CN117029687B - 一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田机械采油设备技术领域，尤其涉及一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置和方法，该装置包括：图像采集模块，用以在所述采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征；存储模块，用以根据所述传输速度计算在所述存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量；信号发射模块，用以将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；接收模块，用以接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数；运算反馈模块，用以接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号。本发明提高了塔架式抽油机感应配重装置运行位置的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及油田机械采油设备技术领域，尤其涉及一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置和方法。
背景技术
塔架式数控抽油机属于“长冲程、低冲次”机电一体化的抽油机，是现代机械制造技术、控制技术、功率电子技术与机电一体化技术集成创新的完美结合它采取控制系统驱动电机运行，通过组合减速传动使抽油机的动力源和终端负载作换向运动，拖动抽油杆上下反复运行，抽油杆和配重形成了天平式的平衡，相互不断地交换储存和释放势能的过程，实现了运行时的平衡，而且与常规抽油机相比节能效果更好，解决了常规抽油机机械效率低、难以实现长冲程和高耗能的难题。
公开号CN206773455U的专利文献公开了本实用新型提供一种用于塔架式抽油机的控制系统，包括中央控制单元、变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元、位置自动检测单元、位置反馈单元、传动控制单元、抽油机运动单元和冲程保护单元，所述中央控制单元分别与所述变频驱动单元、人机交互单元、操作面板控制单元和冲程保护单元连接，所述变频驱动单元分别与所述位置自动检测单元、位置反馈单元和传动控制单元连接，所述传动控制单元与所述抽油机运动单元连接，所述抽油机运动单元与所述冲程保护单元连接，所述位置反馈单元还与编码器连接，所述冲程保护单元还与接近开关连接，所述位置自动检测单元还与所述接近开关和编码器连接。
但是，现有技术利用传统的接近开关在塔架式抽油机中部感应配重装置运行位置。而由于现场塔架式抽油机实际运行中，存在配重装置摇摆问题，传统的接近开关不能准确感应塔架式抽油机配重装置运行位置，从而不能将位置信息及时的反馈给控制系统，导致系统控制的安全保护功能误启动，使塔架式抽油机经常出现保护停机并显示故障码。
发明内容
为此，本发明提供一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置和方法，可以提高塔架式抽油机感应配重装置运行位置的准确性。
为实现上述目的，本发明提一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，该装置包括，包括：图像采集模块，设置有采集周期，用以在所述采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征，根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度，所述采集周期为上冲程运行时间或下冲程运行时间，所述上冲程运行时间等于所述下冲程运行时间；
存储模块，与所述图像采集模块连接，包括若干存储单元、分析单元和对比单元，
各所述存储单元，用以在预设存储周期内存储相应传输速度的图像；
所述分析单元，与各所述存储单元连接，用以根据所述传输速度计算在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量，并根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级；
所述对比单元，与所述分析单元连接，用以按照优先级接收各所述存储单元内的实时图像存储数量，并将各所述存储单元的实时图像存储数量与预设标准图像存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率；
所述信号发射模块，与所述存储模块连接，用以将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；
接收模块，与所述信号发射模块连接，用以接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数，并将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，根据判断结果筛选出有效脉冲信号；
运算反馈模块，与所述接收模块连接，用以接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号，并将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统，用以完成配重装置位置信息的传输。
进一步地，所述图像采集模块根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度时，
预先设置标准传输速度V0；
若满足第一判断条件，则调节标准传输速度V0，并以调节后的第一传输速度V1＝V0×(1+k1)进行传输；
若满足第二判断条件，则采用标准传输速度V0进行传输；
若满足第三判断条件，则调节标准传输速度V0，并以调节后的第一传输速度V2＝V0×(1-k2)进行传输；
其中，k1表示为第一调节参数，k2表示为第二调节参数；
