一种石油管道内壁图像采集系统及其采集方法与流程

1.本发明涉及石油输送技术领域，具体涉及一种石油管道内壁图像采集系统及其采集方法。


背景技术：

2.石油管道运输是石油运输方式之一，但由于管道设备老化(腐蚀)、破坏、防腐失效等的影响,一旦疏于检测，发生原油泄漏，流入河道，必将造成整个水系流域的污染，对人民群众的饮水安全造成重大影响，终导致无法估量的生态破坏，造成巨额的经济赔偿和恶劣的社会负面影响。但由于石油管道所处环境较为特殊，在进行检测时，不仅对设备的性能要求较高，而且对图像采集质量、存储容量也要求较高，传统的图像存储通常要将图像压缩后进行存储，从而导致图像的质量降低，不利于后期的存储、分析。
3.针对上述情况，图像采集的数据精度要求高、存储容量要求较大，并且还要求支持多路相机进行图像数据采集，而又由于检测设备所处密闭、无网络的管道中，因此对设备的稳定性、算力及存储能力要求较高。因此，一种容量大、高算力的存储控制设备，能有效地实现高精度、大容量数据采集、存储，为用户后期的数据处理、分析提供重要支持。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种石油管道内壁图像采集系统及其采集方法，可以在密闭的管道中进行全方位无死角图像数据采集，支持无网络状态下的数据采集，具体通过以下技术方案来实现：
5.一种石油管道内壁图像采集系统，包括设备层、数据层、服务层和应用层，其中：
6.所述设备层包括相机、脉冲信号器、陀螺仪、按钮和gpio接口，用以实现数据的采集；
7.所述数据层包括存储控制器，用于收集应用层采集的数据；
8.所述服务层，为应用层提供硬件和软件支持；
9.所述应用层，为设备层提供sdk接口和可视化界面。
10.可选或优选地，所述数据层采集的数据包括图像、时间、位移和通道信息。
11.可选或优选地，所述相机包括12路高速相机和1路红外相机，采样频率为10pfs，分辨率为4000x3000pixel，格式为未压缩的单通道灰度图。
12.可选或优选地，所述存储控制器为avagoraid阵列卡；存储控制器采用循环存储方式，自动覆盖早期图像记录。
13.可选或优选地，还包括光电智能追踪系统。
14.本发明还提供了一种石油管道内壁图像采集方法，基于如上述石油管道内壁图像采集系统，包括以下步骤：
15.s1、将相机、脉冲信号器和陀螺仪与存储控制器连接，并设置好相机、脉冲信号器和陀螺仪的配置文件；
16.s2、检测触发模式：所述触发模式包括软件触发模式和硬件触发模式；所述软件触发模式通过系统软件触发；所述硬件触发模式通过按钮触发系统内的gpio信号；如果为软件触发模式，则直接开启图像采集；如果为硬件触发模式，则会等待gpio信号，收到gpio信号之后，开启图像采集；
17.s3、相机开始采集时，脉冲信号器发送脉冲信号，设置其相机的采集频率，然后通过陀螺仪来确定相机的角度进行图片数据采集，并同时将这些数据进行存储；
18.s4、当采集时间或者脉冲里程达到预设的值后，停止图像采集。
19.基于上述技术方案，可产生如下技术效果：
20.(1)相机可以在密闭的管道中进行全方位无死角图像数据采集；
21.(2)支持12路高速相机与1路红外相机同时进行数据采集；
22.(3)提供性能存储设备，以支持大文件存储，支持无压缩图像储存，确保高质量图像存储，并把图像储存成文件格式以及提供sdk接口供用户读取与二次开发；
23.(4)相机频率为10pfs，分辨率为4000x3000pixel；
24.(5)支持gpio串口发出启动采集指令信号；
25.(6)存储设备的带宽保持在1.5gb/s，以保障实时性与内部缓存。
附图说明
26.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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
27.图1为本发明的系统架构图；
28.图2为本发明的数据流程图。
具体实施方式
29.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.实施例1：
32.本发明提供了一种石油管道内壁图像采集系统,如图1所示，包括设备层、数据层、服务层和应用层，其中：
33.所述设备层包括相机、脉冲信号器、陀螺仪、按钮和gpio接口，用以实现数据的采集；其中，相机根据控制指令实现焦距调整、聚焦和变倍能力；脉冲信号器进行定时数据采集的设定，以及支持陀螺仪相机的位置和角度进行控制；
34.所述数据层包括存储控制器，用于收集应用层采集的数据；
35.所述服务层，为应用层提供硬件和软件支持；
36.所述应用层，为设备层提供sdk接口和可视化界面。
37.具体地，所述相机包括12路高速相机和1路红外相机，采样频率为10pfs，分辨率为4000x3000pixel，格式为未压缩的单通道灰度图。
38.具体地，所述数据层采集的数据包括图像数据、时间标签、位移坐标、通道信息和。
39.具体地，所述存储控制器为avagoraid阵列卡，支持raid0、1、5、10模式，支持最多16个sata3.0硬盘，最大支持128tb储存容量，读写速度可达1200mb/s以上；支持大文件存储，支持无压缩图像储存，确保高质量图像存储，并把图像储存成文件格式以及提供sdk接口供用户读取与二次开发。
40.具体地，所述服务层提供的应用服务包括媒体封装、高并发访问、看门狗服务、数据采集和查询定位。
41.进一步地，所述应用层为用户提供统一的sdk接口，方便用户对数据进行读取以及后期二次开发。
42.具体地，本系统包括12个usb3.0接口，传输速到可达5gbps，usb供电电流更大，兼容性更好。
43.存储控制器采用循环存储方式，自动覆盖早期图像记录。
44.本实施例还提供了一种石油管道内壁图像采集方法，基于如上述石油管道内壁图像采集系统的实施例1，包括以下步骤：
45.s1、将相机、脉冲信号器和陀螺仪与存储控制器连接，并设置好相机、脉冲信号器和陀螺仪的配置文件；
46.s2、检测触发模式：如果为软件触发模式，则直接开启图像采集；如果为硬件触发模式，则会等待gpio信号，收到gpio信号之后，开启图像采集；
47.其中，软件触发模式主要用于系统调试时使用，通过鼠标点击对应按钮即可开始图像采集；硬件触摸模式主要用于系统实际使用时使用，此时系统已经安装到检测车上，无法使用鼠标、键盘等输入设备，就需要用一个按钮去触发系统内的gpio信号，系统内的软件接收到此gpio信号则开始图像采集；
48.系统内的主板上带有gpio接口，可以通过将对应gpio针脚接地的方式来触发gpio信号。
49.s3、相机开始采集时，如图2所示，脉冲信号器发送脉冲信号，设置其相机的采集频率，然后通过陀螺仪来确定相机的角度进行图片数据采集，并同时将这些数据进行存储；
50.具体地，陀螺仪测量整机运行的角速度，存储控制器对相机采集到的图像和陀螺仪的测量值进行耦合，并对相机的旋转进行控制；具体地，存储控制器对于两个帧的图像数据和陀螺仪数据，来计算校准参数；将被跟踪物体的预测位置与后续图像帧或第二图像帧中的位置进行比较，以确定预测位置和观察位置之间的差值，其中，图像帧中每个像素点的位置由上述校准参数决定；在采集图像时，基于物体先前图像帧中的预测位置和观察位置之间的差值，不断更新校准参数，并用该校准参数处理下一图像帧的原始图像数据，重复该过程即可实现相机焦距、位置的控制。
51.s4、当采集时间或者脉冲里程达到预设的值后，停止图像采集。
52.具体地，相机采集到的数据统一转换成包括机位信息、时间和脉冲技术的文件格式；每个机位独立文件和多帧数据单文件存储。
53.具体地，通过控制指令的方式实现对综合成像设备初始化位置指向的校正。
54.在本实施例中，配置相机分辨率宽度4096、高度3072，相机roi区域x和y坐标偏移量为0，相机曝光时间11.1，陀螺仪读取等待间隔30微秒，脉冲读取等待间隔30微秒。

