CN212887603U - 一种无人值守的计量间、阀组间机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，属于集输石油生产自动化技术领域。包括：第一导轨、第二导轨、底座、第一关节轴、第一臂、第二臂、第二关节轴、检测设备、阀门启闭装置和控制器；其中，底座上设有用于驱动所述底座沿所述第一导轨移动的第一驱动装置；第二导轨上设有阀门启闭装置，第二导轨设有用于驱动所述阀门启闭装置转动的阀门启闭驱动装置，以及用于驱动第二导轨伸缩的第四驱动装置；所述检测设备、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置和阀门启闭驱动装置均与所述控制器电连接。针对人工量油测产存在的技术问题，它可以实现集输石油生产自动化，精准检测和控制掺水、量油和巡检的过程参数数据。

Description

一种无人值守的计量间、阀组间机器人

技术领域

本实用新型涉及集输石油生产自动化技术领域，尤其涉及一种无人值守的计量间、阀组间机器人。

背景技术

石油化工行业维持着国民经济命脉。现在的采输油生产中，通常将数口油井的管线汇入一个计量间(因该空间内充满各种仪表仪器，及阀门开关等，故又称为阀组间)，在计量间将各油井的油路的单井分离器进口闸门管及热洗管路等汇集到一起，每口单井通常配有4只左右的阀门，分别是控制油的单井回油闸门和控制热水管路的单井热洗闸门，单井掺水闸门；单井分离器进口闸门用来控制油井出液向分离器的流向通断；单井回油闸门用来控制油井出液向油液汇管的流向通断，单井热洗闸门用来控制流向井口套管的热水的流向通断；单井掺水闸门用来控制及调节单井掺水的流量及通断。

在计量间通常设有一到三只分离器及配套的管路，管路可以将计量间内的每口油井的出液单独的导入分离器，通常分离器上安装有玻璃管式液位计，由采油工进行配合管路各阀门的组合操作，通过固定液位高度和液位累积时间的关系，可以推算出单井的出液量，也就是通常所说的量油测产。目前，量油测产主要通过采油工手动完成，同时为了保证量油的准确性，通常量油的液位需要达到分离器液位计总量各的三分之二以上，在单井出液量较低的情况下，达到上述液位通常需要40分钟到数小时；效率低下，或可能存在一定安全隐患，且可控性较差，影响出油产量和质量。

掺水是将从计量间外输入的热水通过掺水阀门输入到井口，与井口出液混合后再流回到计量间的过程，通过掺热水中的热量使之与井口出液的混合物温度升高，高于井口出液(油)的凝点(结腊)温度，防止腊的析出，保证油液的正常集输，由于集输的液量较大，因此，控制掺水量以保持混合液高于井口出液(油)的凝点(结腊)温度不至过高，以达到保持(控制)产量及节能的平衡，合理的控制掺水液量是采油及集输生产中关键的节能手段，控制掺水量主要的手段就是通过采油工的生产经验，通过调节掺水阀门的开度来控制掺水量的方法，因此，主观的因素较为明显，无法量化和标准化。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

针对人工量油测产存在工作效率低的技术问题，本实用新型提供了一种无人值守的计量间、阀组间机器人。可以实现量油测产自动化及自动掺水，精准检测和控制集输油生产的过程参数数据。

2.技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种无人值守的计量间、阀组间机器人，包括：第一导轨、第二导轨、底座、第一关节轴、第一臂、第二臂、第二关节轴、检测设备、阀门启闭装置和控制器；其中，所述第一导轨与所述底座活动连接，所述底座上设有用于驱动所述底座沿所述第一导轨移动的第一驱动装置；所述第一臂一端与被设于底座上的第二驱动装置驱动的第一关节轴活动连接；所述第一臂另一端与所述第二关节轴一端连接；所述第二关节轴另一端与所述第二臂一端连接，所述第二关节轴另一端设有第三驱动装置；所述第二臂另一端上设有第二导轨；所述第二导轨上设有阀门启闭装置，所述第二导轨设有用于驱动所述阀门启闭装置转动的阀门启闭驱动装置，以及用于驱动第二导轨伸缩的第四驱动装置；所述检测设备分散设于底座、第二关节轴及所述第二导轨上；所述检测设备、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置和阀门启闭驱动装置均与所述控制器电连接。

