基于MATLAB 的颜色识别系统在油田联合站中的应用

孙利军 孙铭博 盛哲

1大庆油田有限责任公司第三采油厂

2青岛鼎信通讯股份有限公司

3长庆油田分公司技术监测中心

在油田联合站中原油含水化验、污水含油化验是生产工作中的关键性工作。受取样点多、化验频率高、化验操作时间长等因素影响，每天的化验工作量大且需要操作熟练的岗位员工来进行，极大地耗费了人力成本与时间成本；所以，通过分析原油含水和污水含油的化验过程中都与颜色变化相关联这一特性，亟需一套更为简便稳定的手段对指标获取后进行操作处理。为此设计了一套基于MATLAB软件的颜色识别系统，利用其可以简单、快速地对原油和污水取样样本进行颜色识别，获取所需的原油含水指标、污水含油量、污水含悬浮物量的指标。

1 联合站化验工作现状

1.1 原油含水化验

联合站油站化验岗位主要对进站来油、一段脱后油、二段脱后油、外输油取样化验，进行原油含水率指标监控，化验操作执行GB/T 260—2016《石油产品水含量的测定（蒸馏法）》，化验使用蒸馏法专用原油含水测定仪[1-3]（图1）。

图1 专用原油含水测定仪Fig.1 Special crude oil water content tester

一段脱后油、外输油2 个油样的含水率是重点监控指标。其中，外输油需要每2 h 取样化验1次，一段脱后油需要每4 h 取样化验1 次，化验时间全程需要40～50 min。化验采用电子天平，数控原油含水测定仪；执行标准为GB/T 260—2016《石油产品水含量的测定》。化验结果出来后需要填写原油含水的原始记录[4-6]（表1）。

表1 蒸馏法测定原油含水的原始记录Tab.1 Original record of water content determination in crude oil by the distillation method

1.2 污水含油、含悬浮物化验

联合站污水站化验岗位主要对油站来水、过滤罐前后污水、外输污水取样化验[4]，对污水中的含油量、含悬浮物量进行指标监控；化验操作执行Q/SY DQ0594—2017《油田注水水质二项指标现场监测方法及操作规程》；使用分光光度计对污水含油量进行检测，使用激光浊度仪对污水含悬浮物量进行检测[7]（图2）。

图2 分光光度计、激光浊度仪化验仪器Fig.2 Spectrophotometer and laser turbidimeter

油站来水、外输污水2 个水样的污水含油量、含悬浮物量是重点监控指标。其中，油站来水需要每24 h 取样化验1 次，外输污水需要每8 h 取样化验1 次，化验时间全程需要30～40 min。污水含油量检验采用VIS-723N 110677 型分光光度计，污水含悬浮物量检验采用ZBX-1L 50129 激光浊度仪。化验结果出来后需要填写污水含油量、含悬浮物量测定的原始记录[8-9]（表2）。

表2 污水含油量、含悬浮物量测定的原始记录Tab.2 Original records of oil and suspended solids content determination in sewage

2 颜色识别系统的设计与应用

MATLAB 软件是由美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于数据分析、无线通信、深度学习、图像处理与计算机视觉、信号处理、量化金融与风险管理、机器人、控制系统等领域[10]。基于MATLAB 软件可以开发出1 套人工智能的颜色识别代码，得到需处理物（原油及污水）的RGB（红、绿、蓝3 个通道颜色）三色数值。通过录入大量正常处理完成后的RGB 数值得到对比数据库，再将需处理物的RGB 数值与数据库中的数值进行相应比对，便可以得到处理程度的区间。由此可用于快速分析处理结果是否达标，加快实验室化验进度，提升工作效率[11]。于是，结合读取图片、获取颜色、存储数据、导出数据等环节，研发了1 套完整的基于MATLAB 软件的程序方案，该程序的各个功能如下：

（1）选取照片/删除照片。选择“读取图片”，选择想要提取颜色的照片并打开；选择“屏幕截图”，自动对当前屏幕的图片进行截取并打开；如要删除照片，选择“删除图片”。

（2）获取颜色。选择“获取颜色”，选中想要检测部分区域，显示RGB 数值。

（3）储存颜色/清除颜色。操作方法如下：在选中图片某一区域后，选择“储存颜色”；如要删除该颜色，选择“清除最后一个颜色”。

（4）导出数据。选择“导出数据”，将数据导出记录。

颜色识别系统操作界面如图3 所示。

图3 颜色识别系统操作界面Fig.3 Operation interface of color recognition system

3 颜色识别系统对联合站工作的影响

结合生产实际情况，从8 月开始，对不同原油含水及不同过滤程度污水进行颜色识别，分别得到二者的RGB 颜色指标并录入系统后台大数据库，随后对大数据库中RGB 数值进行线性分析。如表3、表4 所示，可以确定不同原油含水及不同过滤程度污水的RGB 数值。颜色识别系统检测界面见图4。

图4 颜色识别系统检测界面Fig.4 Detection interface of color recognition system

表3 蒸馏法测定原油含水的RGB 数值记录Tab.3 RGB value record of water content in crude oil determined by the distillation method

表4 污水含油量、含悬浮物量测定的RGB 数值记录Tab.4 RGB value record of oil and suspended solids content determination in sewage

3.1 RGB 指标对原油含水的影响

通过对比正常原油含水处理方法，对比表1 与表3，可以建立并得到全新的RGB 数值理论区间（表5）。

对其他特征进行变量控制，对原油、一段脱后油及外输油进行颜色识别系统分析。当RGB 数值处于表5 情况下，与正常原油含水处理方法进行比对，发现其与正常方法所得到结果一致。

表5 蒸馏法测定原油含水的RGB 数值理论区间Tab.5 Theoretical range of RGB value for determination of water content in crude oil by distillation method

3.2 RGB 指标对外输污水的影响

通过对比正常原油含水处理方法，对比表2 与表4，可以建立并得到全新的RGB 数值理论区间（表6）。

表6 污水含油量、含悬浮物量测定的RGB 数值理论区间Tab.6 Theoretical range of RGB value for oil and suspended solids content determination in sewage

对其他特征进行变量控制，对油站来水与外输污水进行颜色识别系统分析。当RGB 数值处于表6情况下，与正常外输污水处理方法进行比对，发现其与正常方法所得到结果一致。

4 结论

基于MATLAB 软件的颜色识别系统已在油田联合站中应用。

该软件安装方便、操作简单，岗位员工都能熟练掌握并使用。应用该软件不仅能减轻员工做样的劳动强度，节省大量时间，而且可以节约化验过程中使用的药剂、汽油等物资。运用该软件相比常规的化验方法能快速得出指标结果，因而在生产不平稳时可通过监测原油含水、污水水质指标的变化及时调整工艺参数，快速恢复平稳生产。该软件还能进一步研发升级到手机使用的APP 应用程序中，将会更加便于岗位员工现场应用。目前该软件受光线、拍摄时角度、相机像素等因素的影响，还不能完全取代化验仪器常规的化验结果，颜色识别结果只能用于参考、辅助判断。