大型泵站主电机轴承油位检测技术研究

王德超，孙允友，李典基

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109；2.济南轻骑大韩摩托车有限责任公司，山东 济南 250109）

大型泵站需要对润滑油油位进行检测，保证油位高度在安全范围内。润滑油油位检测方式有多种，本文对油位现有监控方法进行了综述，并提出了一种基于图像识别的油位智能检测系统。

1 油位检测方法及应用现状

为保证水泵主电机正常运行，技术人员采取了多种油位检测技术措施，传统的方法有基于干簧管（湿簧管）的轴承油位信号器、磁翻板液位计。本文主要论述基于图像识别的油位检测能够实时报警，并将现场情况实时画面反馈给管理者，实现了所见即所得；监控摄像头安装位置距离设备较远，安装维护方便。

1.1 轴承油位信号器

轴承油位信号器由外壳体、接线头、干簧管、磁性浮球等组成。干簧管也称舌簧管或磁簧开关，是一种磁敏的特殊开关，是干簧电阻链传感器的主要部件。干簧管由2 片磁性簧片构成，无磁场时2 片磁性簧片金属触点断开，有磁场时2片磁性簧片金属触点导通。簧片触点被封装在充有惰性气体（如氮、氦等）的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠。磁场接近干簧管，干簧管2 个节点就会吸合在一起，使电路导通；磁场远离干簧管，2 个节点就会释放，使电路断开。根据设定的上油位和下油位，在干簧管套管内安装2 支干簧管。

1.2 油位检测系统

基于图像识别的油位检测系统是利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解，在不需要人为干预的情况下，通过对序列图像自动分析对监控场景中的变化进行定位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断油位情况，能在异常情况发生时及时发出警报或提供有用信息，有效地协助运行人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。

基于图像识别的油位检测系统，以视频图像结构化大数据AI 分析识别为基础，将视频检测图像与目标机器识别信息匹配融合，实现不同区域、不同视角、不同时间的视频图像巡查分析和结果展示、预警等。系统实时依据动态图像AI 解析结果，与历史数据库及门限阈值进行比对，一旦出现预警超限时间，自动抓取现场图片，并上报预警信息至相关管理人员现场处理。

2 系统构成及功能

2.1 系统构成

油位在线检测预警系统主要构成部分如图1 所示，其中智能视频目标检测算法、像素坐标深度检索校正算法、智能标签技术是系统的核心技术。系统构成及技术原理如图1 示。

图1 油位系统的构成及技术原理

智能视频目标检测算法即是通过目标检测技术依据各类物体有不同的外观、形状和姿态等，找出图像中所有感兴趣的目标，确定它们的类别和位置，并与训练数据库进行比对校验，最终输出比对校验结果，其通常的训练学习过程包括：整理数据集→数据集结构化→标注数据集→训练模型→模型测试→优化模型等。

像素坐标深度检索校正算法即是依据CCD设备有效分辨率实现像素级坐标拾取和检索，同时对像素边缘畸变综合运用多种校正模型进行羽化校正，降低图像畸变率。

智能标签技术即是采用智能标签跟踪技术，将视频图像内的重要物体进行标签化，分类化，同时当视场发生改变时，随着图像内容的变化标签自动识别当前视场内图像，能够实现标签的智能化淡入、跟随、移动、淡出等。

软件包括：视频图像识别模块、识别分析报警模块、图片存储模块、报警信息推送模块等。

2.2 油位检测系统的功能

1）图像比对：系统提供多种图像对比工具包括图片对比、视频对比、自动化对比等。通过图像对比，可以周期性留存油液影像信息，建立动态影像库，便于后期历史查看及过程追溯。

在视频对比中通过依次导入视频流地址，在链接到视频源后，比对算法将每间隔30 s 或其它自定义间隔运行一次，将比对结果进行展示。

2）智慧报警：当油液含量低于预警阈值时将触发自动报警功能，前端设备将自动专区现场图片进行留存，同时将报警信息通过短信息、小程序等方式推送至相关管理人员。

3）实时视频：接入区域内全部视频监控，可查看在线监控，可显示视频在线状态，可全屏显示视频。可显示全部视频监控，并能通过图标的颜色来表示视频是否在线，点击可播放对应视频

4）设备管理：可查看设备位置，可预览视频，即小窗播放该点监控实时视频（可同时播放多个视频流）；也可以查看设备信息。屏播放。

5）用户管理：用户注册与登陆；不同的人员使用，设置不同的权限，特殊（管理员）权限可添加、删除设备，详见表1。

表1 主电机轴承油位检测系统功能表

3 结语

本文论述了电机轴承润滑油油位常用检测技术，开发了基于图像识别的直接式图像油位测量技术，具有非接触直接测量、实时性、主动性，所见即所得等特点，其中直接式图像液位测量系统则是不依赖任何辅助装置，根据测量条件，直接从图像中获取液位状态的特征信息，进而转化为液位高度。