一种基于视觉识别技术的油井漏油检测装置的制作方法

1.本实用新型设计油井漏油检测技术领域，尤其是一种基于视觉识别技术的油井漏油检测装置。


背景技术：

2.目前，在石油采集行业中，抽油机不仅分布极为分散，且处于偏远地区，如此使得对抽油机工作状态方面的监控带来了很多不便，对抽油机工作状态监控中的其中一项就是检测是否存在漏油现象，采油过程中由于光杆与采油树管道接头反复摩擦，常常因为光杆磨损造成间隙过大而产生漏油，现有普遍采用人工定期查看现场的方式检查漏油问题，如此存在人员劳动强度大和检测不及时的问题，也有部分采用安防用摄像机结合图像识别的方法进行漏油检测，但是由于漏油痕迹在现场与日光阴影、水坑等极为类似，所以极易造成误判或者漏判；经研究发现，原油中含有不饱和烃及其衍生物，其具有荧光性，当特定波长的紫外光照射后，会产生特定波长的荧光，目前，原油的荧光性主要应用于探测不同目的层原油性质；因此，基于上述问题以及现有技术，本技术设计了一种基于视觉识别技术的油井漏油检测装置，以提高漏油检测的成功率和准确率。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本技术提供了一种基于视觉识别技术的油井漏油检测装置，利用该装置可提高漏油检测的成功率和准确率，避免现有存在漏油检测不及时和漏判或误判的现象。
4.本实用新型提供了一种基于视觉识别技术的油井漏油检测装置，该装置可布设于抽油机至少一侧，包含图像采集装置1、紫外线发生装置2和控制单元3，所述图像采集装置1包含图像采集器、图像处理器以及滤波组件，所述图像采集器可获取采集区6的图像信息并将其发送至图像处理器进行处理，所述滤波组件包含滤波镜片11、转轴12及驱动单元13，所述滤波镜片11固定在转轴12上并可遮挡在图像采集器处，所述驱动单元13可驱动转轴12旋转进而带动滤波镜片11旋转以使图像采集器是否在采集区6获取特定波长的光影；所述紫外线发生装置2包含紫外线发射模块21，该紫外线发射模块21用于向辐照区5发射紫外线，该紫外线照射在原油上将产生受激荧光；所述控制单元3包含控制器和无线信号收发模块，所述控制器与所述图像采集装置1和紫外线发生装置2电气连接，其中，所述控制器控制驱动单元13启动，或，所述控制器控制驱动单元13和紫外线发射模块21同步启动，所述无线信号收发模块用于将图像处理器处理后的图像信息发送至上位机，及用于将上位机发出的指控指令传输至控制器。
5.作为本技术的优选方案，所述辐照区5的范围小于等于采集区6的范围，当辐照区5的范围小于采集区6的范围时，所述紫外线发生装置2上设有转向组件，该转向组件至少设置在紫外线发射模块21的一侧，其用于驱动紫外线发射模块21转动以改变辐照区5，所述转向组件包含齿轮传动机构22和驱动机构23，该驱动机构23与所述控制单元3电气连接。
6.作为本技术的优选方案，所述紫外线发生装置2包含紫外辐照强度检测单元25，该紫外辐照强度检测单元25设置在紫外线发射模块21的一侧，其用于检测紫外线发射模块21所发射紫外线的强度，以及用于检测当前环境中紫外线强度，在当前环境中紫外线强度满足需求时，则在获取滤波且受紫外线辐照后的图像时无需启动紫外线发射模块21。
7.作为本技术的优选方案，所述紫外线发生装置2还包含活体生物探测模块26和/或报警模块27，所述活体生物探测模块26用于在启动紫外线发射模块21前探测辐照区5是否有人或动物闯入，所述报警模块27用于进行远程或现场报警，以警示人员或动物远离辐照区5，或者，提醒附近工作人员及时处理漏油现象。
8.作为本技术的优选方案，所述滤波镜片11滤除后可获取uva波段的光，即波长在320nm-380nm之间的光波；和/或，所述受激荧光的波长为300nm-380nm之间。
9.作为本技术的优选方案，所述活体生物探测模块(26)包含声波探测单元或红外探测单元中的至少一种；和/或，所述紫外线发生装置(2)包含加速度传感模块，该加速度传感模块与所述控制器电气连接，利用该加速度传感模块可感知紫外线发生装置(2)是否倾斜进而确保辐照区(5)与采集区(6)对应。