通过控制第一驱动装置的运行状态，所述底座可沿第一导轨移动，以改变第一导轨在计量间的相对位置，通过控制第二驱动装置驱动第一关节轴转动，所述第一臂转动，从而改变所述第一臂相对于底座所在水平面的夹角角度；通过控制器控制第三驱动装置驱动第二关节轴转动，所述第二臂与所述第一臂相对转动，以改变所述第二臂与第一臂的相对位置及夹角角度，控制器通过控制第四驱动装置，以改变第二导轨的位置，以使阀门启闭装置与所述待调节阀门对准、接合；控制器通过控制阀门启闭驱动装置的运行状态，以使所述阀门启闭装置转动，从而对计量间内相应的待调节的阀门进行启闭，及闭合程度大小的操作和设定。

可选的，所述第一驱动装置包括驱动带轮、一个以上的压轮、一个以上的导轮、第一驱动皮带和带轮驱动电机；其中，所述压轮位于所述驱动带轮两侧，所述第一驱动皮带穿过所述压轮与所述驱动带轮形成的缝隙，带轮驱动电机通过带轮减速机与所述驱动带轮连接；所述带轮驱动电机与所述控制器电连接；所述导轮与所述第一导轨相配合。

可选的，所述第二驱动装置包括位于底座上的与控制器电连接的第二驱动电机，所述第二驱动电机与第一关节轴连接，驱动第一关节轴带动第一臂转动。

可选的，所述第二导轨包括滚珠丝杆花键轴和导柱；所述滚珠丝杆花键轴两端均穿过轴承，所述轴承和所述导柱两端均位于固定板上，所述滚珠丝杆花键轴两端的端头上均设有所述阀门启闭装置。

可选的，所述第三驱动装置包括套设于导柱上的所述滚珠丝杆螺母和滚珠丝杆电机；所述滚珠丝杆花键轴穿过所述滚珠丝杆螺母和滚珠丝杆电机，所述滚珠丝杆花键轴与所述滚珠丝杆螺母相配合；所述滚珠丝杆电机与所述滚珠丝杆螺母连接；所述滚珠丝杆花键轴两端的端头上均设有所述阀门启闭装置；所述滚珠丝杆电机与所述控制器电连接。

可选的，所述阀门启闭驱动装置包括套设于导柱上的花键螺母、花键电机和花键减速机；所述滚珠丝杆花键轴穿过所述花键螺母、花键电机和花键减速机，所述滚珠丝杆花键轴与所述花键螺母相配合；所述花键电机通过花键减速机与所述花键螺母连接；所述滚珠丝杆花键轴两端的端头上均设有所述阀门启闭装置；所述花键电机与所述控制器电连接。

可选的，设于所述第二导轨上的与控制器电连接的摄像装置和摄像装置补充光源。

可选的，设于所述第二导轨上的所述检测设备包括限位补偿器，所述第二导轨的两端均通过所述限位补偿器与阀门启闭装置连接，所述限位补偿器与所述控制器电连接。

可选的，所述检测设备包括与控制器电连接的气体传感器，所述气体传感器设于第一导轨、第二臂、第二导轨或底座上；所述气体传感器用于检测至少含有甲烷及硫化氢气体的气体传感器。

可选的，设于所述底座上的所述检测设备还包括与控制器电连接的碰撞传感器及防碰撞开关，所述碰撞传感器及防碰撞开关设于所述底座的外侧面上。

可选的，所述限位补偿器与第二导轨的滚珠丝杆花键轴连接的法兰板上设有与控制器连接的碰撞检测传感器，所述碰撞检测传感器位于阀门启闭装置外侧。

可选的，所述电连接为无线或有线。

可选的，所述检测设备包括与控制器电连接的红外摄像装置，所述红外摄像装置设于所述第二臂另一端上，或设于所述第二导轨上。

一种无人值守的计量间、阀组间机器人的控制方法，根据以上所述的一种无人值守的计量间、阀组间机器人，包括：检测设备检测计量间内的参数指标反馈给控制器；控制器根据所述各种参数指标控制所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置移动，以使所述阀门启闭装置与待调节阀门接合后，控制器控制阀门启闭驱动装置运动，从而使阀门启闭装置转动，改变待调节阀门的状态至预设状态；其中，所述参数指标包括阀组间内的阀门开度、油液温度、气体含量、仪表的指针读数。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型实施例针对现有技术中人工进行量油测产工作效率低且易出错的缺点，可自动完成量油测产及自动掺水，通过无人值守的机器人完成，取代人工，提高了工作效率，解放了人力。

