CN112145142A - 一种压裂井场三维部署系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂井场三维部署系统，具体涉及压裂井场施工技术领域，包括运行采集单元和图像采集单元，所述运行采集单元和图像采集单元的输出端均与数据接收模块的输入端电连接。本发明通过运行采集单元、图像采集单元、数据处理单元、计算机控制单元、部署单元、动态数据监测模块及三维场景成型模块进行配合，由配套的场景库、模型库、工况库、动态数据监测模块一一解译比对分析，识别出井场特征后渲染并通过三维场景成型模块绘制成三维井场，同时将设备的运行参数及报警信息实时动态呈现，以协助施工管理人员对井场实际情况的掌握，提高压裂井场施工质量与信息化水平，有利于压裂井场的建设工作。
Description
技术领域
本发明涉及压裂井场施工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种压裂井场三维部署系统。
背景技术
在压裂井场的建设施工中，一些设备由于在使用过程中难免出现一定的故障，不能根据出现的故障信息来对故障原因进行预测及评估，需亲临现场对设备进行停机并且对其拆分检查，无法快速准确判断故障原因，影响施工效率；因设备频繁转场，且每个井场的面积、布局、施工工艺、工况、设备配置及装置类型、数量都不尽相同，往往现场的布置呈现通过白板手绘进行简单临时呈现，工程管理人员不能快速、直观掌控井场全局。同时在作业过程中，设备的实时动态的数据也无法准确掌握，没有准确实时的数据支撑对当前工况下的井场整体情况进行评估并采取对应措施，数据不直观、不动态、不能可视化，运行设备场景信息、设备运行参数、报警状态都无法快速全面呈现，不利于压裂井场的建设工作，因此需一种压裂井场三维部署系统。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种压裂井场三维部署系统，本发明所要解决的技术问题是：不能根据出现的故障信息来对故障原因进行预测及评估，需亲临现场对设备进行停机并且对其拆分检查，无法快速准确判断故障原因，影响施工效率；作业过程中，设备的实时动态的数据也无法准确掌握，没有准确实时的数据支撑对当前工况下的井场整体情况进行评估并采取对应措施，数据不直观、不动态、不能可视化，运行设备场景信息、设备运行参数、报警状态都无法快速全面呈现，不利于压裂井场的建设工作的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压裂井场三维部署系统，包括运行采集单元和图像采集单元，所述运行采集单元和图像采集单元的输出端均与数据接收模块的输入端电连接，所述数据接收模块的输出端与数据分类单元的输入端电连接，所述数据分类单元的输出端与数据处理单元的输入端电连接，所述数据处理单元的输出端与计算机控制单元的输入端电连接，所述计算机控制单元的输出端通过部署单元与故障检测单元的输入端电连接。
所述计算机控制单元与历史及标准数据储存单元双向电连接，所述历史及标准数据储存单元与故障检测单元的输出端分别与对比模块的输入端电连接，所述对比模块的输出端通过故障预测模块与反馈模块的输入端电连接，所述反馈模块的输出端与计算机控制单元的输入端电连接，所述计算机控制单元的输出端与三维场景成型模块和警报模块的输入端电连接，所述计算机控制单元设置为工控机。
作为本发明的进一步方案：所述运行采集单元由传感器及采集模块组成，采集现场设备及装置的关键运行参数，包括经纬度、井口排量、井口压力、砂罐高度、水罐液位、各设备参数及运行负载率。
作为本发明的进一步方案：所述图像采集单元由高清摄像头采集图像信号，按照特定角度的部署在井场四周制高点，设定周期内截取多张井场全貌。
作为本发明的进一步方案：所述数据分类单元包括参数信息分类模块和图像信息分类模块，所述参数信息分类模块可对运行采集单元所收集的数据进行规划分类，所述图像信息分类模块可对图像采集单元所收集的数据进行整理规划。