所述第一判断条件为所述图像采集模块在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置；
所述第二判断条件为所述图像采集模块在所述采集周期内对图像特征提取的结果为没有配重装置；
所述第三判断条件为所述图像采集模块不在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置。
进一步地，所述存储模块根据所述传输速度计算在预设存储周期T0内各所述存储单元的实时图像存储数量时，在预设存储周期T0内采用所述标准传输速度V0进行传输的图像数量为所述存储模块预先设置的标准存储数量H0，以及根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级。
进一步地，所述存储模块据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级时，
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量小于标准存储数量，则在所述预设周期结束后对所述存储单元中内容传输的优先级为低优先级；
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量等于标准存储数量，则在所述预设周期结束后对所述存储单元中内容传输的优先级为中优先级；
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量大于标准存储数量，则在所述预设周期结束后对所述存储单元中内容传输的优先级为高优先级。
进一步地，所述存储模块将各所述存储单元的实时存储数量与预设标准存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号发射频率时，
设置标准存储数量H0；
存储实时图像数量Hi；
设置标准脉冲信号发射频率P0；
若实时图像存储数量Hi等于标准存储数量H0，则控制所述信号发射模块采用标准脉冲信号发射频率P0发射脉冲信号；
若实时图像存储数量Hi大于标准存储数量H0，则通过第三调节参数k3调节所述信号发射模块的所述脉冲信号发射频率P0，并以调节后的第一脉冲信号发射频率P1＝P0×(1+k3)发射脉冲信号；
若实时图像存储数量Hi小于标准存储数量H0，则不发射脉冲信号；
其中，k3表示为第三调节参数且k3＝0.8[(Hi-H0)/H0]+0.2[(Vi-V0)/V0]，P0的取值为4，量纲为毫秒。
进一步地，所述接收模块根据所述脉冲信号的频率判断是否调节特征提取参数时，
若所述接收模块接收所述监测区内反射的所述脉冲信号的频率为P0，则向所述图像采集模块发出调整图像特征提取的参数的指令；
若所述接收模块接收所述监测区内反射的所述脉冲信号的频率为P1，则向所述图像采集模块发出不调整图像特征提取的参数的指令。
进一步地，所述接收模块根据判断结果筛选出有效脉冲信号时，所述接收模块将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，所述接收模块采用外中断方式处理所述脉冲信号，在所述外中断方式下检测时，
若满足采集条件时，则视为有效脉冲信号并保留所述有效脉冲信号；
若不满足采集条件时，则视为干扰信号并筛除所述干扰信号；
其中，所述阈值范围为[4,6]，量纲为毫秒，
所述采集条件为所述光脉冲信号为上升沿脉冲信号并且该上升沿脉冲信号频率在脉冲信号的有效频率的阈值范围内。
进一步地，所述存储单元在预设存储周期结束时将存储内存进行格式化处理，通过所述格式化处理清除运载内存，用以接收下一存储周期的图像数量，所述预设存储周期为塔架式抽油机的完整运行周期，所述完整运行时间为上冲程运动时间与下冲程运动时间的总和。
进一步地，所述图像采集模块调整图像特征提取的参数时，所述图像特征提取的参数为图像边缘检测中的二值化分割阈值，所述二值化分割阈值用以划分图像中的边缘点像素和非边缘点像素，
若提取的像素点不属于所述二值化分割阈值则筛除所述像素点；
若提取的像素点属于所述二值化分割阈值则保留所述像素点，
其中，二值化分割阈值为[50,150]。
另一方面，本发明还提供一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置的测冲程方法，该方法包括：
采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征，根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度，所述采集周期为上冲程运行时间或下冲程运行时间，所述上冲程运行时间等于所述下冲程运行时间；
根据所述传输速度计算在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量，并根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级；
按照优先级接收各所述存储单元内的实时图像存储数量，并将各所述存储单元的实时图像存储数量与预设标准图像存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率；
将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；
接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数，并将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，根据判断结果筛选出有效脉冲信号；