(2)通过自动掺水的掺水流量控制达到对回油(液)的控制，在保证正常生产的同时最大限度的实现了节能减排，对于降低生产成本具有重要意义。

(3)通过机器人的巡检，可以快速的对计量间的异常情况进行干预的报警，有效的保证了集输油生产高效运行。

(4)本实用新型实施例的技术方案通过摄像装置读取计量间中仪表的状态与数据，无需采油工一直监控液位，提高了工作效率。

(5)本实用新型实施例的技术方案通过底座与第一导轨适配滑动，方便了机器人的移动，减少了机器人的碰撞概率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提出的一种无人值守的计量间、阀组间机器人的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提出的一种无人值守的计量间、阀组间机器人的底座的第一驱动装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提出的一种无人值守的计量间、阀组间机器人的阀门启闭驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，包括：第一导轨1、第二导轨3、底座4、第一关节轴2、第一臂8、第二臂5、第二关节轴7、检测设备、阀门启闭装置6和控制器；其中，所述第一导轨1与所述底座4活动连接，所述底座4上设有用于驱动所述底座4沿所述第一导轨1移动的第一驱动装置；所述第一臂8一端与被设于底座4上的第二驱动装置驱动的第一关节轴2活动连接；所述第一臂8另一端与所述第二关节轴7一端连接；所述第二关节轴7另一端与所述第二臂5一端连接，所述第二关节轴7另一端设有第三驱动装置；所述第二臂5另一端上设有第二导轨3；所述第二导轨3上设有阀门启闭装置6，所述第二导轨3设有用于驱动所述阀门启闭装置6转动的阀门启闭驱动装置，以及用于驱动第二导轨3伸缩的第四驱动装置；所述检测设备分散设于底座4、第二关节轴7及所述第二导轨3上；所述检测设备、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置和阀门启闭驱动装置均与所述控制器电连接。

如图1所示，检测设备用于检测计量间(阀组间)的各种参数指标，比如阀门的开启状态，阀门开启的位置及开度大小、特定气体(包括但不限于甲烷和硫化氢等气体)的浓度及含量等，反馈给控制器，控制器接收到检测设备的检测结果后，进行判断比对后，判断出待调节的阀门预计达到的启闭状态、开启程度；通过控制器的作用，使所述计量间机器人移动，最终使所述阀门启闭装置6与待调节的阀门对准、接合，对待调节的阀门进行设定达到控制器根据各种参数指标得到的预设的阀门状态，具体操作流程如下：

通过控制第一驱动装置的运行状态，所述底座4可沿第一导轨1移动，以改变第一导轨1在计量间的相对位置，通过控制第二驱动装置驱动第一关节轴2转动，所述第一臂8转动，从而改变所述第一臂8相对于底座4所在水平面的夹角角度；通过控制器控制第三驱动装置驱动第二关节轴7转动，所述第二臂5与所述第一臂8相对转动，以改变所述第二臂5与第一臂8的相对位置及夹角角度，控制器通过控制第四驱动装置，以改变第二导轨3的位置，以使阀门启闭装置6与所述待调节阀门对准、接合；控制器通过控制阀门启闭驱动装置的运行状态，以使所述阀门启闭装置6转动，从而对计量间内相应的待调节的阀门进行启闭，及闭合程度大小的操作和设定。

通过控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置从而改变所述计量间机器人所在位置，进而改变阀门启闭装置6(相当于执行器)的位置，从而可以对计量间相应的阀门(包括但不限于单井回油闸门、单井热洗闸门、单井掺水闸门、单井分离器进口闸门等阀门)的开启或关闭状态、开启程度进行精准的控制执行，从而改变计量间的气体环境，确保计量间气体环境安全可靠；精准计量每口单井的掺水量、出油量、油产量等出油参数指标；精准控制油井出液及热水的流向、通断；以实现自动化控制计量间的工作流程、内容及状态；确保安全可靠，减少人力成本。

实施例2

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1技术方案基础上，可改进如下：所述第一驱动装置包括驱动带轮104、一个以上的压轮103、一个以上的导轮106、第一驱动皮带102和带轮驱动电机105；其中，所述压轮103位于所述驱动带轮104两侧，所述第一驱动皮带102穿过所述压轮103与所述驱动带轮104形成的缝隙，带轮驱动电机105通过带轮减速机与所述驱动带轮104连接；所述带轮驱动电机105与所述控制器电连接；所述导轮106与所述第一导轨1相配合。

所述导轮106包括第一导轮1061和第二导轮1062，所述第一导轮1061和第二导轮1062的导轮轴均与底座4固定连接，第一导轮1061和第二导轮1062的导轮本体均与第一导轨1相适配，以使所述底座4在所述带轮驱动电机105驱动下，通过所述驱动带轮104与第一驱动皮带102咬合或啮合，沿着所述第一驱动皮带102在所述第一导轨1上移动。所述驱动带轮104与第一驱动皮带102配合的实现方式包括但不限于三种方式：

