CN114636438A - 一种基于ar的钻机在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AR的钻机在线监测方法及系统，其包括以下步骤：S1：将在线监测系统Server安装在VFD房机柜里面，采集系统主站PLC数据并将其存储到数据库；S2：系统主站PLC获取参数数据；S3：在线监测服务器接收参数数据，并将参数数据发送给云端服务器；S4：用户端实时监测井场数据，查询历史数据，并自动接收设备维护预警信息。本发明采用B/S架构，可以实现云端部署，在各个地方实时监控数据；同时可以用AR移动端从设备的各个角度进行识别，速度可以达到毫秒级；采用数字孪生技术，识别出设备后可以查看设备的重要参数和状态。

Description

一种基于AR的钻机在线监测系统

技术领域

本发明涉及钻机监测技术领域，尤其涉及一种基于AR的钻机在线监测方法及系统。

背景技术

钻机的钻探过程非常复杂，在这个过程当中，由于钻机的工作环境通常都非常恶劣，导致故障多发。钻机一旦发生故障，就会影响到整个钻探过程的进行，造成重大经济损失。目前，对钻机运行状态的判断主要依赖于技术人员的经验，或在线采集数据，然后做离线分析判断，不仅时间滞后较大，而且，抗干扰性和稳定性较差，不能真实反映钻机的工作状态。

在申请号为CN202021187718.3的实用新型专利申请文件中提出了一种石油钻机在线监测与故障诊断服务平台，其中有提到：石油钻机产品常年在野外偏僻、通信不便、交通困难且经常搬家的场合中使用。在钻探作业过程中，日费用较高，且不允许关键设备故障停机，一旦故障停机可能造成工程井的报废，带来重大经济损失；另外设备作业时各工位均有人员在岗，一旦设备故障，还可能造成人员伤害。因此如何提前预警设备故障，正确使用和保养好设备，提前监测易损件使用情况，及时补充备品备件显得十分重要。此外设备制造商由于不能实时跟踪所销售的设备，其在使用、维护、故障排查等方面的经验和优势就不能及时应用于钻机作业现场。

钻机在线监测系统将实现钻机多方厂家设备数据的实时采集与设备运行状况分析，提供整机和部件的故障率和故障特点分析，指导现场维护保养人员，及时准确的进行设备故障诊断，最大程度缩短故障诊断排除时间，降低油气服务公司设备维护成本，同时产生的系统的科学的统计数据，可供专家进行技术评估，用于提高管理质量，降低售后服务成本，并转化为市场优势，实现企业市场规模的高效率和低成本的扩张。

由于井场设备较多，现场人员没有固定的监控场所、没有固定的监控环境，在现场不能对设备的运行数据、维保信息进行实时查看，且需要专业人员到现场进行查看后才能给出专业的专家建议，井场智能化水平较低，且设备维护会耗费大量的人力物力。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决由于井场设备较多，现场人员没有固定的监控场所、没有固定的监控环境，在现场不能对设备的运行数据、维保信息进行实时查看的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种基于AR的钻机在线监测方法，其包括以下步骤：

S1：将在线监测系统Server安装在VFD房机柜里面，采集系统主站PLC数据并将其存储到数据库；

S2：系统主站PLC获取参数数据；

S3：在线监测服务器接收参数数据，并将参数数据发送给云端服务器；

S4：用户端实时监测井场数据，查询历史数据，并自动接收设备维护预警信息。

更进一步的，所述S2还包括以下子步骤：

S21：钻机设备数据采集：采集钻机各设备的参数；

S22：将S21中采集到的钻机设备数据进行传输与存储，同时进行数据备份。

更进一步的，所述S21中钻机各设备包括：发电机、泥浆泵、绞车、顶驱、转盘、机具。

更进一步的，所述S21中参数包括：运动参数、状态参数及性能指标。

更进一步的，所述S3还包括以下子步骤：

S31：对数据进行统计与分析，实现对设备维护状态的实时监控。

更进一步的，所述S31中对数据进行统计与分析包括：对钻机的运行状态与故障进行统计与分析。

一种基于AR的钻机在线监测系统，其包括：数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及设备管理子系统，其中：

数据采集子系统：采集钻机各设备的参数，包括运动参数、状态参数及性能参数；

数据传输子系统：将数据采集子系统采集到的参数发送给数据处理子系统；

数据处理子系统：接收数据传输子系统上传的参数数据，并对其进行统计分析；

设备管理子系统：对设备进行信息化管理，对设备维护状态进行检测，实现设备故障的自动报警，实现对设备的运行状态进行实时查看。

本申请的有益效果：

1.可以同时采集多方厂家数据；采用tcp协议通信，数据实时采集，做到数据不丢失；模块化数据接口，兼容不同厂家PLC设备。

2.页面采用html5技术，不仅适配PC端不同厂家的浏览器，还可以适配平板，移动端设备，真正做到设备全兼容。

3.设备维护信息的自动化计算与分析，可以自动提醒设备的维保信息，经过专家库的大数据分析，给出专业智能的专家建议，并推送给不同终端。

4.采用B/S架构，可以实现云端部署，在各个地方实时监控数据。

5.AR技术的应用，解放巡检和维护人员双手。通过AR设备可以随时随地精准查看设备信息和维保信息，提高井场智能化水平。

6.可以用AR移动端从设备的各个角度进行识别，速度可以达到毫秒级；采用数字孪生技术，识别出设备后可以查看设备的重要参数和状态。

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作简单地介绍，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，还可以根据附图的结构获得其他的附图。

