本發明涉及智能采油，具體為一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法。
背景技術：
1、在油田開發中，抽油機是常用的設備之一，用于提取地下油井中的原油。而抽油機的光桿是連接泵體和地下油井之間的關鍵部件，其穩定的下行運動對于抽油機的正常運行至關重要。由于抽油機-深井泵采油系統中抽油機與抽油桿頂端光桿的連接為鋼絲繩軟連接，正常生產時抽油機懸點與抽油桿系統同步運動，但是由于井液黏度變大或井下砂、蠟、垢影響導致抽油桿柱下行遇阻，速度下降，嚴重時，光桿運行速度小于驢頭運行速度，甚至發生撞擊，持續一段時間后，導致光桿、彎曲、井口密封失效、懸點傳感器損壞，造成嚴重的損失。當前隨著數字油田技術的普及，包括懸點載荷的許多生產參數實現了實時采集，但是多數情況下，這些參數通過各種網絡被傳輸至后臺服務器進行處理計算，不僅對傳輸網絡要求高，而且處理時間較長，最小時間間隔為10分鐘，一般為半小時，如果撞擊發生在這樣的時間間隔內，足以造成嚴重的破壞損失。因此，基于后臺診斷的系統，應對包括驢頭光桿撞擊突發故障效果有限。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，實時采集和分析懸點載荷數據，結合載荷差、載荷變化率等參數，快速、準確地診斷光桿遇阻的風險等級，并及時發出預警信號，以便采取相應的保護措施，確保油井的安全穩定生產。
2、為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，包括以下步驟：
3、從懸點載荷數據中采集實時載荷值；
4、對采集到的載荷數據進行質量控制，確保數據在傳感器的有效量程內；
5、計算懸點載荷的最大值和最小值，并根據最大值和最小值計算載荷差；
6、計算載荷的變化率，并確定抽油機的上下沖程；
7、根據載荷差和最小載荷的變化情況，判斷光桿遇阻風險等級；
8、在滿足光桿遇阻風險等級的條件下，向前端發送相應的預警信號。
9、優選的，所述質量控制包括檢查實時載荷數據是否在傳感器有效量程內，并在數據超出量程時暫停后續計算。
10、優選的，所述計算載荷的最大值和最小值時，將第一次采集到的載荷值作為初始的最大值和最小值，并在后續的采集中更新最大值和最小值。
11、優選的，所述載荷變化率的計算公式為相鄰兩次采集的載荷值之差除以相應的時間間隔。
12、優選的，所述上下沖程的判斷基于連續的載荷變化率，當載荷變化率連續三次為正且隨后出現載荷變化率為零時，判斷載荷是否在指定范圍內以確定上下沖程。
13、優選的，所述光桿遇阻風險等級包括光桿遇阻風險提升、光桿遇阻風險高以及光桿遇阻風險極高；
14、所述光桿遇阻風險提升的判斷條件為載荷差超過基準載荷差的1.5倍，并且最小載荷下降同時載荷變化率為負值；
15、所述光桿遇阻風險高的判斷條件為載荷差超過基準載荷差的1.5倍，并且懸點載荷值在指定范圍內且為負值，同時處于下沖程；
16、光桿遇阻風險極高的判斷條件為載荷差超過基準載荷差的1.5倍，并且懸點載荷值小于等于指定值，同時載荷變化率為負值且處于下沖程。
17、優選的，所述基準載荷為油井運行穩定后的載荷差。
18、本發明還提供一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護裝置，包括：
19、載荷傳感器，用于采集懸點載荷數據；
20、質量控制模塊，用于檢查采集的載荷數據是否在傳感器有效量程內；
21、載荷計算模塊，用于計算懸點載荷的最大值、最小值和載荷差；
22、沖程判斷模塊，用于確定抽油機的上下沖程；
23、風險等級判斷模塊，根據載荷差和最小載荷的變化情況，判斷光桿遇阻風險等級；
24、預警發送模塊，用于在滿足光桿遇阻風險等級條件下，向前端發送相應的預警信號。
25、本發明還提供一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時，實現如上述的方法。
26、本發明還提供一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現如上述的方法。
27、本發明提供了一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法。
28、具備以下有益效果：
29、1、本發明通過實時監測和分析懸點載荷數據，可實時診斷出光桿遇阻的風險等級，并及時發出預警信號，幫助操作人員或系統快速做出反應。提高油桿抽油系統數字化設備應用水平，加強井場邊緣計算能力，降低生產網絡傳輸壓力與后臺數據處理資源消耗。
30、2、本發明提高抽油機井光桿下行遇阻監測診斷水平，通過診斷實時性的提升，減少光桿遇阻導致的數字化設備與采油設備損失，降低生產成本。
31、3、本發明提升采油智能化水平，有效協調井場生產設備、傳感器以及變頻器的優化運行，充分發揮其應用潛力。
1.一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，所述質量控制包括檢查實時載荷數據是否在傳感器有效量程內，并在數據超出量程時暫停后續計算。
3.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，所述計算載荷的最大值和最小值時，將第一次采集到的載荷值作為初始的最大值和最小值，并在后續的采集中更新最大值和最小值。
4.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，所述載荷變化率的計算為相鄰兩次采集的載荷值之差除以相應的時間間隔。
5.根據權利要求4所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，所述上下沖程的判斷基于連續的載荷變化率，當載荷變化率連續三次為正且隨后出現載荷變化率為零時，判斷載荷是否在指定范圍內以確定上下沖程。
6.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，所述光桿遇阻風險等級包括光桿遇阻風險提升、光桿遇阻風險高以及光桿遇阻風險極高；
7.根據權利要求6所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，所述基準載荷為油井運行穩定后的載荷差。
8.一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護裝置，基于如權利要求1-7任一項所述的一種基于邊緣計算的抽油機光桿下行遇阻診斷與保護方法，其特征在于，包括：
9.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時，實現如權利要求1-7任一項所述的方法。
10.一種存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的方法。