1、所述驱动带轮104与第一驱动皮带102上分别设有齿形和与齿形啮合的凹槽，具体地说，可以是驱动带轮104设置齿形；所述第一驱动皮带102设置与齿形啮合的凹槽；或者可以是驱动带轮104设置与齿形啮合的凹槽；所述第一驱动皮带102设置齿形；以使所述驱动带轮104与第一驱动皮带102相配合，实现所述底座4在所述带轮驱动电机105驱动下，沿着所述第一驱动皮带102在所述第一导轨1上移动。

如图2所示，驱动带轮104、一个以上的压轮103(可以是1个，或2个)、带轮减速机和带轮驱动电机105均位于所述底座4上；所述压板101位于所述第一驱动皮带102上方，设于所述第一导轨1上，用以保护第一驱动皮带102免受障碍物的影响，以使第一驱动皮带102正常运行；所述第一驱动皮带102穿过所述压轮103与所述驱动带轮104形成的缝隙，以使驱动带轮104转动时，带动所述第一驱动皮带102转动，从而带动所述底座4在所述第一导轨1上移动，以改变计量间机器人在计量间的位置，到达指定位置处，对指定的待调节的阀门进行预设的操作和设定。

实施例3

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1或2技术方案基础上，可改进如下：所述第二驱动装置包括位于底座4上的与控制器电连接的第二驱动电机，所述第二驱动电机与第一关节轴2连接，驱动第一关节轴2带动第一臂8转动。

控制器通过第二驱动电机控制第一臂8转动，改变第一臂8与第一导轨1的夹角，从而改变机器人的位置高度。以便设于第二导轨3上的阀门启闭装置6对相应高度的阀门开关进行操作。

实施例4

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-3任一技术方案基础上，可改进如下：所述第二导轨3包括滚珠丝杆花键轴310和导柱311；所述滚珠丝杆花键轴310两端均穿过轴承，所述轴承和所述导柱311两端均位于固定板312上，所述滚珠丝杆花键轴310两端的端头上均设有所述阀门启闭装置6。

如图3所示，所述导柱311起到导向作用，可选地，所述导柱311两端通过固定板312分别与所述滚珠丝杆花键轴310两端套设的轴承固定连接；所述固定板312用于使所述导柱311与所述滚珠丝杆花键轴310保持一定的距离，以使套设于所述导柱311的设备可与滚珠丝杆花键轴310保持合理距离，便于滚珠丝杆花键轴310穿过所述设备。所述滚珠丝杆花键轴310可在轴承内转动，所述滚珠丝杆花键轴310两端的端头上均设有所述阀门启闭装置6，可从所述滚珠丝杆花键轴310两端通过所述阀门启闭装置6对待调节的阀门进行调节。

实施例5

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-4任一技术方案基础上，可改进如下：所述第三驱动装置包括套设于导柱311上的所述滚珠丝杆螺母401和滚珠丝杆电机402；所述滚珠丝杆花键轴310穿过所述滚珠丝杆螺母401和滚珠丝杆电机402，所述滚珠丝杆花键轴310与所述滚珠丝杆螺母401相配合；所述滚珠丝杆电机402与所述滚珠丝杆螺母401连接；所述滚珠丝杆花键轴310两端的端头上均设有所述阀门启闭装置6；所述滚珠丝杆电机402与所述控制器电连接。

所述滚珠丝杆电机402包括制动器4021、及与控制器电连接的驱动器4022和编码器4023，所述滚珠丝杆电机402的电机转子同轴串联所述制动器4021及编码器4023，即，所述滚珠丝杆电机402的电机转子与制动器4021的制动盘刚性同轴连接，制动器4021为失电作用的电磁式制动器，当失电时，电磁同步释放，带动摩擦材料夹紧或抱紧电机转子，使电机转子在失电时保持固定不动，其中，编码器4023的转动部分与电机转子同轴刚性连接，将电机定子与电机转子的相对转动角度转换成编码信号，供给滚珠丝杆电机402的驱动器4022及控制器，驱动器4022用于给滚珠丝杆电机402定子提供经过调制的电流，驱动滚珠丝杆电机402转子转动，驱动器4022同轴安装于编码器4023后，除了控制滚珠丝杆电机402的转动，也接收控制器指令。采用上述结构减少了所述机器人的外部接线，提高了设备的可靠性，更适合于计量间(阀组间)的危险气体的工作环境的设备连接条件。

