CN110231152B - 基于无人机的井架检测方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于无人机的井架检测方法及设备。所述方法：对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，类似得到井架非空载精简数据，进而得到井架空载结构数据，在此基础上得到井架非空载结构数据；将井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据两个三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；获取空载井架和非空载井架在一子区域的风动位移，将风动位移与变形位移做差，得到井架在一子区域的实际形变量；进而获取全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布。本发明可以提高对井架进行检测的效率，降低了井架检测的施工难度和危险系数。

Description

基于无人机的井架检测方法及设备

技术领域

本发明实施例涉及井架检测技术领域，尤其涉及一种基于无人机的井架检测方法及设备。

背景技术

井架是一种比较复杂的大型金属钢架结构，对油田和石油生产中有着不可替代的作用，井架形体大，承载能力和强度要求高，以及油田恶劣复杂的工作环境，在工作过程中受诸多因素的影响，井架的许多部件都有不同程度的腐蚀和形变。随着井场的变动，对井架需要不断的安装和迁，这个过程更增加了设备的损伤，给生产过程带来巨大的安全隐患。

为了保证石油钻机在石油生产过程中的安全运行，对井架进行应力测试是评估井架安全承载能力的重要方式。目前一般都是采用应变片电测法，然而随着井架检测工作量的增加，应变片的不断消耗，成本也不断上涨。这种检测方法还受到天气环境的制约，即使对应变片采取了防水措施，应变片损坏率仍然高于天气晴朗时的检测结果。同时井架检测属于高空作业，检测时设备都在高压和高速的运转，施工难度大，危险系数高。因此，找到一种能够安全便捷，成本较低，省时节能的井架检测方法，就成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于无人机的井架检测方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于无人机的井架检测方法，包括：对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

进一步地，在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述对井架空载数据去噪，包括：采用正态分布的3σ原则，对井架空载数据去噪。

进一步地，在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述对井架空载数据去噪并提取中心样本点，相应地，所述提取中心样本点，包括：根据井架空载数据的测点数量，沿所述测点的分布方向，划分体积相等的若干立方体方盒，选取方盒的几何中心点作为中心样本点。

进一步地，在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，包括：以相同的基准面为基准，对所述井架空载精简数据进行融合，得到井架空载结构数据。

进一步地，在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，包括：以空载井架与无人机之间的直线距离作为基准距离，将所述井架空载结构数据转化为三维坐标系中的数据，所述三维坐标系中的数据即为井架空载三维数据。

进一步地，在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移，包括：在所述一子区域内，提取井架空载三维数据中的位移点位置，以及井架非空载三维数据中的位移点位置，做差得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移。

进一步地，在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，包括：根据风向和风速数据，采用伯努利方程分别得到空载井架和非空载井架状态下，井架在所述一子区域的风动压力，根据所述风动压力，得到所述风动位移。

第二方面，本发明的实施例提供了一种基于无人机的井架检测装置，包括：

变形位移获取模块，用于对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；

应力分布获取模块，用于获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；

其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的基于无人机的井架检测方法。

第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的基于无人机的井架检测方法。

本发明实施例提供的基于无人机的井架检测方法及设备，通过无人机采集井架空载和非空载状态的数据，对数据进行精简后根据精简数据得到井架在相关区域的变形位移和风动位移，根据二者的差值得到井架的实际形变量，最终根据实际形变量得到井架的应力分布，可以提高对井架进行检测的效率，降低了井架检测的施工难度和危险系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于无人机的井架检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的无人机提取井架相关数据原理示意图；

图3为本发明实施例提供的无人机数据流原理示意图；

图4为本发明实施例提供的地面控制系统数据流原理示意图；

图5为本发明实施例提供的基于无人机的井架检测系统结构示意图；

图6为本发明实施例提供的基于无人机的井架检测装置结构示意图；

图7为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

采用无人机对井架进行检测，首先要使用无人机采集井架的相关数据。具体采集过程可以参见图2，图2中包括：井架201、第二次扫描角度202、第一次扫描角度203、无人机204、PC端205、第一次扫描位置206、第二次扫描位置207、无人机航向208、无人机航向209和无人机航向210。无人机204接收到PC端205的指令，首先沿着无人机航向208靠近井架201、到达第一次扫描位置206后，沿着基准面以第一次扫描角度203进行第一次扫描，之后无人机204沿着无人机航向209飞抵第二次扫描位置207，仍然沿着基准面以第二次扫描角度202进行第二次扫描。扫描完成后，PC端205发出指令控制无人机204沿着无人机航向210飞返出发点，从而完成无人机204对井架201相关数据的采集。在采集到的井架数据基础上，就需要对井架数据进行分析处理，以实现对井架的检测。为达此目的，本发明实施例提供了一种基于无人机的井架检测方法，参见图1，该方法包括：