作为本发明的进一步方案：所述数据处理单元将数据分类单元中所采集的参数及图像按照不同类型分类打包提交至计算机控制单元。
作为本发明的进一步方案：所述部署单元包括场景库、模型库和工况库，所述场景库包含井场地貌特征、天气特征、摆放布局特征、设备特征及装置特征信息，由图像采集单元提供图像，计算机控制单元匹配识别：
所述井场地貌特征可对比判断当前的场景是沙漠、丘陵、山头或是海洋等地形，不同场景下设备运行的报警阈值不同。
所述天气特征对比判断当前的井场处于晴天、雨天、大雾和下雪等环境，不同环境下设备运行的报警阈值不同。
所述摆放布局特征识别了设备或装置的数量、朝向、间距、连接关系。
所述设备特征及装置特征通过图像轮廓识别了设备的类型、型号，进一步，检索匹配相符合的设备实物信息、样式及尺寸，检索不到相符合的信息则将录入数据信息进行标记提醒，由人为判断选择。
作为本发明的进一步方案：所述模型库包括压裂设备、混砂设备、混配设备、仪表车/橇、指挥房、水罐、砂罐、酸罐、管汇、井口、营房和配电室等，所有模型通过3Dmax软件提前导入模型库，通过装置特征相匹配。
作为本发明的进一步方案：所述工况库包括不同类型设备或装置的在不同负载率下的运转状态，如满载运行时长及空载运行时长标定。
作为本发明的进一步方案：所述故障检测单元包括动态数据监测模块和实时定位模块，所述动态数据监测模块可检测各设备运行时的实时数据，所述动态数据监测模块包括设备或装置所产生的故障代码，如发动机高水温、发动机低油压、变速箱高油温、大泵压力超限、大泵高油温和大泵低油压等，每种故障在不同场景下的报警阈值设定不同，如高温高负工况其大泵正常运行油温区间会高于低温低负荷工况，在动态数据监测模块及警报模块中设定体现。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过运行采集单元、图像采集单元、数据处理单元、计算机控制单元、部署单元、动态数据监测模块及三维场景成型模块进行配合，通过图像采集单元收集地貌特征、天气特征、摆放布局特征、设备特征及装置特征信息，同时通过运行采集单元收集装备、装置的运转参数、性能参数、故障代码等数据，将各种所采集的数据通过工业总线汇总传输至数据处理单元，数据处理单元通过预制的策略将数据分类转化后提交至计算机控制单元，由配套的场景库、模型库、工况库、动态数据监测模块一一解译比对分析，识别出井场特征后渲染并通过三维场景成型模块绘制成三维井场，同时将设备的运行参数及报警信息实时动态呈现，以协助施工管理人员对井场实际情况的掌握，提高压裂井场施工质量与信息化水平，有利于压裂井场的建设工作；
2、本发明通过故障检测单元中动态数据监测模块可检测各设备运行时的实时数据，同时对比模块将监测的数据与历史及标准数据储存单元中数据信息进行整合对比，可通过对比模块了解各项数据差，将其数据传递至故障预测模块后可根据出现的故障信息来对故障原因进行预测及评估，无需对设备进行停机并且对其拆分检查，有效提高工作人员判断故障原因并且采取对应检修策略。
附图说明
图1为本发明系统的原理结构示意图；
图中：1运行采集单元、2图像采集单元、3数据接收模块、4数据分类单元、5数据处理单元、6计算机控制单元、7部署单元、8故障检测单元、9对比模块、10故障预测模块、11反馈模块、12历史及标准数据储存单元、13三维场景成型模块、14警报模块。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
如图所示，本发明提供了一种压裂井场三维部署系统，包括运行采集单元1和图像采集单元2，运行采集单元1和图像采集单元2的输出端均与数据接收模块3的输入端电连接，运行采集单元1由传感器及采集模块组成，采集现场设备及装置的关键运行参数，包括经纬度、井口排量、井口压力、砂罐高度、水罐液位、各设备参数及运行负载率，图像采集单元2由高清摄像头采集图像信号，按照特定角度的部署在井场四周制高点，设定周期内截取多张井场全貌，数据接收模块3的输出端与数据分类单元4的输入端电连接，数据分类单元4的输出端与数据处理单元5的输入端电连接，数据处理单元5的输出端与计算机控制单元6的输入端电连接，数据分类单元4包括参数信息分类模块和图像信息分类模块，参数信息分类模块可对运行采集单元1所收集的数据进行规划分类，图像信息分类模块可对图像采集单元2所收集的数据进行整理规划，数据处理单元5将数据分类单元4中所采集的参数及图像按照不同类型分类打包提交至计算机控制单元6，计算机控制单元6的输出端通过部署单元7与故障检测单元8的输入端电连接。