滚珠丝杆电机402驱动滚珠丝杆螺母401转动，因所述滚珠丝杆花键轴310与所述滚珠丝杆螺母401相配合，所以，滚珠丝杆花键轴310相对于滚珠丝杆螺母401位移，以改变阀门启闭装置6的位置，便于对相应阀门进行开度调整。如图3所示，导柱311起到导向和固定作用，滚珠丝杆电机402带动所述滚珠丝杆螺母401转动，驱动滚珠丝杆花键轴310沿自身所在轴线做伸缩直线运动，调整位于所述滚珠丝杆花键轴310两端的端头上的所述阀门启闭装置6与待调节阀门的对接距离和位置，以使阀门启闭装置6与待调节阀门接合。

实施例6

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-5任一技术方案基础上，可改进如下：所述阀门启闭驱动装置包括套设于导柱311上的花键螺母411、花键电机412和花键减速机413；所述滚珠丝杆花键轴310穿过所述花键螺母411、花键电机412和花键减速机413，所述滚珠丝杆花键轴310与所述花键螺母411相配合；所述花键电机412通过花键减速机413与所述花键螺母411连接；所述滚珠丝杆花键轴310两端的端头上均设有所述阀门启闭装置6；所述花键电机412与所述控制器电连接。

所述花键电机412与所述所述滚珠丝杆电机402类似，所述花键电机412包括制动器一、及与控制器电连接的驱动器一和编码器一(图中未示出，与制动器4021、及驱动器4022和编码器4023的安装位置和方式类似)，所述花键电机412的电机转子一同轴串联所述制动器一及编码器一，即，所述花键电机412的电机转子一与制动器一的制动盘刚性同轴连接，制动器一为失电作用的电磁式制动器，当失电时，电磁同步释放，带动摩擦材料夹紧或抱紧电机转子一，使电机转子一在失电时保持固定不动，其中，编码器一的转动部分与电机转子一同轴刚性连接，将电机定子一与电机转子一的相对转动角度转换成编码信号，供给电机的驱动器一及控制器一，驱动器一用于给电机定子一提供经过调制的电流，驱动电机转子一转动，驱动器一同轴安装于编码器一后，除了控制电机的转动，也接收控制器指令。采用上述结构减少了所述机器人的外部接线，提高了设备的可靠性，更适合于计量间(阀组间)的危险气体的工作环境的设备连接条件。

所述阀门启闭装置6可以为卡爪式扳手，还可以是其他类型的扳手，用于接合待调节的阀门后，转动所述待调节的阀门以改变待调节的阀门的启闭状态及启闭程度。

如图3所示，导柱311起到导向和固定作用，花键电机412通过花键减速机413带动所述花键螺母411转动，驱动滚珠丝杆花键轴310沿自身所在轴线做转动从而带动阀门启闭装置6转动，对与阀门启闭装置6接合的所述待调节阀门进行启闭或阀芯旋转角度调整作业。

实施例7

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-6任一技术方案基础上，可改进如下：设于所述第二导轨3上的与控制器电连接的摄像装置701和摄像装置补充光源7011。

所述摄像装置701和摄像装置补充光源7011均套设于所述导柱311上，当计量间亮度较低时，所述摄像装置补充光源7011用于为计量间补充光源，提高计量间内的亮度，保证摄像装置701获得稳定清晰的图像。方便控制器准备识别摄像装置701拍摄的图像，从而准确判断出计量间内各仪表、阀门的状态。

实施例8

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-7任一技术方案基础上，可改进如下：设于所述第二导轨3上的所述检测设备包括限位补偿器703，所述第二导轨3的两端均通过所述限位补偿器703与阀门启闭装置6连接，所述限位补偿器703与所述控制器电连接。

限位补偿器703一侧通过法兰板与滚珠丝杆花键轴310连接，限位补偿器703另一侧与阀门启闭装置6连接，限位补偿器703轴向与法兰板的垂直轴线方向有5°的摆动调节范围，用于消除待调节的阀门阀杆轴线与阀门启闭装置6轴向存在的非轴向附加力矩，用以保护所述的阀组间机器人系统的安全工作。

实施例9

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-8任一技术方案基础上，可改进如下：所述检测设备包括与控制器电连接的气体传感器702，所述气体传感器702设于第一导轨1、第二臂7、第二导轨3或底座4上；所述气体传感器用于检测至少含有甲烷及硫化氢气体的气体传感器。