101、对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；

102、获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布。具体地，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，是指分别获取井架空载与非空载时的风动位移，对这两个位移做矢量减法，得到风动位移的变化量，风动位移的变化量与井架变形位移做矢量减法(勾股定理)得到井架在该子区域的实际形变量。

其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

具体地，无人机的内部系统结构可以参见图3。其中，GPS模块、光流定位模块和陀螺仪模块，共同组成无人机控制系统。测量指令发出后，GPS定位模块为无人机提供位置信息，控制无人机按照预设航线飞行，陀螺仪模块与光流定位模块在无人机到达检测目的地后陀螺仪模块负责控制无人机姿态，光流定位模块负责实现无人机的高精度定位悬停。无人数据采集系统包括：摄像头，激光测距仪，风向风速传感器。摄像头负责连续扫描井架表面位置数据(如采集井架空载时的图像数据，采集井架非空载时的图像数据)，激光测距仪负责测量无人机与井架之间的距离(如采集井架空载时的距离数据，井架非空载时的距离数据)，风向风速传感器负责测量环境中的风向风速(如采集井架空载时环境中的风向风速数据，采集井架非空载时环境中的风向风速数据)。上述数据均经过无人机无线发送模块，发送至地面控制系统(例如，PC端)。地面控制系统的内部系统结构可以参见图4，地面控制系统接收到无人机无线发送模块发送的数据后，会将地面站接收井架空载时环境中的风向风速数据发送至消除误差模块，以求井架空载时的风动位移；地面站接收井架空载时的距离数据会作为基准，发送至转换井架空载时的图像数据；地面站接收井架时的空载图像数据，会被发送至重建井架空载时的图像数据进行重建，在拼接井架空载时的图像数据模块处进行拼接，并送入判断井架空载时的图像数据质量模块进行质量判断，若井架空载数据不合格，则返回图3中无人机测量指令处重新测量数据。若合格，则发送至转换井架空载时的图像数据模块进行转换，转换后的数据存入地面数据存储模块，经过对比分析后(与非空载数据进行对比分析)，消除误差(结合井架空载和非空载时的风动位移)，建立井架应力分布数值模型，根据该模型开展安全性能分析。若井架处于安全状态，则生成安全报告，若井架处于危险状态，则发出危险预警。地面控制系统中井架非空载数据的处理流程与空载的流程相同，参见图4即可，在此不再赘述。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述对井架空载数据去噪，包括：采用正态分布的3σ原则，对井架空载数据去噪。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述对井架空载数据去噪并提取中心样本点，相应地，所述提取中心样本点，包括：根据井架空载数据的测点数量，沿所述测点的分布方向，划分体积相等的若干立方体方盒，选取方盒的几何中心点作为中心样本点。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，包括：以相同的基准面为基准，对所述井架空载精简数据进行融合，得到井架空载结构数据。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，包括：以空载井架与无人机之间的直线距离作为基准距离，将所述井架空载结构数据转化为三维坐标系中的数据，所述三维坐标系中的数据即为井架空载三维数据。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移，包括：在所述一子区域内，提取井架空载三维数据中的位移点位置，以及井架非空载三维数据中的位移点位置，做差得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移。

基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测方法，所述获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，包括：根据风向和风速数据，采用伯努利方程分别得到空载井架和非空载井架状态下，井架在所述一子区域的风动压力，根据所述风动压力，得到所述风动位移。

本发明实施例提供的基于无人机的井架检测方法，通过无人机采集井架空载和非空载状态的数据，对数据进行精简后根据精简数据得到井架在相关区域的变形位移和风动位移，根据二者的差值得到井架的实际形变量，最终根据实际形变量得到井架的应力分布，可以提高对井架进行检测的效率，降低了井架检测的施工难度和危险系数。

为了更加清晰的阐述本发明的技术方案的本质，在上述实施例的基础上，拟提出一个整体的实施例，从整体上展现本发明技术方案的全貌。需要说明的是，该整体实施例仅仅是为了将本发明的技术本质进一步体现出来，并不是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员在本发明各个实施例的基础上，通过组合技术特征，得到的任何满足本发明技术方案本质的组合型技术方案，只要能够实际实施，均在本专利的保护范围之内。该整体的实施例提供了基于无人机的井架检测系统，具体参见图5，该系统包括：无人机内部系统，地面控制与数据预处理系统和质量性能评估系统。其中无人机内部系统包括：无线通信系统，无人机控制系统，无人机数据采集系统三个子系统。无线通信系统包括无线通信模块27；无人机控制系统包括：GPS定位模块26，陀螺仪模块25，光流定位模块24；无人机数据采集系统包括：图像采集模块22，激光测距模块21，无人机存储模块34，风向风速传感器模块23；地面控制与数据预处理系统包括：地面站飞行控制系统28，地面数据存储模块31，数据重建系统29，数据拼接系统30；质量性能与评估系统包括：井架安全评估系统33，井架性能分析系统32。