接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号，并将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统，用以完成配重装置位置信息的传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置图像采集模块，实现了在采集周期内对监测区的若干图像的采集和基于特征提取参数提取各所述图像的特征的目的；通过设置存储模块，实现了在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量的计算，通过根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级实现了对于传输顺序的判断，提高了有效图像数据传输的及时性，通过实时图像存储数量与预设标准图像存储数量的比对，达到了调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率的目的；通过信号发射模块，实现了通过不同发射频率将脉冲信号发射到监测区，有效提升了系统采集配重装置的及时性；通过接收模块将脉冲信号的实际频率与标准频率的阈值范围进行比对，实现了有效脉冲信号的筛选；通过运算反馈模块，实现了将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统的目的从而完成配重装置位置信息的传输。
尤其，利用精准高频次的脉冲信号，实现了配重装置位置信息的完整采集，并能及时准确将完整信息反馈给控制系统，可确保控制系统及时排除非必要干扰良好运行，可大大降低塔架式抽油机无故障停机现象，降低工人巡检维修工作量，提高塔架式抽油机生产时率。
尤其，通过所述图像采集模块对图像传输速度的调节，实现了对含有特征图像的及时传输。
尤其，通过根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级实现了对于传输顺序的判断，提高了有效图像数据传输的及时性。
尤其，通过实时图像存储数量与预设标准图像存储数量的比对，达到了调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率的目的。
尤其，通过调节图像特征提取的参数实现了对于特征的识别，通过调节所述阈值实现了特征提取的精准度。
尤其，通过所述接收模块判断所述脉冲信号的实际频率是否在脉冲信号的标准频率阈值范围内，实现了对于有效脉冲信号的采集。
附图说明
图1为本发明实施例提供的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的塔架式抽油机短位移激光测冲程方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明实施例提供的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置结构示意图，该装置包括：
图像采集模块10，设置有采集周期，用以在所述采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征，根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度，所述采集周期为上冲程运行时间或下冲程运行时间，所述上冲程运行时间等于所述下冲程运行时间；
存储模块20，与所述图像采集模块10连接，包括若干存储单元21、分析单元22和对比单元23，
各所述存储单元21，用以在预设存储周期内存储相应传输速度的图像；
所述分析单元22，与各所述存储单元21连接，用以根据所述传输速度计算在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量，并根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级；
所述对比单元23，与所述分析单元22连接，用以按照优先级接收各所述存储单元内的实时图像存储数量，并将各所述存储单元的实时图像存储数量与预设标准图像存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率；
所述信号发射模块30，与所述存储模块连接，用以将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；
接收模块40，与所述信号发射模块30连接，用以接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数，并将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，根据判断结果筛选出有效脉冲信号；
运算反馈模块50，与所述接收模块40连接，用以接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号，并将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统，用以完成配重装置位置信息的传输。
具体而言，在实际应用中本发明装置位于塔架式抽油机中部，感应塔架式抽油机配重运行位置，并以塔架式抽油机中部作为运行起点，控制单井上、下冲程的循环抽汲动作，实现采油功能。在实际应用中所述图像采集模块至少设置两个，分别采集配种装置的上、下运行方向，以便于将信息及时传递给后续的存储模块。
具体而言，在实际应用本发明装置给冲程控制系统(PLC)中部原点位置信号，并由编码器及其控制器负责检测电机的旋转位移和方向，所述位置信号和转向信号传给PLC高速计数器进行计数由计数值确定悬点位置，继而控制电机的运行状态。此为现有技术，不再赘述。
具体而言，所述接收模块在监视区没有检测到物体时，则所述接收模块实际接收的没有来自信号发射模块的脉冲信号，而在监视区存在检测的物体时，则接收到来自物体反射的所述信号发射模块发出的脉冲信号。
具体而言，还包括变压模块用以调节单井的高压交流电降为12V以下的低压交流电，以便于塔架式抽油机的安全管理。
