大型泵站主電機軸承油位檢測技術研究

王德超，孫允友，李典基

（1.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109；2.濟南輕騎大韓摩托車有限責任公司，山東 濟南 250109）

大型泵站需要對潤滑油油位進行檢測，保證油位高度在安全范圍內。潤滑油油位檢測方式有多種，本文對油位現有監控方法進行了綜述，并提出了一種基于圖像識別的油位智能檢測系統。

1 油位檢測方法及應用現狀

為保證水泵主電機正常運行，技術人員采取了多種油位檢測技術措施，傳統的方法有基于干簧管（濕簧管）的軸承油位信號器、磁翻板液位計。本文主要論述基于圖像識別的油位檢測能夠實時報警，并將現場情況實時畫面反饋給管理者，實現了所見即所得；監控攝像頭安裝位置距離設備較遠，安裝維護方便。

1.1 軸承油位信號器

軸承油位信號器由外殼體、接線頭、干簧管、磁性浮球等組成。干簧管也稱舌簧管或磁簧開關，是一種磁敏的特殊開關，是干簧電阻鏈傳感器的主要部件。干簧管由2 片磁性簧片構成，無磁場時2 片磁性簧片金屬觸點斷開，有磁場時2片磁性簧片金屬觸點導通。簧片觸點被封裝在充有惰性氣體（如氮、氦等）的玻璃管里，玻璃管內平行封裝的簧片端部重疊。磁場接近干簧管，干簧管2 個節點就會吸合在一起，使電路導通；磁場遠離干簧管，2 個節點就會釋放，使電路斷開。根據設定的上油位和下油位，在干簧管套管內安裝2 支干簧管。

1.2 油位檢測系統

基于圖像識別的油位檢測系統是利用計算機視覺技術對視頻信號進行處理、分析和理解，在不需要人為干預的情況下，通過對序列圖像自動分析對監控場景中的變化進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷油位情況，能在異常情況發生時及時發出警報或提供有用信息，有效地協助運行人員處理危機，并最大限度地降低誤報和漏報現象。

基于圖像識別的油位檢測系統，以視頻圖像結構化大數據AI 分析識別為基礎，將視頻檢測圖像與目標機器識別信息匹配融合，實現不同區域、不同視角、不同時間的視頻圖像巡查分析和結果展示、預警等。系統實時依據動態圖像AI 解析結果，與歷史數據庫及門限閾值進行比對，一旦出現預警超限時間，自動抓取現場圖片，并上報預警信息至相關管理人員現場處理。

2 系統構成及功能

2.1 系統構成

油位在線檢測預警系統主要構成部分如圖1 所示，其中智能視頻目標檢測算法、像素坐標深度檢索校正算法、智能標簽技術是系統的核心技術。系統構成及技術原理如圖1 示。

圖1 油位系統的構成及技術原理

智能視頻目標檢測算法即是通過目標檢測技術依據各類物體有不同的外觀、形狀和姿態等，找出圖像中所有感興趣的目標，確定它們的類別和位置，并與訓練數據庫進行比對校驗，最終輸出比對校驗結果，其通常的訓練學習過程包括：整理數據集→數據集結構化→標注數據集→訓練模型→模型測試→優化模型等。

像素坐標深度檢索校正算法即是依據CCD設備有效分辨率實現像素級坐標拾取和檢索，同時對像素邊緣畸變綜合運用多種校正模型進行羽化校正，降低圖像畸變率。

智能標簽技術即是采用智能標簽跟蹤技術，將視頻圖像內的重要物體進行標簽化，分類化，同時當視場發生改變時，隨著圖像內容的變化標簽自動識別當前視場內圖像，能夠實現標簽的智能化淡入、跟隨、移動、淡出等。

軟件包括：視頻圖像識別模塊、識別分析報警模塊、圖片存儲模塊、報警信息推送模塊等。

2.2 油位檢測系統的功能

1）圖像比對：系統提供多種圖像對比工具包括圖片對比、視頻對比、自動化對比等。通過圖像對比，可以周期性留存油液影像信息，建立動態影像庫，便于后期歷史查看及過程追溯。

在視頻對比中通過依次導入視頻流地址，在鏈接到視頻源后，比對算法將每間隔30 s 或其它自定義間隔運行一次，將比對結果進行展示。

2）智慧報警：當油液含量低于預警閾值時將觸發自動報警功能，前端設備將自動專區現場圖片進行留存，同時將報警信息通過短信息、小程序等方式推送至相關管理人員。

3）實時視頻：接入區域內全部視頻監控，可查看在線監控，可顯示視頻在線狀態，可全屏顯示視頻。可顯示全部視頻監控，并能通過圖標的顏色來表示視頻是否在線，點擊可播放對應視頻

4）設備管理：可查看設備位置，可預覽視頻，即小窗播放該點監控實時視頻（可同時播放多個視頻流）；也可以查看設備信息。屏播放。

5）用戶管理：用戶注冊與登陸；不同的人員使用，設置不同的權限，特殊（管理員）權限可添加、刪除設備，詳見表1。

表1 主電機軸承油位檢測系統功能表

3 結語

本文論述了電機軸承潤滑油油位常用檢測技術，開發了基于圖像識別的直接式圖像油位測量技術，具有非接觸直接測量、實時性、主動性，所見即所得等特點，其中直接式圖像液位測量系統則是不依賴任何輔助裝置，根據測量條件，直接從圖像中獲取液位狀態的特征信息，進而轉化為液位高度。