井架空载时，地面控制与数据预处理系统中的地面站飞行控制系统28根据井架的位置信息，将检测目标和飞行航线发送给无人机并发送测量指令。无人机根据自身的GPS定位模块26，到达检测目的地，无人机控制系统通过陀螺仪模块25实时检测无人机的姿态角度，通过四元微分算法获得三维空间中无人机的三轴姿态角，进而控制无人机的姿态；无人机控制系统控制无人机位于底部的光流定位模块24采集光流数据，然后采用光流算法计算无人机与地面之间的垂直距离进而实现无人机的高精度定点悬停。打开无人机数据采集系统中的图像采集模块22，激光测距模块21和风向风速传感器模块23。由图像采集模块22连续扫描井架表面，获取大量井架空载时表面的点云数据，激光测距模块21测量无人机与井架之间的直线距离，风向风速传感器模块23采集测试环境中的风向风速数据。检测目的地的井架数据采集完成后无人机根据指定航线飞到下一处检测目的地，以相同的方式采集井架空载时表面数据，将两次采集到的原始数据通过无线通信模块27发送回地面站飞行控制系统28，进一步的，将无人机数据采集系统采集到的所有原始数据存入无人机存储模块34中。

地面站飞行控制系统28接收到井架空载时的所有原始数据后，将井架空载时的图像数据导入数据重建系统29。数据重建系统29对导入的数据基于统计学方法中的正态分布3σ原则进行去噪处理，通过计算数据集的标准差，把三倍标准差的点当作噪声数据排除。采用包围盒法，根据数据的测点数量和分布沿坐标轴方向将其划分为边长大小为定值的立方体方盒，每个方盒内可能包含多个数据点，选择方盒中心点作为取样点，从而达到精简数据的目的。将精简后的数据送入数据拼接系统30对数据以相同的基准面为基准，进行数据融合，得到完整的井架空载时的结构数据。由数据拼接系统30判断融合后的数据质量是否合格，如果数据质量不合格则向地面站飞行控制系统28发送数据不合格指令，无人机重新开始检测。如果数据质量合格，将合格的数据与井架空载时激光测距模块21测量到的无人机与井架之间的直线距离作为基准距离，将井架空载时的结构数据转化为三维坐标的形式。将转化后的数据存入地面数据存储模块31中，当井架非空载时的检测数据送入地面数据存储模块31中后，一并导入质量性能评估系统中的井架性能分析系统32，所述井架非空载时的检测数据，由无人机在井架非空载时以相同的检测方式对井架进行扫描，并将所有原始数据发送给地面控制系统，地面控制与预处理系统对井架非空载时的所有原始数据采用同样的处理方式进行数据处理，处理完成后送入地面数据存储模块31中。质量性能评估系统中的井架性能分析系统32通过对比分析处理后的井架空载时的数据和井架非空载时的数据，在井架产生变形的相关区域内利用相同大小的子区作相关搜索，找出最大相关点的位置，两点的坐标位移差值就是井架在这片子区的变形位移。井架性能分析系统32通过读取井架空载时和井架非空载时，风向风速传感器模块23分别采集到的实时检测到的环境中的风向和风速数据，通过伯努利方程(基本思想为：流体的动能、重力势能、压力势能之和为常数)分别得到采集井架空载时和井架非空载时该片子区的风动压力，进而计算出采集井架空载时和井架非空载时该片子区风动位移。井架性能分析系统32对该片子区变形位移和风动位移求差值，得到该片子区由于井架负重而产生的实际形变量。对被测井架的每一块变形子区做相同的数据处理后，对所有实际形变量做有限元分析，得到完整的井架应力分布数值模型。输出的井架的各个部位的应力数值，结合井架材料强度，几何尺寸等基本常量计算出井架各个部位的抵抗破坏或变形的能力。由井架安全性评估系统33对井架各个部位的抵抗破坏或变形的能力进行评定，对于井架各部位中满足工作需求可靠度高的部位输出安全报告，对于可靠度指标低的薄弱部位做出危险预警。