具体而言，本发明实施例中，通过设置图像采集模块，实现了在采集周期内对监测区的若干图像的采集和基于特征提取参数提取各所述图像的特征的目的；通过设置存储模块，实现了在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量的计算，通过根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级实现了对于传输顺序的判断，提高了有效图像数据传输的及时性，通过实时图像存储数量与预设标准图像存储数量的比对，达到了调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率的目的；通过信号发射模块，实现了通过不同发射频率将脉冲信号发射到监测区，有效提升了系统采集配重装置的及时性；通过接收模块将脉冲信号的实际频率与标准频率的阈值范围进行比对，实现了有效脉冲信号的筛选；通过运算反馈模块，实现了将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统的目的从而完成配重装置位置信息的传输。
具体而言，本发明实施例中，本发明利用精准高频次的脉冲信号，实现了配重装置位置信息的完整采集，并能及时准确将完整信息反馈给控制系统，可确保控制系统及时排除非必要干扰良好运行，可大大降低塔架式抽油机无故障停机现象，降低工人巡检维修工作量，提高塔架式抽油机生产时率。
具体而言，所述图像采集模块根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度时，
预先设置标准传输速度V0；
若满足第一判断条件，则调节标准传输速度V0，并以调节后的第一传输速度V1＝V0×(1+k1)进行传输；
若满足第二判断条件，则采用标准传输速度V0进行传输；
若满足第三判断条件，则调节标准传输速度V0，并以调节后的第一传输速度V2＝V0×(1-k2)进行传输；
其中，k1表示为第一调节参数，k2表示为第二调节参数；
所述第一判断条件为所述图像采集模块在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置；
所述第二判断条件为所述图像采集模块在所述采集周期内对图像特征提取的结果为没有配重装置；
所述第三判断条件为所述图像采集模块不在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置。
具体而言，在实际应用中，若是所述图像采集模块不在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置，则表示在塔架式抽油机在运行中还没有达到稳定的运行状态，因此在此时对还没有达到稳定运行状态的图像数据进行低速传输，以降低所述图像采集模块的运行载荷。
具体而言，k1表示为第一调节参数，k2表示为第二调节参数的设定在于确定不同的传输速度并体现差异性，为使得传输速度的差异性，本领域技术人员可在区间[0.5,1]内设定。
具体而言，本发明实施例中，通过所述图像采集模块对图像传输速度的调节，实现了对含有特征图像的及时传输。
具体而言，具体而言，所述存储模块根据所述传输速度计算在预设存储周期T0内各所述存储单元的实时图像存储数量时，在预设存储周期T0内采用所述标准传输速度V0进行传输的图像数量为所述存储模块预先设置的标准存储数量H0，以及根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级。
具体而言，所述存储模块据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级时，
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量小于标准存储数量，则在所述预设周期结束后对所述存储单元中内容传输的优先级为低优先级；
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量等于标准存储数量，则在所述预设周期结束后对所述存储单元中内容传输的优先级为中优先级；
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量大于标准存储数量，则在所述预设周期结束后对所述存储单元中内容传输的优先级为高优先级。
具体而言，本发明实施例中，通过根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级实现了对于传输顺序的判断，提高了有效图像数据传输的及时性。
具体而言，所述存储模块将各所述存储单元的实时存储数量与预设标准存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号发射频率时，
设置标准存储数量H0；
存储实时图像数量Hi；
设置标准脉冲信号发射频率P0；
若实时图像存储数量Hi等于标准存储数量H0，则控制所述信号发射模块采用标准脉冲信号发射频率P0发射脉冲信号；
若实时图像存储数量Hi大于标准存储数量H0，则通过第三调节参数k3调节所述信号发射模块的所述脉冲信号发射频率P0，并以调节后的第一脉冲信号发射频率P1＝P0×(1+k3)发射脉冲信号；
若实时图像存储数量Hi小于标准存储数量H0，则不发射脉冲信号；
其中，k3表示为第三调节参数且k3＝0.8[(Hi-H0)/H0]+0.2[(Vi-V0)/V0]，P0的取值为4，量纲为毫秒。
具体而言，本发明实施例中，通过实时图像存储数量与预设标准图像存储数量的比对，达到了调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率的目的。
具体而言，所述接收模块根据所述脉冲信号的频率判断是否调节特征提取参数时，
若所述接收模块接收所述监测区内反射的所述脉冲信号的频率为P0，则向所述图像采集模块发出调整图像特征提取的参数的指令；
若所述接收模块接收所述监测区内反射的所述脉冲信号的频率为P1，则向所述图像采集模块发出不调整图像特征提取的参数的指令。
具体而言，本发明在图像特征提取时选用的边缘检测算法不设限定。
具体而言，本发明实施例中，通过调节图像特征提取的参数实现了对于特征的识别，通过调节所述阈值实现了特征提取的精准度。
具体而言，所述接收模块根据判断结果筛选出有效脉冲信号时，所述接收模块将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，所述接收模块采用外中断方式处理所述脉冲信号，在所述外中断方式下检测时，