10.与现有技术相比，本技术中的该漏油检测装置的主要优势在于：基于原油的荧光性以及通过设置滤波镜片11和紫外线发射模块21的方式，可使得图像采集器获取特定波长下的图像信息，如存在原油泄漏，则可在采集的图像信息中出现荧光点，如此将提高原油泄漏检测的准确性和及时性，避免现有存在漏油检测不及时和漏判或误判的现象；同时，该漏油检测装置还设置了活体生物探测模块26和/或加速度传感模块，利用活动生物探测模块可确保在辐照区5没有人或动物的情况下启动紫外线发射模块21，利用加速度传感模块可确保紫外线发射模块21的辐照区5处于特定范围，如此提高了漏油检测装置使用的安全性，其次，本检测装置中的图像采集器以及图像处理器可使用现有设置在油井周围的安防用摄像机，然后仅需增加滤波组件、紫外线发生装置2和控制单元3即可，如此，将降低本检测装置的使用成本。
附图说明
11.图1为本实用新型实施例一提供的油井漏油检测装置的一种主视结构示意图。
12.图2为本实用新型实施例一提供的油井漏油检测装置的另一种主视结构示意图。
13.图3为本实用新型实施例一提供的图像采集装置的侧视结构示意图。
14.图4为本实用新型实施例一提供的图3中a处的局部放大图。
15.图5为本实用新型实施例一提供的图像采集装置的主视结构示意图。
16.图6为本实用新型实施例一提供的图5中b处的局部放大图。
17.图7为本实用新型实施例一提供的紫外线发生装置的主视结构示意图。
18.图8为本实用新型实施例一提供的控制单元与各检测模块和执行模块之间的控制原理图。
19.图9为本实用新型实施例二提供的紫外线发生装置上设有转向组件的结构示意图。
20.图10为本实用新型实施例二提供的控制单元与驱动机构之间的控制原理图。
21.附图标记
22.图像采集装置1，采集罩10，滤波镜片11，转轴12，驱动单元13，紫外线发生装置2，辐射罩20，紫外线发射模块21，齿轮传动机构22，驱动机构23，传动轴24，紫外辐照强度检测单元25，活体生物探测模块26，报警模块27，控制单元3，支撑架4，辐照区5，采集区6。
具体实施方式
23.实施例1：
24.本实施例提供了一种基于视觉识别技术的油井漏油检测装置，该装置在使用时布设于抽油机的一侧，其用于检测抽油机是否漏油；具体地，该装置包含图像采集装置1、紫外线发生装置2和控制单元3，本实施例中，图像采集装置1、紫外线发生装置2和控制单元3设置在同一支撑架4上(以下简称一体设置)，参见图1，其中，图像采集装置1和紫外线发生装置2的具体设置位置或高度根据实际情况选定，本实施例不做具体限定，采用该一体设置结构不尽方便安装，也方便维护和管理，但该一体安装的结构在实际使用时由于光线反射的原因可能存在获取的图像中荧光点不清楚或不明显的问题，为了解决该问题，本实施例优选可将图像采集装置1与紫外线发生装置2分别固定在独立的支撑架4上(控制单元3优选但不限于设置在图像采集装置1的支撑架4上)，参见图2，安装时将图像采集装置1和紫外线发生装置2分别固定在两个相对的位置，以使紫外线照在原油上产生的受激荧光的反射光能够被图像采集装置1更多的采集到，如此将提高图像采集装置1的采集精度和准确度，同时，将图像采集装置1与紫外线发生装置2设置为独立结构的优势还在于：在图像采集装置1的采集区6(图像采集器的最大采集范围)较大时，可通过一组图像采集装置1对应多组紫外线发生装置2来实现，也即将一组图像采集装置1的采集区6通过多组紫外线发生装置2来辐照，或，在紫外线发生装置2的辐照区5(紫外线发生装置2的最大辐照范围)较大或可变时，可通过一组紫外线发生装置2对应多组图像采集装置1，也即将多个图像采集装置1的采集区6通过一组紫外线发生装置2来辐照，如此在某种程度上将降低装置使用成本。
25.图像采集装置1包含图像采集器、图像处理器以及滤波组件，图像采集器和图像处理器优选固定在一侧开口的采集罩10内，滤波组件固定在该采集罩10的开口处，本实施例中，图像采集器为电荷耦合元件(ccd)，其可获取采集区6内图像信息(模拟电讯号)并将采集的模拟电讯号发送至图像处理器，本实施例中，图像处理器为现有的数字信号处理芯片(dsp)，该dsp将接收到的模拟电讯号进行模数转及加工处理等一系列运算(颜色、亮度、白平衡等)后即可输出图像(视频或图片)，滤波组件包含滤波镜片11、转轴12及驱动单元13，滤波镜片11固定在转轴12上并可遮挡在图像采集器的探头处，参见图3-6，利