傳送給A/D轉(zhuǎn)換器，然后再傳送給DSP，計算出負荷值。根據(jù)數(shù)據(jù)采集和分析設備的常規(guī)技術(shù)選擇，DSP數(shù)據(jù)處理器通常包括相互電連接的CPU、數(shù)據(jù)采集存儲單元和數(shù)據(jù)分析處理單元。DSP數(shù)據(jù)處理器的設置、連接、程序燒錄和器件選擇屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在本發(fā)明中不作贅述。 DSP數(shù)據(jù)處理器還應當具有外圍接ロ，包括usb接ロ等。為了使上述采集設備具有更好的便攜性、數(shù)據(jù)傳輸便利性，無線數(shù)據(jù)通信模塊可以選用wifi通信模塊和\或藍牙通信模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線通信技木。使用時，攝像頭隨抽油機的上下往復運動而運動，實時采集外部圖像變化，根據(jù)所采集圖像中的信息進行分析計算，得出當前的高度信息。系統(tǒng)利用以下公式計算精確位移在距地低點Hl處攝像，所攝兩個特征點的長度像數(shù)nl，在距地高點H2處攝像，所攝兩個特征點的長度像數(shù)n2，在任意距離H處攝像，所攝長度像數(shù)n，則(n-n2)/ (ηトn2) = (H2-H) / (H2-H1)如果設H1=0，H2=100，則 H=IOOX (I — (n —n2)/ (nl — n2))本發(fā)明的示功圖采集設備將實時采集到的位移(高度)信息和負荷數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)端ロ傳送給上位機，上位機接收到后進行示功圖顯示、自動識別及三維立體圖顯示，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明的采集設備通過攝像頭測量出實時位移值，能夠?qū)崿F(xiàn)對抽油機示功圖的實時采集。由于位移數(shù)據(jù)是通過攝像頭采集獲得的，具有準確率高、適用性強的優(yōu)點，對于抽油機的任意幅度運作均能適用，而且安裝方便，只需與負荷傳感器安裝在一起即可，使用方便，能長期在惡劣環(huán)境下運行。本發(fā)明的設備具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和推廣的有益效果。

圖I為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式以下實施例用于非限制性地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。ー種利用攝像頭測量油田抽油機位移的示功圖采集設備，包括安裝在抽油機驢頭下方的懸臂梁式負荷傳感器和攝像頭、安裝在殼體內(nèi)與負荷傳感器和攝像頭分別相連的A/D轉(zhuǎn)換器和DSP數(shù)據(jù)處理器，DSP數(shù)據(jù)處理器還連接了通信模塊、藍牙通信模塊和usb接ロ，另外還設有電源模塊以對所有用電組件供電。所述示功圖采集設備與計算機相連，所述計算機中安裝有現(xiàn)有的上位機軟件，具有圖形判斷、三維一體顯示等功能。在本實施例中，計算機采用具備WIFI功能的戴爾PP33L型計算機。單片機使用M3內(nèi)核的STM32F103C8，該芯片資源豐富，內(nèi)建RTC、12位ADC、UART, SPI, USB設備接ロ。在抽油桿的壓力作用下懸臂梁式負荷傳感器將傳感器所受的壓力轉(zhuǎn)換成4_20mA電信號傳送給A/D轉(zhuǎn)換器，然后再傳送給DSP，計算出負荷值。同時，攝像頭隨抽油機的上下往復運動而運動，實時采集外部圖像變化，根據(jù)所采集圖像中的信息進行分析計算，得出當前的高度信息。系統(tǒng)利用以下公式計算精確位移
在距地低點Hl處攝像，所攝兩個特征點的長度像數(shù)nl，在距地高點H2處攝像，所攝兩個特征點的長度像數(shù)n2，在任意距離H處攝像，所攝長度像數(shù)n，則(n-n2)/ (ηトn2) = (H2-H) / (H2-H1)如果設H1=0，H2=100，則 H=IOOX (I — (n —n2)/ (nl — n2))然后，將實時采集到的位移(高度)信息和負荷數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)端ロ傳送給上位機，上位機接收到后進行示功圖顯示、自動識別及三維立體圖顯示，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。當上位機軟件接收到示功圖數(shù)據(jù)后將示功圖繪制成圖形，同時上位機軟件利用圖像識別原理從樣本示功圖中查找出與當前示功圖最相近的ー個，則當前示功圖的狀態(tài)為最相近的示功圖狀態(tài)。此功能可避免操作人員人工從ー堆樣本中提取最相近的樣本，節(jié)省エ作量，并能提高樣本提取的準確率。用戶可以根據(jù)需要對所有或某段時間之內(nèi)的歷史示功圖進行回放，并以示功圖的形成時間為z坐標畫成三維立體圖，可利用鼠標對立體圖進行拖拽、翻轉(zhuǎn)、放大、縮小操作。此功能可助操作人員分析示功圖的變化趨勢。本發(fā)明的采集設備通過攝像頭測量出實時位移值，能夠?qū)崿F(xiàn)對抽油機示功圖的實時采集。由于位移數(shù)據(jù)是通過攝像頭采集獲得的，具有準確率高、適用性強的優(yōu)點，對于抽油機的任意幅度運作均能適用，而且安裝方便，只需與負荷傳感器安裝在一起即可，使用方便，能長期在惡劣環(huán)境下運行。本發(fā)明的設備具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和推廣的有益效果。
權(quán)利要求
1.一種抽油機示功儀，所述示功儀包括利用攝像頭測量油田抽油機位移的示功圖采集設備，所述示功圖采集設備包括負荷傳感器、與所述負荷傳感器相連的A/D轉(zhuǎn)換器，與所述A/D轉(zhuǎn)換器相連的DSP數(shù)據(jù)處理器，與所述DSP數(shù)據(jù)處理器連接的無線數(shù)據(jù)通信模塊，其特征在于所述示功圖采集設備還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述負荷傳感器安裝在一起，并連接到所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述示功圖采集設備還包括電源模塊；所述示功儀還包括與所述示功圖采集設備相連的計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的示功圖采集設備，其特征在于所述無線數(shù)據(jù)通信模塊是wifi通信模塊和\或藍牙通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的示功圖采集設備，其特征在于所述DSP數(shù)據(jù)處理器包括相互電連接的CPU、數(shù)據(jù)采集存儲單元和數(shù)據(jù)分析處理單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的示功圖采集設備，其特征在于所述示功圖采集設備還包括與所述DSP數(shù)據(jù)處理器電連接的外圍接ロ，所述外圍接ロ包括usb接ロ、wif i接ロ。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的示功圖采集設備，其特征在于所述位移傳感器是攝像頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抽油機示功儀，所述示功儀包括利用攝像頭測量油田抽油機位移的示功圖采集設備，所述示功圖采集設備包括負荷傳感器、相連的A/D轉(zhuǎn)換器、DSP數(shù)據(jù)處理器和無線數(shù)據(jù)通信模塊，其中，所述示功圖采集設備還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述負荷傳感器安裝在一起，并連接到所述A/D轉(zhuǎn)換器；所述示功圖采集設備還包括電源模塊；所述示功儀還包括與所述示功圖采集設備相連的計算機。本發(fā)明的采集設備具有準確率高、適用性強的優(yōu)點，對于抽油機的任意幅度運作均能適用，而且安裝方便，只需與負荷傳感器安裝在一起即可，使用方便，能長期在惡劣環(huán)境下運行。本發(fā)明的設備具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造和推廣的有益效果。
文檔編號G01B11/02GK102829911SQ20121028230
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者張春生, 曹根軍, 彭紅 申請人:北京豪儀測控工程有限公司