图1为本发明整体流程示意图；

图2是系统主站PLC获取参数数据具体流程图；

图3是该系统的连接结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，在本实施例中，本发明提出一种基于AR的钻机在线监测方法，其包括以下步骤：

S1：将在线监测系统Server安装在VFD房机柜里面，采集系统主站PLC数据并将其存储到数据库；

S2：系统主站PLC获取参数数据；

S3：在线监测服务器接收参数数据，并将参数数据发送给云端服务器；

S4：用户端实时监测井场数据，查询历史数据，并自动接收设备维护预警信息。

具体的说，本技术开发的目的在于：

形成一种完整的独立的硬件解决方案，解决传感器层数据通道问题。

开发一套B/S架构的实时监控钻井数据的在线监测系统。

研究维护保养规则，提炼维保算法，开发一套自动化的维护保养信息系统。

4.研究基于增强现实技术AR的终端数据呈现方法，降低设备维护难度，提高设备维护效率，实现设备的虚实融合，在设备的精确位置显示实时参数和状态。

本技术开发的方案如下：

采用ASP.NET，HTML5，UNITY3D等技术，通过TCP/IP对前端数据进行采集，在网页上进行数据和图表的实时呈现。再通过wifi 的方式，与AR移动终端进行通讯，实现用移动终端扫描钻机设备，在移动终端上呈现设备的虚拟效果和钻机数据显示。

本技术的开发所具备的功能：

钻机设备数据采集：采集钻机各设备（发电机、泥浆泵、绞车、顶驱、转盘、机具等）的运动、状态、性能指标等参数。

数据传输与存储：对采集的数据进行安全有效的传输与存储，同时能够实现数据备份。

数据统计与分析：构建数据统计与分析系统对数据进行统计与分析，主要对钻机的运行状态、故障等进行统计与分析，同时实现对设备维护状态的实时监控。

设备维护管理：实现设备的信息化管理，设备故障的自动报警，能够对设备的运行状况进行实时的查看，以及对设备维护状态的监测。

实现流程：

1.在线监测系统Server安装在VFD房机柜里，采集系统主站PLC数据并存储到数据库。

2.系统主站PLC采集绞车、顶驱、泥浆泵、机具设备等数据。

3.AR移动客户端通过井场无线AP获取在线监测系统Server的数据并通过参数框，图表，曲线等多种方式显示。

4.工程师在队长室通过电脑实时监测井场数据，并可以查询历史数据，自动接收设备维护预警信息。

在本实施例中，所述S2还包括以下子步骤：

S21：钻机设备数据采集：采集钻机各设备的参数；

S22：将S21中采集到的钻机设备数据进行传输与存储，同时进行数据备份。

在本实施例中，所述S21中钻机各设备包括：发电机、泥浆泵、绞车、顶驱、转盘、机具。

在本实施例中，所述S21中参数包括：运动参数、状态参数及性能指标。

在本实施例中，所述S3还包括以下子步骤：

S31：对数据进行统计与分析，实现对设备维护状态的实时监控。

在本实施例中，所述S31中对数据进行统计与分析包括：对钻机的运行状态与故障进行统计与分析。

一种基于AR的钻机在线监测系统，其包括：数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及设备管理子系统，其中：

数据采集子系统：采集钻机各设备的参数，包括运动参数、状态参数及性能参数；

数据传输子系统：将数据采集子系统采集到的参数发送给数据处理子系统；

数据处理子系统：接收数据传输子系统上传的参数数据，并对其进行统计分析；

设备管理子系统：对设备进行信息化管理，对设备维护状态进行检测，实现设备故障的自动报警，实现对设备的运行状态进行实时查看。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于AR的钻机在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将在线监测系统安装在VFD房机柜里面，采集系统主站PLC数据并将其存储到数据库；

S2：系统主站PLC获取参数数据；

S3：在线监测服务器接收参数数据，并将参数数据发送给云端服务器；

S4：用户端连接在线监测服务器，实时监测井场数据，查询历史数据，并自动接收设备维护预警信息。

2.如权利要求1所述的一种基于AR的钻机在线监测方法，其特征在于，所述S2还包括以下子步骤：

S21：钻机设备数据采集：采集钻机各设备的参数；

S22：将S21中采集到的钻机设备数据进行传输与存储，同时进行数据备份。

3.如权利要求2所述的一种基于AR的钻机在线监测方法，其特征在于，所述S21中钻机各设备包括：发电机、泥浆泵、绞车、顶驱、转盘、机具。

4.如权利要求2所述的一种基于AR的钻机在线监测方法，其特征在于，所述S21中参数包括：运动参数、状态参数及性能指标。

5.如权利要求1所述的一种基于AR的钻机在线监测方法，其特征在于，所述S3还包括以下子步骤：

S31：对数据进行统计与分析，实现对设备维护状态的实时监控。

6.如权利要求5所述的一种基于AR的钻机在线监测方法，其特征在于，所述S31中对数据进行统计与分析包括：对钻机的运行状态与故障进行统计与分析。

7.一种基于AR的钻机在线监测系统，其特征在于，包括：数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及设备管理子系统，其中：

数据采集子系统：采集钻机各设备的参数，包括运动参数、状态参数及性能参数；

数据传输子系统：将数据采集子系统采集到的参数发送给数据处理子系统；

数据处理子系统：接收数据传输子系统上传的参数数据，并对其进行统计分析；

设备管理子系统：对设备进行信息化管理，对设备维护状态进行检测，实现设备故障的自动报警，实现对设备的运行状态进行实时查看。

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