【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泥罐余量监测，尤其是涉及一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测系统及方法。
技术介绍
1、近年来，石油工程技术发展很快，许多工程设计的问题都可以采用计算机软件来设计，利用计算机软件是减少工程设计工作量不可缺少的一种手段。因此，石油工程领域开始从信息化往自动化上发展，作为石油工程子领域的固井工程也不例外。
2、固井工程从设计、施工和评价整个流程逐步往自动化、智能化方向发展。同时，在石油公司纷纷降本增效的大背景下，自动化固井装备的研发已是大势所趋。自动化固井装备与常规固井装备相比，性能更加优异、装备自动化程度更高，并且更加符合未来固井作业的要求，适应页岩气开采降本增效的目标。因此，发展国产自动化固井装备既可以及时填补当前国内这一领域的空白，同时也蕴含着着巨大的经济效益。自动化固井装备的研制与应用，有利于实现页岩气的规模化经济开发。掌握高端固井设备核心技术，对于开拓新的市场，提高公司国际化能力，有着非常积极和深远的意义。
3、水泥是固井施工过程中重要的原料之一，在固井施工过程中，为方便判断水泥罐余量，人们通常采用敲击储罐外壁的方式，通过声音判断敲击处内部是否存在水泥，从而确定罐中水泥存量。由于水泥储存罐较高且在固井施工过程中抽吸罐中的水泥产生的较大压力不利于工人施工安全等，水泥罐余量测量工作费时费力，并且这种测量方式精度不高，在施工过程中存在安全隐患。
4、另外，在固井施工中，水泥用量常常需要两个甚至多个水泥罐储存。为了固井施工的连续性，施工人员通过敲击水泥罐外壁确定水泥余量，当用于施工的水
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，需要提供一种能够精准测量水泥罐余量的方案，从而通过监测水泥罐中水泥剩余灰量，实现自动更换水泥罐的功能。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测系统，包括：信号探测装置，其设置在待监测水泥灰罐的外壁的导轨上，用于实时采集用来表征当前水泥灰罐剩余灰量界面位置的特征信号；所述信息处理装置，其用于通过对所接收的所述特征信号的处理来定量分析当前待监测水泥灰罐的剩余灰量。
3、优选地，所述导轨沿水泥灰罐的轴向方向设置，其中，所述信号探测装置包括：电动支杆，其与所述导轨相适配，用于在所述导轨上运动；撞击件，其设置在所述电动支杆上，用于在支杆运动过程中，按照预设时间间隔，不断敲击水泥灰罐外壁；声波接收模块，其设置在所述电动支杆上，用于在支杆运动过程中，接收周围环境的声波信号；第一无线收发设备，其用于将所述声波信号传输至所述信息处理装置，其中，所述信息处理装置，其还用于根据所述声波信号识别剩余水泥灰的界面高度。
4、优选地，所述剩余灰量监测系统还包括：设置在所述待监测水泥灰罐的出料口管线外壁上的自动阀门装置，其中，所述自动阀门装置包括：与所述信息处理装置通信的第二数据收发设备；出料口阀门，其设置于所述出料口的内部，用于在第一指令的作用下对自身的开度进行调节，从而控制当前待监测水泥灰罐的出料流量；出料开关，其与所述出料口阀门连接，用于通过所述第二数据收发装置接收来自所述信息处理装置发送的出料控制指令，并将其转换为用于控制所述出料口阀门关闭或开启的所述第一指令。
5、优选地，所述信息处理装置，其还用于根据实时剩余灰量的高度来确定对应待监测水泥灰罐的阀门关闭类型并生成相应的所述出料控制指令，其中，在剩余灰量高度低于0.5 米时，当前阀门关闭类型为逐渐关闭；在剩余灰量高度为0时，当前阀门关闭类型为完全关闭。
6、优选地，所述信息处理装置，其还用于向所述出料开关发送用于指示出料口阀门逐渐开启或完全开启的所述出料控制指令。
7、优选地，所述信息处理装置，其还用于根据所述声波信号，利用界面识别模型，识别剩余水泥灰的界面高度，所述界面识别模型基于人工智能及机器学习方法构建而成，其中，在构建所述界面识别模型的过程中，包括：建立神经网络基本模型，而后将没有水泥灰的声波信号和有水泥灰的声波信号进行信号特征提取后作为训练输入数据，并将标记有无水泥灰的识别结果作为训练输出数据，对所述神经网络基本模型进行训练，从而构建界面识别模型。
8、优选地，所述信息处理装置，其还利用如下表达式来计算剩余灰量的体积：
9、v＝hs
10、m＝ρv
11、v＝ym
12、其中，h表示水泥灰罐中的剩余水泥灰的高度，v表示水泥灰的体积，s表示水泥灰罐内部的底面积，m表示水泥灰罐中的剩余水泥灰的实时重量，ρ表示水泥灰的密度，y 表示造浆率，v表示剩余水泥浆的体积。
13、优选地，所述信息处理装置包括：与所述信号探测装置通信的第三数据收发设备、数据控制模块、数据处理模块和显示模块。
14、优选地，所述信息处理装置与位于多个水泥灰罐上的所述信号探测装置和所述自动阀门装置通信，其中，所述信息处理装置，其还用于在向其中一个水灰罐的发送用于指示出料口阀门逐渐关闭或完全关闭的所述出料控制指令的同时，向另一水灰罐的发送用于指示出料口阀门逐渐开启或完全开启的所述出料控制指令。
15、另一方面，提供了一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测方法，所述剩余灰量监测方法通过如上述所述的剩余灰量监测系统来实现，其中，所述剩余灰量监测方法包括如下步骤：通过设置在待监测水泥灰罐的外壁的导轨上的信号探测装置来实时采集用来表征当前水泥灰罐剩余灰量界面位置的特征信号；所述信息处理装置通过对所接收的所述特征信号的处理来定量分析当前待监测水泥灰罐的剩余灰量。
16、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
17、本专利技术提出了一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测系统及方法。该系统及方法能够实现在固井施工过程中的自动化实时检测水泥罐的水泥余量，为固井施工过程中更换水泥罐操作起到指导作用。
18、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述导轨沿水泥灰罐的轴向方向设置，其中，所述信号探测装置包括：
3.根据权利要求1或2所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述剩余灰量监测系统还包括：设置在所述待监测水泥灰罐的出料口管线外壁上的自动阀门装置，其中，所述自动阀门装置包括：
4.根据权利要求3所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，
7.根据权利要求1～6中任一项所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述信息处理装置，其还利用如下表达式来计算剩余灰量的体积：
8.根据权利要求1～7中任一项所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述信息处理装置包括：与所述信号探测装置通信的第三数据收发设备、数据控制模块、数据处理模块和显示模块。
9.根据权利要求6所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述信息处理装置与位于多个水
10.一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测方法，其特征在于，所述剩余灰量监测方法通过如权利要求1～9中任一项所述的剩余灰量监测系统来实现，其中，所述剩余灰量监测方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于水泥灰罐的剩余灰量监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述导轨沿水泥灰罐的轴向方向设置，其中，所述信号探测装置包括：
3.根据权利要求1或2所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，所述剩余灰量监测系统还包括：设置在所述待监测水泥灰罐的出料口管线外壁上的自动阀门装置，其中，所述自动阀门装置包括：
4.根据权利要求3所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的剩余灰量监测系统，其特征在于，
7.根据权利要求1～6中任...
【专利技术属性】
技术研发人员：方春飞，张鑫远，杨红歧，周仕明，刘飞，徐大伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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