技术特征：
1.一种石油管道内壁图像采集系统，其特征在于：包括设备层、数据层、服务层和应用层，其中：所述设备层包括相机、脉冲信号器、陀螺仪、按钮和gpio接口，用以实现数据的采集；所述数据层包括存储控制器，用于收集应用层采集的数据；所述服务层，为应用层提供硬件和软件支持；所述应用层，为设备层提供sdk接口和可视化界面。2.根据权利要求1所述的一种石油管道内壁图像采集系统，其特征在于：所述数据层采集的数据包括图像、时间、位移和通道信息。3.根据权利要求1所述的一种石油管道内壁图像采集系统，其特征在于：所述相机包括12路高速相机和1路红外相机，采样频率为10pfs，分辨率为4000x3000pixel，格式为未压缩的单通道灰度图。4.根据权利要求1所述的一种石油管道内壁图像采集系统，其特征在于：所述存储控制器为avagoraid阵列卡；存储控制器采用循环存储方式，自动覆盖早期图像记录。5.一种石油管道内壁图像采集方法，基于如权利要求1-5所述的石油管道内壁图像采集系统，其特征在于，包括：s1、将相机、脉冲信号器和陀螺仪与存储控制器连接，并设置好相机、脉冲信号器和陀螺仪的配置文件；s2、检测触发模式：所述触发模式包括软件触发模式和硬件触发模式；所述软件触发模式通过系统软件触发；所述硬件触发模式通过按钮触发系统内的gpio信号；如果为软件触发模式，则直接开启图像采集；如果为硬件触发模式，则会等待gpio信号，收到gpio信号之后，开启图像采集；s3、相机开始采集时，脉冲信号器发送脉冲信号，设置其相机的采集频率，然后通过陀螺仪来确定相机的角度进行图片数据采集，并同时将这些数据进行存储；s4、当采集时间或者脉冲里程达到预设的值后，停止图像采集。6.根据权利要求5所述的一种石油管道内壁图像采集方法，其特征在于：相机采集到的数据统一转换成包括机位信息、时间和脉冲技术的文件格式；每个机位独立文件和多帧数据单文件存储。7.根据权利要求5所述的一种石油管道内壁图像采集方法，其特征在于：通过控制指令的方式实现对综合成像设备初始化位置指向的校正。

技术总结
本发明提供一种石油管道内壁图像采集系统及其采集方法，该采集系统包括设备层、数据层、服务层和应用层，所述设备层包括相机、脉冲信号器和陀螺仪，用以实现数据的采集；所述数据层包括存储控制器，用于收集应用层采集的数据；所述服务层，为应用层提供硬件和软件支持；所述应用层，为设备层提供SDK接口和可视化界面。本发明能有效地实现高精度、大容量数据采集、存储，为用户后期的数据处理、分析提供重要支持。支持。支持。


技术研发人员：吴戈 罗威 王德全 王小勇
受保护的技术使用者：苏州阿普奇物联网科技有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/13