若满足采集条件时，则视为有效脉冲信号并保留所述有效脉冲信号；
若不满足采集条件时，则视为干扰信号并筛除所述干扰信号；
其中，所述阈值范围为[4,6]，量纲为毫秒，
所述采集条件为所述光脉冲信号为上升沿脉冲信号并且该上升沿脉冲信号频率在脉冲信号的有效频率的阈值范围内。
具体而言，本发明实施例中，通过所述接收模块判断所述脉冲信号的实际频率是否在脉冲信号的标准频率阈值范围内，实现了对于有效脉冲信号的采集。
具体而言，所述存储单元在预设存储周期结束时将存储内存进行格式化处理，通过所述格式化处理清除运载内存，用以接收下一存储周期的图像数量，所述预设存储周期为塔架式抽油机的完整运行周期，所述完整运行时间为上冲程运动时间与下冲程运动时间的总和。
具体而言，所述图像采集模块调整图像特征提取的参数时，所述图像特征提取的参数为图像边缘检测中的二值化分割阈值，所述二值化分割阈值用以划分图像中的边缘点像素和非边缘点像素，
若提取的像素点不属于所述二值化分割阈值则筛除所述像素点；
若提取的像素点属于所述二值化分割阈值则保留所述像素点，
其中，二值化分割阈值为[50,150]。
请参阅图2所示，本发明实施例提供的塔架式抽油机短位移激光测冲程方法流程示意图，该方法包括：
步骤S100：采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征，根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度，所述采集周期为上冲程运行时间或下冲程运行时间，所述上冲程运行时间等于所述下冲程运行时间；
步骤S200：根据所述传输速度计算在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量，并根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级；
步骤S300：按照优先级接收各所述存储单元内的实时图像存储数量，并将各所述存储单元的实时图像存储数量与预设标准图像存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率；
步骤S400：将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；
步骤S500：接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数，并将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，根据判断结果筛选出有效脉冲信号；
步骤S600：接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号，并将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统，用以完成配重装置位置信息的传输。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，包括：
图像采集模块，设置有采集周期，用以在所述采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征，根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度，所述采集周期为上冲程运行时间或下冲程运行时间，所述上冲程运行时间等于所述下冲程运行时间；
存储模块，与所述图像采集模块连接，包括若干存储单元、分析单元和对比单元，
各所述存储单元，用以在预设存储周期内存储相应传输速度的图像；
所述分析单元，与各所述存储单元连接，用以根据所述传输速度计算在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量，并根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级；
所述对比单元，与所述分析单元连接，用以按照优先级接收各所述存储单元内的实时图像存储数量，并将各所述存储单元的实时图像存储数量与预设标准图像存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率；
所述信号发射模块，与所述存储模块连接，用以将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；
接收模块，与所述信号发射模块连接，用以接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数，并将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，根据判断结果筛选出有效脉冲信号；
运算反馈模块，与所述接收模块连接，用以接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号，并将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统，用以完成配重装置位置信息的传输。
2.根据权利要求1所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述图像采集模块根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度时，
预先设置标准传输速度V0；
若满足第一判断条件，则调节标准传输速度V0，并以调节后的第一传输速度V1＝V0×(1+k1)进行传输；
若满足第二判断条件，则采用标准传输速度V0进行传输；
若满足第三判断条件，则调节标准传输速度V0，并以调节后的第一传输速度V2＝V0×(1-k2)进行传输；
其中，k1表示为第一调节参数，k2表示为第二调节参数；
所述第一判断条件为所述图像采集模块在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置；
所述第二判断条件为所述图像采集模块在所述采集周期内对图像特征提取的结果为没有配重装置；
