CN108010156A - 一种全天候自主油田巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述全天候自主油田巡检系统包括无人机载体,所述无人机载体上分别设置有探测模块、识别和判决模块和安全模块;其中,所述探测模块用于采集油田的目标图像;所述识别和判决模块用于识别和处理通过所述探测模块采集的目前图像;所述安全模块用于监测无人机载体的飞行状态;解决了人工巡检效率低、劳动强度大和作业程序复杂,而采用载人直升机巡护存在安全问题和易受天气影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油田检巡检领域,具体地,涉及一种全天候自主油田巡检系统。
背景技术
目前,我国的油气管道总里程已近15万公里,纵横万里的油气管道为国民经济和居民的日常生活提供着重要的能源。为了保证能源传输的安全,必须对它们进行定期巡查。对于石油管线的巡检项目,尤其是长距离输油输气管道(长度在400km以内)、区域性油气田断块系统(面积在100km2左右)而言,这些项目经常要求“短平快”,测量周期短、任务重、质量高,区域内地形、地貌复杂多变,常常穿越无人区如沙漠戈壁、森林、高山等,有时人员和测量仪器无法到达。传统的石油管线巡检工作主要是通过安检员的定期巡查和上级督查部门的不定期抽查两种方式,都是采用人工接触方式,其劳动强度大、作业程序复杂、资源配置臃肿繁多、工效低、周期较长,特别是在困难地段往往无法按时保质保量完成测量任务;近几年,中国石油为中俄原油管道等管道租用了载人直升机进行巡护,虽然提高了管道巡护应变能力,但载人直升机巡护则存在安全问题和空域申请问题,受到天气、空管、高成本等多方面影响,每天过顶的时间固定,无法实现应急观测。
发明内容
本发明的目的是提供一种全天候自主油田巡检系统,解决了人工巡检效率低、劳动强度大和作业程序复杂,而采用载人直升机巡护存在安全问题和易受天气影响的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述全天候自主油田巡检系统包括无人机载体,所述无人机载体上分别设置有探测模块、识别和判决模块和安全模块;
其中,所述探测模块用于采集油田的目标图像;所述识别和判决模块用于识别和处理通过所述探测模块采集的目前图像;所述安全模块用于监测无人机载体的飞行状态。
优选地,所述探测模块采用红外探测、可见光探测、激光探测、气体探测和声音探测中的一种或多种。
优选地,所述无人机载体上还设置有光电传感设备,用于对无人机载体巡航路线上的油田设备进行拍摄。
优选地,所述全天候自主油田巡检系统还包括安装在地面上的传感设备,所述传感设备能够对油田设备进行数据采集,并将采集的数据无线传输至无人机载体上的光电传感设备。
优选地,所述无人机载体上还设置有语音设备,用于对油田附近的非法活动进行语音驱离。
优选地,所述识别和判决模块具备杂物识别功能、设备完整性识别功能、泄露识别功能和夜间安全识别功能。
优选地,所述识别和判决模块采用模块匹配和小波分解技术,以完成杂物归类识别。
优选地,所述识别和判决模块采用统计模式识别技术,以完成油田设备的完整性检测和定位,方便后期维护人员的跟进排故。
优选地,所述识别和判决模块采用深度学习技术,建立油污泄露的样本库,通过在线学习和自动分类来实时判断油污泄露的精确地点和污染范围。
优选地,所述识别和判决模块采用互信息配准技术和前向运动历史图对夜间进行帧间配准和运动目标检测,以便在红外图像完成车辆的定位和检测。
根据上述技术方案,本发明提供了一种全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述全天候自主油田巡检系统包括无人机载体,所述无人机载体上分别设置有探测模块、识别和判决模块和安全模块(这里的安全模块包括声光报警功能,飞行禁区识别功能、故障情况应急着陆功能等);其中,所述探测模块用于采集油田的目标图像;所述识别和判决模块用于识别和处理通过所述探测模块采集的目前图像;所述安全模块用于监测无人机载体的飞行状态。巡检系统通过安装在无人机载体上的探测模块采集油田目标图像,所采集到的油田图像无需传输到地面站,可在无人机载体上进行自动识别和判决;同时,针对油田巡检范围内目标种类和目标数量,巡检任务多样的特点,本系统提供多架飞机巡检的航路规划与探测策略;考虑到油田的特殊生产作业环境,诸如储油储气站、油田采油作业井严苛的环境要求,本系统提供了多重安全保障系统安全及油田安全。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下结合对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供了一种全天候自主油田巡检系统,所述全天候自主油田巡检系统包括无人机载体,所述无人机载体上分别设置有探测模块、识别和判决模块和安全模块(这里的安全模块包括声光报警功能,飞行禁区识别功能、故障情况应急着陆功能等);其中,所述探测模块用于采集油田的目标图像;所述识别和判决模块用于识别和处理通过所述探测模块采集的目前图像;所述安全模块用于监测无人机载体的飞行状态。巡检系统通过安装在无人机载体上的探测模块采集油田目标图像,所采集到的油田图像无需传输到地面站,可在无人机载体上进行自动识别和判决;同时,针对油田巡检范围内目标种类和目标数量,巡检任务多样的特点,本系统提供多架飞机巡检的航路规划与探测策略;考虑到油田的特殊生产作业环境,诸如储油储气站、油田采油作业井严苛的环境要求,本系统提供了多重安全保障系统安全及油田安全。无人机载体在巡检前,针对不同目标区域进行划分、对任务载体进行编号、对航路及安全层的进行划分,对不同目标属性制定相应的探测策略。