气体传感器702位置不受限制，依附或设置于机器人上即可。底座4可以为角形机座，所述气体传感器702安装于角形机座水平面上，所述气体传感器702可以对计量间内的甲烷和硫化氢等气体的浓度进行实时测量；并将检测的数据实时传递给控制器，以便控制器判断计量间的对应气体浓度是否超标，从而及时启闭对应的阀门，确保计量间气体环境安全可靠，从而保证在安全可靠的环境下，进行自动化的量油测产及集油输送。

实施例10

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-9任一技术方案基础上，可改进如下：设于所述底座4上的所述检测设备还包括与控制器电连接的碰撞传感器及防碰撞开关，所述碰撞传感器及防碰撞开关设于所述底座4的外侧面上。

所述碰撞传感器用于检测移动底盘移动时是否与物体发生碰撞，所述防碰撞开关用于当机器人发送碰撞的移动值大于预设值时，停止机器人运动，以保护机器人。

实施例11

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-10任一技术方案基础上，可改进如下：所述限位补偿器703与第二导轨3的滚珠丝杆花键轴310连接的法兰板上设有与控制器连接的碰撞检测传感器，所述碰撞检测传感器位于阀门启闭装置6外侧。

对应滚珠丝杆花键轴310两端的阀门启闭装置6外侧均有所述碰撞检测传感器，2个位置的碰撞检测传感器安装于两侧限位补偿器703的安装法兰板上，向阀门启闭装置6方向伸出，并在阀门启闭装置6(可以为扳手)外侧大于阀门启闭装置6直径的位置，用于检测扳手与未知目标的意外碰撞，保护机器人系统，当碰撞检测传感器有输出时，机器人系统急停保护，防止被碰坏。

实施例12

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-11任一技术方案基础上，可改进如下：所述电连接为无线或有线。

若采用无线的电连接方式，所述控制器及检测设备上均设有无线信号发送接收设备，用于发送和接收电信号，减少机器人上面的接线线缆。

若采用有线的电连接方式，所述检测设备的输出端均通过信号线缆与所述控制器的I/O端口连接。

实施例13

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人，在实施例1-12任一技术方案基础上，可改进如下：所述检测设备包括与控制器电连接的红外摄像装置，所述红外摄像装置设于所述第二臂5另一端上，或设于所述第二导轨3上。

若设于所述第二导轨3上，即套设于所述导柱311上，所述红外摄像装置用于通过对计量间内的物体拍摄图像得到图像中目标物体的温度梯度，完成对计量间内管路内温度的监控，从而保证计量间温度在安全稳定的范围内。

实施例14

本实施例提出了一种无人值守的计量间、阀组间机器人控制方法，根据实施例1-11任一技术方案所述的一种无人值守的计量间、阀组间机器人，包括：

检测设备检测计量间内的参数指标反馈给控制器；控制器根据所述各种参数指标控制所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置移动，以使所述阀门启闭装置6与待调节阀门接合后，控制器控制阀门启闭驱动装置运动，从而使阀门启闭装置6转动，改变待调节阀门的状态至预设状态；其中，所述参数指标包括阀组间内的阀门开度、油液温度、气体含量、仪表的指针读数。

如图1所示，检测设备用于检测计量间的各种参数指标，比如阀门的开启状态，阀门开启的位置、特定气体(包括但不限于甲烷和硫化氢等气体)的浓度及含量等，反馈给控制器，控制器接收到检测设备的检测结果后，进行判断比对后，判断出待调节的阀门预计达到的启闭状态、开启程度；通过控制器的作用，使所述计量机器人移动，最终使所述阀门启闭装置6与待调节的阀门对准、接合，对待调节的阀门进行设定达到控制器根据各种参数指标得到的预设的阀门状态，具体操作流程如下：

控制五轴的运动状态，通过控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置从而改变所述计量间机器人所在位置进而改变阀门启闭装置6(相当于执行器)的位置，从而可以对计量间相应的阀门(包括但不限于单井回油闸门、单井热洗闸门、单井掺水闸门、单井分离器进口闸门等阀门)的开启或关闭状态、开启程度进行精准的控制执行，从而改变计量间的气体环境，确保计量间气体环境安全可靠；精准计量每口单井的掺水量、出油量、油产量等出油参数指标；精准控制油井出液及热水的流向、通断；以实现自动化控制计量间的工作流程、内容及状态；确保安全可靠，减少人力成本。