用该滤波镜片11可使图像采集器采集特定波长范围内的光影，驱动单元13可驱动转轴12旋转进而带动滤波镜片11旋转以使图像采集器是否在采集区6获取特定波长的光影，也即当滤波镜片11随转轴12旋转并将图像采集器探头遮挡时，则此时图像采集器获取的光影中不包含滤波镜片11过滤掉的波长内的光影，当波镜片随转轴12旋转未将图像采集器探头遮挡时，则此时图像采集器采集可见光范围内的光波，本实施例中，优选滤波镜片11滤波后可获取uva波段的光，即波长在320nm-380nm之间的光波，也即当滤波镜片11遮挡图像采集器探头时，图像采集器仅可获取波长在320nm-380nm之间的光影，本实施例中，驱动单元13包含步进电机和步进电机驱动模块；紫外线发生装置2包含紫外线发射模块21，本实施例优选紫外线发射模块21固定在一侧开口的紫外罩内，参见图7，该紫外线发射模块21用于向处于采集区6内的辐
照区5发射紫外线，由于原油的荧光性，因此该紫外线照射在原油上将产生受激荧光，本实施例中，经试验可知该受激荧光的波长在300nm-380nm之间，本实施例中，紫外线发射模块21包含紫外灯和紫外灯驱动模块，其中，紫外灯的辐射强度可通过紫外灯驱动模块调节；控制单元3包含控制器和无线信号收发模块，且该控制单元3与所述图像采集装置1和紫外线发生装置2电气连接，具体地，步进电机驱动模块和紫外灯驱动模块分别与控制器的i/o端口连接，使用时，控制器通过i/o端口仅向步进电机驱动模块发送使能信息(此时外部环境中的紫外线强度满足当前需求)，或者，控制器通过i/o端口同时向步进电机驱动模块和紫外线发射模块21发送使能信息，所述步进电机驱动模块接收来自控制器的使能信号，然后将使能信号进行处理以启动步进电机，并且将步进电机的工作情况反馈至控制器制器，所述紫外线发射模块21接收来自控制器的使能信号，然后将使能信号进行处理以启动紫外灯，并且将紫外灯的工作情况反馈至控制器，无线信号收发模块用于将图像处理器处理后的图像信息发送至上位机，及用于将上位机发出的指控指令传输至控制器，本实施例中，该无线信号收发模块优选为海通达的一款工业级无线编程通讯模块，其型号为htd-wr8003，该无线通讯模块支持标准的modbus协议，包括modbus ascii协议和modbus rtu协议，且具有远距离通讯、高稳定性、低故障率及低成本等特点，它提供了丰富的外围接口(rs232\rs485\ppi\以太网)，采集的数据可实时传送，满足客户对于数据实时性、准确性的要求，大大降低人员劳动强度和企业运营成本；本实施例中，上位机包含视频、图像显示单元以及人机交互界面等，该上位机可为远端工控机，也可为电脑或手机等移动终端。
26.本实施例中，为了节省成本，图像采集器以及图像处理器可使用现有设置在油井周围的安防用摄像机。
27.本实施例中，辐照区5的范围小于等于采集区6的范围。
28.使用时，正常情况下，图像采集器、图像处理器以及控制单元3作为一般的安防摄像机使用，其采集抽油机周围的图像并将其传输至上位机，在指定时间或预设时间到达时(提前预设或人为现场发送指令)，控制单元3启动滤波组件和紫外线发射模块21，此时，图像采集器将获取滤波且受紫外线照射后的光影信息，也即获取波长为300nm-380nm之间的光影信息，并将该光影信息转换为电讯号传输至图像处理器，图像处理器将接收到的电讯号经过处理后输出图像并将该图像传输至控制单元3，控制单元3再将该图像传输至远端上位机，如果输出的图像中存在荧光点，则说明存在原油泄漏现象，本实施例中，为了提高检测装置的检测精度和准确度，本实施例优选图像采集装置1可获取多个时段的图像，控制单元3或上位机可将该多个时段的图像进行比对，如果多个时段的图像中荧光点随时段变化在增加，则说明一定存在漏油现象。
29.综上可知，采用本实施例中该检测装置，可提高原油泄漏检测的准确性和及时性，避免现有存在漏油检测不及时和漏判或误判的现象。
30.进一步地，在本实施例中，为了确保紫外发生装置发射的紫外线强度满足需求，以及为了利用自然光中的紫外线，降低紫外发生装置使用成本，优选紫外线发生装置2包含紫外辐照强度检测单元25，该紫外辐照强度检测单元25设置在紫外线发射模块21的一侧，其用于检测紫外线发射模块21所发射紫外线的强度，以及用于检测当前环境中紫外线强度，在当前环境中紫外线强度满足需求时，则在获取滤波且受紫外线辐照后的图像时无需启动紫外线发射模块21；本实施例中，该紫外辐照强度检测单元25优选为现有的紫外辐照计，该
紫外辐照计的型号优选但不限于ls129-uv-254，该款型号的紫外辐照计功率量程0-20000uw/cm2，采用数字探头，具有rs485通讯接口，支持标准的mobus通讯协议，可连接plc读取数据，也即该型号的紫外辐照计满足本实施例的需求，本实施例中，为了节约使用成本，优选对紫外线发射模块21的紫外线强度进行定期检测，且仅在检测时使用该紫外辐照计，同时，利用该紫外辐照计可对多个紫外线发射模块21的紫外线强度进行检测。
31.进一步，在本实施例中，为了提高检测装置的使用安全性能，优选紫外线发生装置2还包含活体生物探测模块26和报警模块27，该活体生物探测模块26和报警模块27均固定在紫外罩内并与控制单元3电气连接，本实施例中，该活体生物探测器包含声波探测单元或红外探测单元中的至少一种，在启动紫外线发射模块21前，先通过该活体生物探测模块26探测辐照区5是否有人或动物闯入，避免人或动物误入辐照区5受到紫外线伤害；本实施例中，报警模块27包含声音报警器和灯光报警器中的至少一种，利用该报警模块27可进行远程或现场报警，一方面可警示人员或动物远离辐照区5，另一方面提醒附近工作人员当前抽油机存在漏油现象，使得附近工作人员可及时处理漏油现象，本实施例中，为了能够让工作人员准确判断报警意图，可通过设置报警时长或报警内容来区分报警意图，例如，短时间间隔报警代表警示人员或动物远离辐照区5，长时间间隔报警代表抽油机存在漏油现象，具体可根据实际使用设置，本实施例不做不提限定；使用时，在活体生物探测器探测到辐照区5未有人或动物闯入时，则控制器可启动紫外线发射模块21，在活体生物探测器探测到辐照区5有人或动物闯入时，则控制器控制报警模块27进行报警以警示人员或动物远离辐照区5，同时，不启动紫外线发射模块21；或者，在检测到存在漏油现象时，控制器控制报警模块27进行报警以提醒附近工作人员及时处理漏油现象。
32.进一步地，在本实施例中，为了提高检测装置的使用安全性能，优选紫外线发生装置2包含加速度传感模块，该加速度传感模块与控制单元3电气连接，利用该加速度传感模块可感知紫外线发生装置2是否倾斜进而确保辐照区5与采集区6对应，避免紫外线发生装置2倾斜导致辐照区5移动至采集区6外部，进而影响图像采集装置的采集精度和准确度。
33.参见图9，为本实施例提供的控制单元3与各检测模块和执行模块之间的控制原理图。
34.实施例2：
35.与实施例1相比，本实施例的区别在于，当辐照区5的范围小于采集区6的范围时，优选在紫外线发生装置2上设有转向组件，该转向组件至少设置在紫外线发射模块21的一侧，其用于驱动紫外线发射模块21上下和/或左右转动以改变辐照区5，本实施例中，转向组件包含齿轮传动机构22和驱动机构23，齿轮传动机构22上连接有传动轴24，紫外线发生装置2设置在该传动轴24的自由端，本实施例中，优选转向组件驱动紫外线发射模块21左右转动以改变辐照区5(上下辐照范围固定不变)，参见图9；本实施例中，齿轮传动机构22优选为双齿轮传动机构22，本实施例中，驱动机构23优选为步进电机和步进电机驱动模块，所述步进电机驱动模块与控制器的i/o端口电气连接，使用时，控制器向步进电机驱动模块发送使能信号，步进电机驱动模块接收来自控制器的使能信号，然后将使能信号进行处理后启动步进电机，并且将步进电机的工作情况反馈至控制器，步进电机转动将带动传动轴24同步转动进而带动紫外线发生装置2旋转，参见图10；本实施例中，紫外线发生装置2每次旋转的角度可预设在控制器内，本实施例中，紫外线发生装置2旋转改变的辐照区5处于至少一组
图像采集装置1的采集区6内，也即一个紫外线发生装置2可对多个图像采集装置1的采集区6进行辐照，如此可减少紫外线发生装置2的使用数量，降低紫外线发生装置2的使用成本。
36.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未做过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。