油水界面检测系统的研究

论文摘要

在原油生产过程中,从油井中开采出来的原油是含有一定水分的,由于油和水的比重不同,原油中的水分会沉降在油罐底部,需要输送到分离罐中进行油水分离,加工处理成低含水率的成品原油,而原油储罐内油水界面高度是保证油水分离正常运行的重要参数。因此,快速准确的检测出油水界面是确定出水量、出油量的关键,同时这个参数也为了解油井产量、油井寿命等提供可靠的依据。本文详细分析了国内外油水界面检测技术,目前这些技术多存在传感器容易被缚住、成本高、测量不精确等缺点。本文针对这些问题,提出利用原油与水在颜色上的不同而引起的在界面处颜色的跳变来实现原油分离罐内油水界面的在线检测技术。此技术不但解决了传感器容易被缚住及高成本的问题,而且还具有响应速度快、结构简单、安全性好、可靠性高等优点,是一种实用且有推广价值的技术。整个系统由硬件部分和软件部分组成。本文详细介绍了系统硬件部分的设计思路及实现功能,然后还介绍了如何对采集到的图像信息进行处理以得到油水界面位置信息。此外还重点介绍了采用VC++6.0语言设计系统可视化控制软件的设计思想、流程和软件的功能,并且对用户登录界面、用户权限界面、主控制界面、设置界面、显示界面以及数据库的设计做了详尽的介绍。最后对本课题存在的不足和将来系统的进一步改进做了总结和展望。本文的特色在于将图像处理技术和计算机远程监控技术应用到了油田原油生产过程中,为油水界面检测提供了一种新的解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本课题的选题背景及意义
• 1.2 现有界面检测方法及存在的问题
• 1.3 计算机视觉检测特点和研究现状
• 1.3.1 计算机视觉检测的特点
• 1.3.2 计算机视觉检测的研究现状
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 系统总体设计
• 2.1 系统要实现的功能
• 2.1.1 油田现场分离罐工况
• 2.1.2 本课题要实现的功能
• 2.1.3 系统功能划分
• 2.2 关键技术选择
• 2.2.1 图像采集模块
• 2.2.2 现场单片机控制模块
• 2.2.3 串口通信模块
• 2.2.4 上位机监控模块
• 2.3 系统总体结构设计
• 2.3.1 系统总体工作模型
• 2.3.2 系统总体方框图
• 2.4 本章小结
• 3 系统的硬件设计
• 3.1 系统硬件设计原则
• 3.2 系统的复位电路设计
• 3.2.1 上电复位电路
• 3.2.2 手动复位电路
• 3.2.3 看门狗复位电路
• 3.3 步进电机控制系统
• 3.3.1 步进电机工作原理
• 3.3.2 步进电机控制系统原理
• 3.3.3 步进电机的细分驱动与隔离电路
• 3.3.4 步进电机的启动及变频加速度控制
• 3.4 光电编码器
• 3.4.1 光电编码器工作原理
• 3.4.2 光电编码器输出信号处理电路设计
• 3.5 图像采集系统设计
• 3.5.1 光源设计
• 3.5.2 CCD 摄像头
• 3.5.3 CG300 图像采集卡
• 3.5.4 图像采集系统标定
• 3.6 串行通信电路设计
• 3.6.1 工作原理
• 3.6.2 控制端设计
• 3.6.3 避免总线冲突的设计
• 3.6.4 输出电路设计
• 3.7 本章小结
• 4 图像处理分析
• 4.1 图像预处理
• 4.1.1 图像中的噪声类型
• 4.1.2 图像的滤波去噪
• 4.2 图像边缘检测处理
• 4.2.1 边缘检测的基本步骤
• 4.2.2 常用边缘检测算子
• 4.2.3 基于Canny 算子的边缘检测
• 4.2.4 Canny 算子边缘检测算法的实现
• 4.2.5 实验分析
• 4.3 本章小结
• 5 系统软件设计
• 5.1 编程环境与编程语言的选择
• 5.1.1 编程环境的选择
• 5.1.2 编程语言的选择
• 5.2 软件完成的功能
• 5.3 软件编程
• 5.3.1 主用户界面程序模块
• 5.3.2 用户登录及权限模块
• 5.3.3 设置模块
• 5.3.4 数据库模块
• 5.3.5 显示子模块
• 5.4 软件调试中的问题和解决
• 5.4.1 屏幕闪烁及双缓冲技术
• 5.4.2 内存泄漏
• 5.5 本章小结
• 6 系统的抗干扰措施
• 6.1 干扰的分类及耦合方式
• 6.1.1 干扰的分类
• 6.1.2 干扰的耦合方式
• 6.1.3 噪声形成干扰的三要素
• 6.2 抗干扰的硬件措施
• 6.3 抗干扰的软件措施
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 攻读学位期间参加的科研项目
• 攻读学位期间申请的专利