计量间机器人的控制方法包括三部分，分别为掺水、量油和巡检。掺水部分是将从计量间外输入的热水通过掺水阀门输入到井口，与井口出液混合后再流回到计量间的过程，通过掺热水中的热量使之与井口出液的混合物温度升高，高于井口出液(油)的凝点(结腊)温度，防止腊的析出，保证油液的正常集输，由于集输的液量较大，因此，控制掺水量以保持混合液高于井口出液(油)的凝点(结腊)温度不至过高，以达到保持(控制)产量及节能的平衡，合理的控制掺水液量是采油及集输生产中关键的节能手段，控制掺水量主要的手段就是通过采油工的生产经验，通过调节掺水阀门的开度来控制掺水量的方法，因此，主观的因素较为明显，无法量化和标准化。而本申请采用机器人，通过所述摄像装置701和摄像装置补充光源7011密切配合，采集回油温度表的数据，控制掺水量阀门开度，发送给控制器，进行图像处理识别，获得掺水量阀门开度的大小，另通过红外摄像装置拍摄计量间热成像图片传输给控制器，控制器进行识别判断后，可获知油液的温度大小，为防止腊的析出，保证油液的正常集输，通过调节热水掺水量大小，控制油液温度，而热水掺水量的改变由掺水阀门的开度大小决定，通过控制器控制阀门启闭驱动装置动作，改变掺水量阀门开度大小，从而精准控制热水流量，及热水掺水量。从而可实现：1、油液不会出现凝结，确保油液的正常输送；2、因需而定热水量的供水多少，热水不会浪费，实现节能。

对于量油部分，包括分离器，分离器进出口均设有阀门，所述摄像装置701和摄像装置补充光源7011密切配合，采集到分离器进出口阀门状态图片，传输给控制器，控制器通过图像处理，识别到分离器进出口阀门的开度大小，通过控制阀门启闭装置6动作，精准控制分离器进出口阀门开度大小，可实现：1、量油的准确性；2、确保安全生产；3、确保油的产量和质量。

对于巡检部分，需检查计量间(因该空间内充满各种仪表仪器，及阀门开关等，故又称为阀组间)的油液温度、各阀门开度大小、异常或危险气体含量。气体传感器702检测阀组间内气体含量实时反馈给控制器，一旦发现异常情况立刻启动相关安全措施；红外摄像装置可设定拍摄时间间隔，将阀组间各管道内的油液最新温度，及阀组间内的最新温度及时反馈给控制器，以精准控制阀组间安全运行。摄像装置701和摄像装置补充光源7011相配合，采集阀组间的图像信息，及时传输给控制器，控制器进行图像处理后，可识别出包括各种仪表仪器的指针读数、分离器进出口阀门开度，热水的掺水量阀门开度等阀组间各仪器仪表读数、阀门大小开度，从而精准控制阀组间安全高效运行。

本申请提出的一种无人值守的计量间、阀组间机器人系统，包括：上述的计量间机器人和机器人控制系统；所述机器人控制系统通过有线方式或无线方式控制机器人；所述摄像装置通过拍照读取计量间阀门和仪表的状态，并将图像发送给机器人控制系统，由机器人控制系统读取图像中仪表对应信息及图像中阀门的状态信息和相对位置的坐标信息，并基于这些信息控制阀门启闭装置来调节阀门。

机器人系统在计量间内的工作状态包括巡检及阀门操作的量油测产及自动掺水等工作，其中巡检包括各仪表及设备状态的巡检、跑冒滴漏的检测及非授权侵入等，主要是通过视觉系统及气体传感器的组合完成，其中视觉系统对各仪表的状态及管线的表观状态进行检测，气体传感器对计量间内的危险气体浓度进行监控，可选的通过红外热像系统对计量间内温度场情况进行监控，

掺水方案：通过机器人系统的摄像系统读取计量间内的仪表，特别是回油温度，通过回油温度与该井的标准回油温度的比对，当回油温度高于标准回油温度时，结合井口压力和室外温度，适当的调小掺水阀门开度，通过机器人巡检，多次的重复上述过程，直到回油温度等于该井的标准回油温度；当巡检的回油温度低于该井的标准温度时，通常是结腊冻井的病害，需要通知修井作业人员介入，特别对于冬季的北方，机器人的巡检对于计量间的正常发挥作用有着极其高效的意义。

量油的过程是通过机器人闭合单井掺水阀门，打开分离器进口阀门，关闭分离器出口阀门，关闭单井回油阀门，将油井的出液导入分离器，由于分离器出口阀门关闭，流入的油液在分离器内的液面上升，通过液面上升的时间与液面的高度关系就可以测算出单井的出液量，即量油测产，通常为了保证分离器内的压力，在测油测产时还需要打开气体平衡阀门，排出过多井口产气，使分离器内的气体压力降低，不影响液面升高，当量油完成，需要机器人打开分离器出口阀门，打开单井回油阀门，关闭分离器进口阀门，打开单井的掺水阀门，关闭气体平衡阀门，使分离器内的油液排空，所有阀门的操作要遵守先开后关的原则，以上一个量油的主要过程。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，包括：第一导轨、第二导轨、底座、第一关节轴、第一臂、第二臂、第二关节轴、检测设备、阀门启闭装置和控制器；其中，

所述第一导轨与所述底座活动连接，所述底座上设有用于驱动所述底座沿所述第一导轨移动的第一驱动装置；

所述第一臂一端与被设于底座上的第二驱动装置驱动的第一关节轴活动连接；

所述第一臂另一端与所述第二关节轴一端连接；所述第二关节轴另一端与所述第二臂一端连接，所述第二关节轴另一端设有第三驱动装置；

所述第二臂另一端上设有第二导轨；所述第二导轨上设有阀门启闭装置，所述第二导轨设有用于驱动所述阀门启闭装置转动的阀门启闭驱动装置，以及用于驱动第二导轨伸缩的第四驱动装置；

所述检测设备分散设于底座、第二关节轴及所述第二导轨上；

所述检测设备、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置和阀门启闭驱动装置均与所述控制器电连接；

所述电连接为无线或有线；所述检测设备包括与控制器电连接的红外摄像装置，所述红外摄像装置设于所述第二臂另一端上，或设于所述第二导轨上。

2.根据权利要求1所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述第一驱动装置包括驱动带轮、一个以上的压轮、一个以上的导轮、第一驱动皮带和带轮驱动电机；其中，所述压轮位于所述驱动带轮两侧，所述第一驱动皮带穿过所述压轮与所述驱动带轮形成的缝隙，带轮驱动电机通过带轮减速机与所述驱动带轮连接；所述带轮驱动电机与所述控制器电连接；所述导轮与所述第一导轨相配合。

3.根据权利要求1所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述第二驱动装置包括位于底座上的与控制器电连接的第二驱动电机，所述第二驱动电机与第一关节轴连接，驱动第一关节轴带动第一臂转动。

4.根据权利要求1所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述第二导轨包括滚珠丝杆花键轴和导柱；所述滚珠丝杆花键轴两端均穿过轴承，所述轴承和所述导柱两端均位于固定板上，所述滚珠丝杆花键轴两端的端头上均设有所述阀门启闭装置。

5.根据权利要求4所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述第三驱动装置包括套设于导柱上的滚珠丝杆螺母和滚珠丝杆电机；所述滚珠丝杆花键轴穿过所述滚珠丝杆螺母和滚珠丝杆电机，所述滚珠丝杆花键轴与所述滚珠丝杆螺母相配合；所述滚珠丝杆电机与所述滚珠丝杆螺母连接；所述滚珠丝杆电机与所述控制器电连接。

6.根据权利要求4所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述阀门启闭驱动装置包括套设于导柱上的花键螺母、花键电机和花键减速机；所述滚珠丝杆花键轴穿过所述花键螺母、花键电机和花键减速机，所述滚珠丝杆花键轴与所述花键螺母相配合；所述花键电机通过花键减速机与所述花键螺母连接；所述花键电机与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，设于所述第二导轨上的与控制器电连接的摄像装置和摄像装置补充光源。

8.根据权利要求1-6任一项所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，设于所述第二导轨上的所述检测设备包括限位补偿器，所述第二导轨的两端均通过所述限位补偿器与阀门启闭装置连接，所述限位补偿器与所述控制器电连接。

9.根据权利要求1-6任一项所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述检测设备包括与控制器电连接的气体传感器，所述气体传感器设于第一导轨、第二臂、第二导轨或底座上；所述气体传感器用于检测至少含有甲烷及硫化氢气体的气体传感器。

10.根据权利要求1-6任一项所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，设于所述底座上的所述检测设备还包括与控制器电连接的碰撞传感器及防碰撞开关，所述碰撞传感器及防碰撞开关设于所述底座的外侧面上。

11.根据权利要求8所述一种无人值守的计量间、阀组间机器人，其特征在于，所述限位补偿器与第二导轨的滚珠丝杆花键轴连接的法兰板上设有与控制器连接的碰撞检测传感器，所述碰撞检测传感器位于阀门启闭装置外侧。

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