本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种基于无人机的井架检测装置，该装置用于执行上述方法实施例中的基于无人机的井架检测方法。参见图6，该装置包括：

变形位移获取模块601，用于对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；

应力分布获取模块602，用于获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；

其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

本发明实施例提供的基于无人机的井架检测装置，采用变形位移获取模块和应力分布获取模块，通过无人机采集井架空载和非空载状态的数据，对数据进行精简后根据精简数据得到井架在相关区域的变形位移和风动位移，根据二者的差值得到井架的实际形变量，最终根据实际形变量得到井架的应力分布，可以提高对井架进行检测的效率，降低了井架检测的施工难度和危险系数。

需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测装置，包括：去噪模块，用于采用正态分布的3σ原则，对井架空载数据去噪。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测装置，包括：中心样本点提取模块，用于根据井架空载数据的测点数量，沿所述测点的分布方向，划分体积相等的若干立方体方盒，选取方盒的几何中心点作为中心样本点。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测装置，包括：井架结构数据获取模块，用于以相同的基准面为基准，对所述井架空载精简数据进行融合，得到井架空载结构数据。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测装置，包括：三维数据获取模块，用于以空载井架与无人机之间的直线距离作为基准距离，将所述井架空载结构数据转化为三维坐标系中的数据，所述三维坐标系中的数据即为井架空载三维数据。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测装置，包括：差值模块，用于在所述一子区域内，提取井架空载三维数据中的位移点位置，以及井架非空载三维数据中的位移点位置，做差得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移。

基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于无人机的井架检测装置，包括：风动位移获取模块，用于根据风向和风速数据，采用伯努利方程分别得到空载井架和非空载井架状态下，井架在所述一子区域的风动压力，根据所述风动压力，得到所述风动位移。

本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)701、通信接口(Communications Interface)704、至少一个存储器(memory)702和通信总线703，其中，至少一个处理器701，通信接口704，至少一个存储器702通过通信总线703完成相互间的通信。至少一个处理器701可以调用至少一个存储器702中的逻辑指令，以执行如下方法：对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

此外，上述的至少一个存储器702中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。例如包括：对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于无人机的井架检测方法，其特征在于，包括：

对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；

获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；

其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的井架检测方法，其特征在于，所述对井架空载数据去噪，包括：

采用正态分布的3σ原则，对井架空载数据去噪。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的井架检测方法，其特征在于，所述对井架空载数据去噪并提取中心样本点，相应地，所述提取中心样本点，包括：

根据井架空载数据的测点数量，沿所述测点的分布方向，划分体积相等的若干立方体方盒，选取方盒的几何中心点作为中心样本点。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的井架检测方法，其特征在于，所述根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，包括：

以相同的基准面为基准，对所述井架空载精简数据进行融合，得到井架空载结构数据。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的井架检测方法，其特征在于，所述将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，包括：

以空载井架与无人机之间的直线距离作为基准距离，将所述井架空载结构数据转化为三维坐标系中的数据，所述三维坐标系中的数据即为井架空载三维数据。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的井架检测方法，其特征在于，所述根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移，包括：

在所述一子区域内，提取井架空载三维数据中的位移点位置，以及井架非空载三维数据中的位移点位置，做差得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移。

7.根据权利要求1所述的基于无人机的井架检测方法，其特征在于，所述获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，包括：

根据风向和风速数据，采用伯努利方程分别得到空载井架和非空载井架状态下，井架在所述一子区域的风动压力，根据所述风动压力，得到所述风动位移。

8.一种基于无人机的井架检测装置，其特征在于，包括：

变形位移获取模块，用于对井架空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架空载精简数据，对井架非空载数据去噪并提取中心样本点，得到井架非空载精简数据；根据所述井架空载精简数据，得到井架空载结构数据，根据所述井架非空载精简数据，得到井架非空载结构数据；将所述井架空载结构数据，转化为井架空载三维数据，将所述井架非空载结构数据，转化为井架非空载三维数据；根据所述井架空载三维数据和井架非空载三维数据，得到井架在产生变形的相关区域内的一子区域的变形位移；

应力分布获取模块，用于获取空载井架和非空载井架在所述一子区域的风动位移，将所述风动位移的变化量与所述变形位移做差，得到井架在所述一子区域的实际形变量；获取井架在所述产生变形的相关区域内的全部子区域的实际形变量，根据所述全部子区域的实际形变量，得到井架应力分布；

其中，所述井架空载数据和井架非空载数据，由无人机采集得到；所述相关区域内的全部子区域的实际形变量，与所述一子区域的实际形变量，获取方法相同。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，

所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。

Images