[发明专利]一种智慧油田边缘计算网关

权利要求书

1.一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，包括电源模块、主控模块、数据采集模块、无线通信模块和故障识别模块，其中：

所述电源模块，用于各个子模块的供电；

所述主控模块，用于接收故障识别模块和数据采集模块的数据并进行处理，同时用于对故障识别模块算法参数的设置；

所述数据采集模块，用于采集油井工况的实时数据信息；

所述故障识别模块，基于深度学习用于自动识别油井的故障状况；所述故障识别模块执行以下步骤：

(1)以当前日期D为基准，获取边缘端节点抽油机历史记录三天内的工况数据；

(2)从步骤(1)中剔除已经由工艺专家确认的非平稳工况数据，获得边缘端节点抽油机平稳工况数据集；

(3)从步骤(2)中所述平稳工况数据集中选择n组数据作为正常工况样本集S：

其中每组数据包含m个变量，分别对应m个位移采样点处的载荷采样值；

(4)利用边缘计算网关对样本集S进行预处理，获得正常工况训练集X；

(5)根据正常工况训练集X建立边缘端节点当日工况模型M_D；

(6)通过当日工况模型M_D对边缘端节点抽油机实施实时工况相似性判别；

(7)将步骤(6)中抽油机工况相似性判定结果为非平稳工况的实时工况数据传输至主控模块，由主控模块通过无线通信模块上传至云端服务器；判定结果为平稳工况的实时工况数据传输至主控模块，该数据不上报；

(8)边缘计算网关完成当日实时工况检测后，选取当日最后一组平稳工况数据传输至主控模块作为记录；

所述无线通信模块，用于将故障信息无线传输至云端服务器。

2.根据权利要求1所述的一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，所述电源模块将220V的交流电压转换成各子模块工作所需的直流电压。

3.根据权利要求1所述的一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，所述主控模块是边缘计算网关的数据处理单元，在边缘计算网关中的工作包括：

1)设置故障识别模块的参数；

2)查询故障识别模块的状态；

3)通过故障识别模块的控制接口，实现启动/停止算法功能；

4)收到故障识别结果后，将故障信息发送到无线通信模块，并通过其发送到云端数据库，同时将故障对应的示功图图片保存到本地存储器。

4.根据权利要求1所述的一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，所述数据采集模块采用物联网无线通信技术对抽油机生产数据与环境数据进行采集。

5.根据权利要求4所述的一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，所述抽油机生产数据与环境数据包括井口压力、油井温度、悬点载荷及位移。

6.根据权利要求1所述的一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，所述无线通信模块采用移动通信技术将采集到的数据和故障诊断信息发送到云端服务器。

7.根据权利要求1所述的一种智慧油田边缘计算网关，其特征在于，步骤(4)的数据预处理具有如下步骤：

(4-1)对正常工况样本集S中的各组数据进行滤波处理，获得处理后样本集

(4-2)求出样本集各变量的均值标准差S_x，并进行零-均值标准化处理，获得正常工况训练集X：

其中x_i＝{x_ij|j＝1,2,...,n}代表第i个变量，且x_ij满足：

此时正常工况训练集X各变量方差为1，均值为0。