所述第三判断条件为所述图像采集模块不在所述采集周期内对图像特征提取的结果为有配重装置。
3.根据权利要求2所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述存储模块根据所述传输速度计算在预设存储周期T0内各所述存储单元的实时图像存储数量时，在预设存储周期T0内采用所述标准传输速度V0进行传输的图像数量为所述存储模块预先设置的标准存储数量H0，以及根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级。
4.根据权利要求3所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述存储模块据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级时，
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量小于标准存储数量，则在所述预设存储周期结束后确定所述存储单元中内容传输的优先级为低优先级；
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量等于标准存储数量，则在所述预设存储周期结束后确定所述存储单元中内容传输的优先级为中优先级；
若所述存储模块在预设存储周期内采集到的所述图像存储数量大于标准存储数量，则在所述预设存储周期结束后确定所述存储单元中内容传输的优先级为高优先级。
5.根据权利要求4所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述存储模块将各所述存储单元的实时存储数量与预设标准存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号发射频率时，
设置标准存储数量H0；
存储实时图像数量Hi；
设置标准脉冲信号发射频率P0；
若实时图像存储数量Hi等于标准存储数量H0，则控制所述信号发射模块采用标准脉冲信号发射频率P0发射脉冲信号；
若实时图像存储数量Hi大于标准存储数量H0，则通过第三调节参数k3调节所述信号发射模块的所述脉冲信号发射频率P0，并以调节后的第一脉冲信号发射频率P1＝P0×(1+k3)发射脉冲信号；
若实时图像存储数量Hi小于标准存储数量H0，则不发射脉冲信号；
其中，k3表示为第三调节参数且k3＝0.8[(Hi-H0)/H0]+0.2[(Vi-V0)/V0]，P0的取值为4，量纲为毫秒。
6.根据权利要求5所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述接收模块根据所述脉冲信号的频率判断是否调节特征提取参数时，
若所述接收模块接收所述监测区内反射的所述脉冲信号的频率为P0，则向所述图像采集模块发出调整图像特征提取的参数的指令；
若所述接收模块接收所述监测区内反射的所述脉冲信号的频率为P1，则向所述图像采集模块发出不调整图像特征提取的参数的指令。
7.根据权利要求6所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，
所述接收模块根据判断结果筛选出有效脉冲信号时，所述接收模块将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，所述接收模块采用外中断方式处理所述脉冲信号，在所述外中断方式下检测时，
若满足采集条件时，则视为有效脉冲信号并保留所述有效脉冲信号；
若不满足采集条件时，则视为干扰信号并筛除所述干扰信号；
其中，所述阈值范围为[4,6]，量纲为毫秒，
所述采集条件为光脉冲信号为上升沿脉冲信号并且该上升沿脉冲信号频率在脉冲信号的有效频率的阈值范围内。
8.根据权利要求7所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述存储单元在预设存储周期结束时将存储内存进行格式化处理，通过所述格式化处理清除运载内存，用以接收下一存储周期的图像数量，所述预设存储周期为塔架式抽油机的完整运行周期，所述完整运行时间为上冲程运动时间与下冲程运动时间的总和。
9.根据权利要求8所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置，其特征在于，所述图像采集模块调整图像特征提取的参数时，所述图像特征提取的参数为图像边缘检测中的二值化分割阈值，所述二值化分割阈值用以划分图像中的边缘点像素和非边缘点像素，
若提取的像素点不属于所述二值化分割阈值则筛除所述像素点；
若提取的像素点属于所述二值化分割阈值则保留所述像素点，
其中，二值化分割阈值为[50,150]。
10.一种应用于权利要求1-9任一项所述的塔架式抽油机短位移激光测冲程装置的测冲程方法，其特征在于，包括：
采集周期内采集监测区的若干图像并基于特征提取参数提取各所述图像的特征，根据特征提取后的各所述图像判断监测区是否有配重装置，并根据判断结果调整各所述图像的传输速度，所述采集周期为上冲程运行时间或下冲程运行时间，所述上冲程运行时间等于所述下冲程运行时间；
根据所述传输速度计算在预设存储周期内各所述存储单元的实时图像存储数量，并根据所述实时图像存储数量确定各所述存储单元中内容传输的优先级；
按照优先级接收各所述存储单元内的实时图像存储数量，并将各所述存储单元的实时图像存储数量与预设标准图像存储数量进行比对，根据比对结果调整信号发射模块对脉冲信号的发射频率；
将基于所述发射频率的脉冲信号发射到监测区；
接收所述监测区内反射的所述脉冲信号，根据所述脉冲信号的所述发射频率判断是否调节所述图像采集模块的特征提取参数，并将接收的所述脉冲信号的频率基于脉冲信号的有效频率的阈值范围进行判断，根据判断结果筛选出有效脉冲信号；
接收所述有效脉冲信号并根据所述有效脉冲信号更新配重装置的位置信号，并将所述位置信号转化成通信信号反馈给冲程控制系统，用以完成配重装置位置信息的传输。
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