在本发明的一种优选的实施方式中,为了有效的采集油田的目标图像,所述探测模块采用红外探测、可见光探测、激光探测、气体探测和声音探测中的一种或多种。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述无人机载体上还设置有光电传感设备,用于对无人机载体巡航路线上的油田设备进行拍摄;所述全天候自主油田巡检系统还包括安装在地面上的传感设备,所述传感设备能够对油田设备进行数据采集,并将采集的数据无线传输至无人机载体上的光电传感设备。光电传感设备从高空对采油一站区域内的油管、水管进行全天候的大范围、长距离连续性拍摄观测,对沿线的石油和水的泄漏进行识别和告警;对计量站、油井等固定站点依次进行中、低空的环绕拍摄,并对具体被巡检设备进行低空悬停拍照;对固定站地面安装的传感设备的测量数据进行无线采集;对所拍摄视频、图片和数据进行转发,至中心站管理系统;对公路、油站边界等其他区域的车辆、人员、动植物和遗洒物进行监测。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述无人机载体上还设置有语音设备,用于对油田附近的非法活动进行语音驱离。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述识别和判决模块具备杂物识别功能、设备完整性识别功能、泄露识别功能和夜间安全识别功能。在本发明的一种优选的实施方式中,所述识别和判决模块采用模块匹配和小波分解技术,以完成杂物归类识别。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述识别和判决模块采用统计模式识别技术,以完成油田设备的完整性检测和定位,方便后期维护人员的跟进排故。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述识别和判决模块采用深度学习技术,建立油污泄露的样本库,通过在线学习和自动分类来实时判断油污泄露的精确地点和污染范围。
在本发明的一种优选的实施方式中,所述识别和判决模块采用互信息配准技术和前向运动历史图对夜间进行帧间配准和运动目标检测,以便在红外图像完成车辆的定位和检测。
无人机载体在飞行时,可设定禁飞区与电子围栏。在公寓、公共场所及其他禁止飞行的区域,可画定不规则的禁飞区域,同时禁飞区域外围设立安全区域,禁止飞机进入。无人机在进行油井巡检时,需要多架飞机在不同片区飞行,为了防止飞机之间出现碰撞情况,对每架飞机可设定电子围栏,限定飞机在特定片区内飞行,避免互相干扰。
固定翼在制定飞行计划时,航线中有相应安全着陆点。任务飞行过程中,如遇发动机突然熄火。自动控制系统会指令无人机向设定安全着陆点滑翔,第一时间远离有可能存在安全隐患的位置。并不断调整飞行姿态,尽可能的向安全着陆点靠拢着陆。此外,机身加装有灭火弹,防止意外着陆时引发起火爆炸。并且,机身内加装的应达机,也可不断将无人机的位置,实施传输回地面控制站。方便快速准确的为其定位。直升机在发动机发生故障或机身晃动等意外情况下,可采用吊舱设备识别附近区域,在空旷区降落,可自动切断动力电。同时切断油路,避免出现意外。
无人直升机在剩余油量不足或固定翼在电量不足的情况下可报警或自动返航。无人机具备自主返航功能,当出现信号中断时,会自动飞回记录的返航点,等待遥控信号恢复,会夺回控制权。当无人机在任务过程中,常见的图传信号中断一般是:飞行超出最大传输距;有其他建筑或信号干扰。在制定飞行计划时,航线尽量避免可能造成信号遮挡/强磁干扰的位置。在相应区域位置加装信号中继站,保证传输范围的覆盖。
在本发明的一种具体的实施方式中,本发明提供的全天候自主油田巡检系统能够对以下项目进行巡检:
(1)采油树:通过视频实时判断井口闸门有无破损,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别;可在螺栓上涂漆,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别螺栓是否齐全,是否满扣;可在手轮上涂红色漆,然后在手轮和螺栓上画定白色竖直向上箭头,当有松动时,白色箭头出现偏差,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别手轮松动,有无螺帽垫片;视频实时判断,使用可见光变焦摄像设备进行辨别手轮有无缺失;在井口周围图白色漆,视频实时判断,同时使用可见光变焦摄像设备进行辨别井口有无渗漏;视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别保温盒封堵是否严实。
(2)配电箱:视频实时判断,使用可见光变焦摄像设备进行辨别箱门是否关闭。
(3)电动机:对螺丝进行涂漆,视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别轴端盖板螺丝有无松劲;进行涂漆处理,视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别螺丝螺帽齐全无松动。