计算机控制单元6与历史及标准数据储存单元12双向电连接，历史及标准数据储存单元12与故障检测单元8的输出端分别与对比模块9的输入端电连接，对比模块9的输出端通过故障预测模块10与反馈模块11的输入端电连接，反馈模块11的输出端与计算机控制单元6的输入端电连接，计算机控制单元6的输出端与三维场景成型模块13和警报模块14的输入端电连接，计算机控制单元6设置为工控机，模型库包括压裂设备、混砂设备、混配设备、仪表车/橇、指挥房、水罐、砂罐、酸罐、管汇、井口、营房和配电室等，所有模型通过3Dmax软件提前导入模型库，通过装置特征相匹配，工况库包括不同类型设备或装置的在不同负载率下的运转状态，如满载运行时长及空载运行时长标定，故障检测单元8包括动态数据监测模块和实时定位模块，动态数据监测模块可检测各设备运行时的实时数据，动态数据监测模块包括设备或装置所产生的故障代码，如发动机高水温、发动机低油压、变速箱高油温、大泵压力超限、大泵高油温和大泵低油压等，每种故障在不同场景下的报警阈值设定不同，如高温高负工况其大泵正常运行油温区间会高于低温低负荷工况，在动态数据监测模块及警报模块14中设定体现。
部署单元7包括场景库、模型库和工况库，场景库包含井场地貌特征、天气特征、摆放布局特征、设备特征及装置特征信息，由图像采集单元2提供图像，计算机控制单元6匹配识别：
井场地貌特征可对比判断当前的场景是沙漠、丘陵、山头或是海洋等地形，不同场景下设备运行的报警阈值不同。
天气特征对比判断当前的井场处于晴天、雨天、大雾和下雪等环境，不同环境下设备运行的报警阈值不同。
摆放布局特征识别了设备或装置的数量、朝向、间距、连接关系。
设备特征及装置特征通过图像轮廓识别了设备的类型、型号，进一步，检索匹配相符合的设备实物信息、样式及尺寸，检索不到相符合的信息则将录入数据信息进行标记提醒，由人为判断选择。
本发明的工作原理为：使用时，通过图像采集单元2收集地貌特征、天气特征、摆放布局特征、设备特征及装置特征信息，同时通过运行采集单元1收集装备、装置的运转参数、性能参数、故障代码等数据，将各种所采集的数据通过工业总线汇总传输至数据处理单元5，数据处理单元5通过预制的策略将数据分类转化后提交至计算机控制单元6，由配套的场景库、模型库、工况库、动态数据监测模块一一解译比对分析，识别出井场特征后渲染并通过三维场景成型模块13绘制成三维井场，故障检测单元8中动态数据监测模块可检测各设备运行时的实时数据，同时对比模块9将监测的数据与历史及标准数据储存单元12中数据信息进行整合对比，可通过对比模块9了解各项数据差，将其数据传递至故障预测模块10后可根据出现的故障信息来对故障原因进行预测及评估，并且可通过反馈模块11将数据信息反馈至计算机控制单元6，同时警报模块14进行报警工作。
最后应说明的几点是：虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明的基础上，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (9)
1.一种压裂井场三维部署系统，包括运行采集单元(1)和图像采集单元(2)，其特征在于：所述运行采集单元(1)和图像采集单元(2)的输出端均与数据接收模块(3)的输入端电连接，所述数据接收模块(3)的输出端与数据分类单元(4)的输入端电连接，所述数据分类单元(4)的输出端与数据处理单元(5)的输入端电连接，所述数据处理单元(5)的输出端与计算机控制单元(6)的输入端电连接，所述计算机控制单元(6)的输出端通过部署单元(7)与故障检测单元(8)的输入端电连接；
所述计算机控制单元(6)与历史及标准数据储存单元(12)双向电连接，所述历史及标准数据储存单元(12)与故障检测单元(8)的输出端分别与对比模块(9)的输入端电连接，所述对比模块(9)的输出端通过故障预测模块(10)与反馈模块(11)的输入端电连接，所述反馈模块(11)的输出端与计算机控制单元(6)的输入端电连接，所述计算机控制单元(6)的输出端与三维场景成型模块(13)和警报模块(14)的输入端电连接，所述计算机控制单元(6)设置为工控机。
2.根据权利要求1所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述运行采集单元(1)由传感器及采集模块组成，采集现场设备及装置的关键运行参数，包括经纬度、井口排量、井口压力、砂罐高度、水罐液位、各设备参数及运行负载率。
3.根据权利要求1所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述图像采集单元(2)由高清摄像头采集图像信号，按照特定角度的部署在井场四周制高点，设定周期内截取多张井场全貌。
4.根据权利要求1所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述数据分类单元(4)包括参数信息分类模块和图像信息分类模块，所述参数信息分类模块可对运行采集单元(1)所收集的数据进行规划分类，所述图像信息分类模块可对图像采集单元(2)所收集的数据进行整理规划。
5.根据权利要求4所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述数据处理单元(5)将数据分类单元(4)中所采集的参数及图像按照不同类型分类打包提交至计算机控制单元(6)。
6.根据权利要求1所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述部署单元(7)包括场景库、模型库和工况库，所述场景库包含井场地貌特征、天气特征、摆放布局特征、设备特征及装置特征信息，由图像采集单元(2)提供图像，计算机控制单元(6)匹配识别：
所述井场地貌特征可对比判断当前的场景是沙漠、丘陵、山头或是海洋等地形，不同场景下设备运行的报警阈值不同。
所述天气特征对比判断当前的井场处于晴天、雨天、大雾和下雪等环境，不同环境下设备运行的报警阈值不同。
所述摆放布局特征识别了设备或装置的数量、朝向、间距、连接关系。
所述设备特征及装置特征通过图像轮廓识别了设备的类型、型号，进一步，检索匹配相符合的设备实物信息、样式及尺寸，检索不到相符合的信息则将录入数据信息进行标记提醒，由人为判断选择。
7.根据权利要求6所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述模型库包括压裂设备、混砂设备、混配设备、仪表车/橇、指挥房、水罐、砂罐、酸罐、管汇、井口、营房和配电室等，所有模型通过3Dmax软件提前导入模型库，通过装置特征相匹配。
8.根据权利要求7所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述工况库包括不同类型设备或装置的在不同负载率下的运转状态，如满载运行时长及空载运行时长标定。
9.根据权利要求8所述的一种压裂井场三维部署系统，其特征在于：所述故障检测单元(8)包括动态数据监测模块和实时定位模块，所述动态数据监测模块可检测各设备运行时的实时数据，所述动态数据监测模块包括设备或装置所产生的故障代码，如发动机高水温、发动机低油压、变速箱高油温、大泵压力超限、大泵高油温和大泵低油压等，每种故障在不同场景下的报警阈值设定不同，如高温高负工况其大泵正常运行油温区间会高于低温低负荷工况，在动态数据监测模块及警报模块(14)中设定体现。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201229 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |