抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)和診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)和診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油機(jī)井的故障診斷主要依賴于示功圖，示功圖就是懸點(diǎn)載荷同懸點(diǎn)位移之間的關(guān)系曲線圖，測(cè)示功圖的工具叫:動(dòng)力儀，動(dòng)力儀專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)試抽油栗在井下做功的情況，通過(guò)示功圖可以測(cè)出抽油栗在提升過(guò)程中的最大載荷和最小載荷，以及增載、卸載等的變化情況，且利用示功圖可以比較準(zhǔn)確地判斷抽油桿斷脫、油管漏失、固定凡爾堵塞或漏失情況，且可以確定出油井結(jié)蠟、出砂、栗脫、油管脫等故障，理論示功圖呈平行四邊形，是示功儀在抽油機(jī)一個(gè)抽吸周期內(nèi)測(cè)取的封閉曲線，縱坐標(biāo)是抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷W，橫坐標(biāo)是抽油機(jī)的沖程S。
[0003]然而，目前對(duì)示功圖的分析主要依賴于人工或者是利用簡(jiǎn)單的幾何分析法來(lái)自動(dòng)判斷，人工分析需要現(xiàn)場(chǎng)工作人員具備豐富的診斷經(jīng)驗(yàn)，且效率低下，而幾何分析法無(wú)法對(duì)復(fù)雜的功圖形狀進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)抽油機(jī)井的故障進(jìn)行簡(jiǎn)單高效診斷的目的，該系統(tǒng)包括:
[0006]載荷傳感器，用于采集功圖數(shù)據(jù)；
[0007]功圖數(shù)據(jù)采集模塊，用于從所述載荷傳感器獲取功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)所述功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)終端；
[0008]移動(dòng)終端，用于對(duì)預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，并將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊；
[0009]所述云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊，用于將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)，并將所述栗功圖數(shù)據(jù)傳輸至所述移動(dòng)終端；
[0010]所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊，用于從所述移動(dòng)終端接收所述栗功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)所述栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，得到診斷結(jié)果，并將所述診斷結(jié)果傳回所述移動(dòng)終端進(jìn)行顯示。
[0011]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述載荷傳感器與所述功圖數(shù)據(jù)采集模塊之間通過(guò)Zigbee傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述功圖數(shù)據(jù)采集模塊與所述移動(dòng)終端之間通過(guò)USB接口連接。
[0013]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊包括:
[0014]FLAH閃存，用于固化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣，并在通電后，將所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣加載至GPU陣列中；
[0015]GPU陣列，用于在嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行診斷的過(guò)程中存儲(chǔ)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣；
[0016]嵌入式系統(tǒng)，用于根據(jù)所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣對(duì)所述栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述移動(dòng)終端包括:手機(jī)、平板電腦、或手提電腦。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用上述抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)進(jìn)行示功圖診斷的方法，包括:
[0019]功圖數(shù)據(jù)采集模塊從載荷傳感器獲取功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)所述功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)終端；
[0020]所述移動(dòng)終端對(duì)預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，并將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊；
[0021]所述云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)，并將所述栗功圖數(shù)據(jù)傳輸至所述移動(dòng)終端；
[0022]所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊從所述移動(dòng)終端接收所述栗功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)所述栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，得到診斷結(jié)果，并將所述診斷結(jié)果傳回所述移動(dòng)終端進(jìn)行顯示。
[0023]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述功圖數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)所述功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括:
[0024]所述功圖數(shù)據(jù)采集模塊判斷所述功圖數(shù)據(jù)的類(lèi)型；
[0025]當(dāng)所述功圖數(shù)據(jù)為原始的載荷位移數(shù)據(jù)時(shí)，檢查所述功圖數(shù)據(jù)的完整性和有效性；
[0026]當(dāng)所述功圖數(shù)據(jù)為圖片數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理和對(duì)比度處理，在去噪處理和對(duì)比度處理完成后，檢查圖片數(shù)據(jù)的完整性。
[0027]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)，包括:
[0028]所述云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊通過(guò)數(shù)據(jù)橋，得到與所述格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的抽油井的油井參數(shù)；
[0029]對(duì)所述油井參數(shù)進(jìn)行受力分析，得到栗功圖數(shù)據(jù)。
[0030]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊對(duì)所述栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，得到診斷結(jié)果，包括:
[0031 ]所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊通過(guò)預(yù)先建立權(quán)值矩陣逐層求解，得到診斷結(jié)果。
[0032]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)，包括:
[0033]所述云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊采用分布式方式將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)。
[0034]在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了一種包括有載荷傳感器、功圖數(shù)據(jù)采集模塊、移動(dòng)終端、云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊的抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)抽油機(jī)井故障的診斷。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)抽油機(jī)井的故障進(jìn)行診斷的效率低下的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到了對(duì)抽油機(jī)井的故障進(jìn)行簡(jiǎn)單高效診斷的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0035]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0036]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽油機(jī)示功圖診斷方法的方法流程圖；
[0038]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功圖數(shù)據(jù)硬件采集模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0040]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能手機(jī)功圖診斷處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0041 ]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0043]發(fā)明人考慮到可以采用移動(dòng)終端對(duì)整個(gè)抽油機(jī)示功圖診斷過(guò)程進(jìn)行集中控制，并結(jié)合云處理的高效方法進(jìn)行診斷，以便達(dá)到對(duì)抽油機(jī)井的故障進(jìn)行簡(jiǎn)單高效診斷的目的，該抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)如圖1所示，包括:
[0044]載荷傳感器101，用于采集功圖數(shù)據(jù)；
[0045]功圖數(shù)據(jù)采集模塊102，用于從載荷傳感器獲取功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)終端；
[0046]移動(dòng)終端103，用于對(duì)預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，并將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊；
[0047]云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊104，用于將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)，并將栗功圖數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)終端；
[0048]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊105，用于從移動(dòng)終端接收栗功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，得到診斷結(jié)果，并將診斷結(jié)果傳回移動(dòng)終端進(jìn)行顯示；
[0049]其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊105可以包括:FLAH閃存，用于固化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣，并在通電后，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣加載至GPU陣列中；GPU陣列，用于在嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行診斷的過(guò)程中存儲(chǔ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣;嵌入式系統(tǒng)，用于根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣對(duì)栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷。
[0050]為了使得在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，可以盡可能地減少功率損耗，載荷傳感器與功圖數(shù)據(jù)采集模塊之間可以通過(guò)Zigbee傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述功圖數(shù)據(jù)采集模塊與所述移動(dòng)終端之間可以通過(guò)USB接口連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
[0051]上述的移動(dòng)終端可以包括但不限于以下之一:手機(jī)、平板電腦、或手提電腦。
[0052]基于上述抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)，本例中還提供了一種示功圖診斷的方法，如圖2所示，包括以下步驟:
[0053]步驟201:功圖數(shù)據(jù)采集模塊從載荷傳感器獲取功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)終端；
[0054]在實(shí)際執(zhí)行的過(guò)程中，載荷傳感器有時(shí)候采集的是圖片數(shù)據(jù)，有時(shí)候采集的是原始的載荷位移數(shù)據(jù)，為了兼容每種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，功圖數(shù)據(jù)采集模塊可以采用以下方式對(duì)功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理:
[0055]I)當(dāng)所述功圖數(shù)據(jù)為原始的載荷位移數(shù)據(jù)時(shí)，檢查所述功圖數(shù)據(jù)的完整性和有效性；
[0056]2)當(dāng)所述功圖數(shù)據(jù)為圖片數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理和對(duì)比度處理，在去噪處理和對(duì)比度處理完成后，檢查圖片數(shù)據(jù)的完整性。
[0057]步驟202:移動(dòng)終端對(duì)預(yù)處理后的功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理，并將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)傳送給云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊；
[0058]步驟203:云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊將格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為栗功圖數(shù)據(jù)，并將栗功圖數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)終端；
[0059]具體地，云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊可以通過(guò)數(shù)據(jù)橋，得到與所述格式化處理后的功圖數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的抽油井的油井參數(shù);對(duì)所述油井參數(shù)進(jìn)行受力分析，得到栗功圖數(shù)據(jù)。
[0060]步驟204:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊從移動(dòng)終端接收栗功圖數(shù)據(jù)，并對(duì)栗功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，得到診斷結(jié)果，并將診斷結(jié)果傳回移動(dòng)終端進(jìn)行顯示；
[0061]在該步驟中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊可以通過(guò)硬件的形式來(lái)存儲(chǔ)權(quán)值矩陣并給出診斷結(jié)果，用于診斷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣被固化在FLASH閃存中，通電后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矩陣被自動(dòng)加載到GPU陣列中，嵌入式系統(tǒng)，借助于GPU來(lái)執(zhí)行矩陣的運(yùn)算。即，在給定功圖數(shù)據(jù)后，逐層進(jìn)行求解，獲得最終的診斷結(jié)果，其中，診斷結(jié)果并不是具體屬于那種工況，而是每種工況類(lèi)型的概率，最終的診斷結(jié)果由智能手機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行展示。
[0062]下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)上述抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，然而值得注意的是，該具體實(shí)施例僅是為了更好地說(shuō)明本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0063]如圖3所示，該抽油機(jī)示功圖診斷系統(tǒng)包括:云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊、功圖數(shù)據(jù)硬件采集模塊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件模塊、智能手機(jī)功圖診斷處理模塊和供電模塊，其中，云端功圖轉(zhuǎn)換服務(wù)模塊、功圖數(shù)據(jù)硬件采集模塊