(4)刹车装置:视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别单刹车装置和双刹车装置的状态;视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别刹车连杆状态;视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别刹车片间隙是否正常。
(5)曲柄:曲柄键涂漆处理,视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别曲柄键是否松动;保险装置涂漆处理,视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别保险装置是否紧固;平衡块涂漆处理,视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别平衡块位置正常;螺丝涂漆处理,视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别固定螺丝正常。
(6)连杆:视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别形状是否变形、销子有无缺损、有无松动或磨损。
(7)油梁:视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别有无摆动、松旷或变形,中轴螺丝落实有无缺损,中轴保养是否到位。
(8)驴头:视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别毛辫子有无松股、断丝、打扭,螺丝螺帽是否齐全,悬绳器是否正常,压板是否齐全平整。
(9)底座:视频实时判断,同时使用无人机可见光变焦摄像设备进行辨别地脚螺丝螺栓是否齐全和有无松动,垫铁有无错位外跑,基座有无杂物及油污。
(10)压力表:视频实时判断,使用近距离高清定点摄像设备进行辨别量程是否适当,是否按时效验,外观有无破损。
(11)井场:视频实时判断,使用可见光变焦摄像设备进行辨别是否平整、整洁,有无油污和垃圾。
以上结合详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述全天候自主油田巡检系统包括无人机载体,所述无人机载体上分别设置有探测模块、识别和判决模块和安全模块;
其中,所述探测模块用于采集油田的目标图像;所述识别和判决模块用于识别和处理通过所述探测模块采集的目前图像;所述安全模块用于监测无人机载体的飞行状态。
2.根据权利要求1所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述探测模块采用红外探测、可见光探测、激光探测、气体探测和声音探测中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述无人机载体上还设置有光电传感设备,用于对无人机载体巡航路线上的油田设备进行拍摄。
4.根据权利要求3所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述全天候自主油田巡检系统还包括安装在地面上的传感设备,所述传感设备能够对油田设备进行数据采集,并将采集的数据无线传输至无人机载体上的光电传感设备。
5.根据权利要求1所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述无人机载体上还设置有语音设备,用于对油田附近的非法活动进行语音驱离。
6.根据权利要求1所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述识别和判决模块具备杂物识别功能、设备完整性识别功能、泄露识别功能和夜间安全识别功能。
7.根据权利要求6所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述识别和判决模块采用模块匹配和小波分解技术,以完成杂物归类识别。
8.根据权利要求6所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述识别和判决模块采用统计模式识别技术,以完成油田设备的完整性检测和定位,方便后期维护人员的跟进排故。
9.根据权利要求6所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述识别和判决模块采用深度学习技术,建立油污泄露的样本库,通过在线学习和自动分类来实时判断油污泄露的精确地点和污染范围。
10.根据权利要求6所述的全天候自主油田巡检系统,其特征在于,所述识别和判决模块采用互信息配准技术和前向运动历史图对夜间进行帧间配准和运动目标检测,以便在红外图像完成车辆的定位和检测。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180508 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |