一种智能调节井场报警音量和频率的系统与方法与流程

1.本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种根据钻井井场周围环境噪声来智能调节 报警音量和频率的方法及系统。


背景技术：

2.随着勘探开发的不断深入，油气勘探开发的难度越来越高。由于地质状况日益复杂， 储层埋深增加，钻井工程面临的复杂情况(风险/事故)越来越多，导致处理钻井风险和 事故所需的成本越来越高，实现安全钻井是钻井行业的首要目标。
3.目前，对于钻井现场的研发应用了众多的传感器及风险预警系统，它们能够监测风险 参数的变化并对钻井风险和事故进行识别及预警，进而向现场人员发出报警。但是目前的 系统报警存在以下问题：
①
静默式报警，部分系统数据异常及报警信息仅有图文显示，需 要现场人员不间断跟踪监测，人员不在岗或注意力不集中而出现工作疏忽时会导致严重风 险事故造成人员财产损失；
②
环境噪音影响报警声音的可感知性，部分报警系统虽然配置 了声音报警系统，但是其报警音量分贝和声音频率都是固定的，而钻井现场环境嘈杂，处 于井场不同位置的钻井人员由于所处不同噪音环境会影响其对报警声音的感知。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够使处于井场不同位置的钻井人 员有效感知到报警信息。
5.为了解决上述技术问题，本技术的实施例首先提供了一种智能调节井场报警音量和 频率的系统，该系统包括：设置在井场不同位置的多个报警终端，各个报警终端包括噪 声检测装置和报警装置，每个噪声检测装置实时采集井场不同位置的噪声音量信息和频 率信息；控制端，其连接各个报警终端以及井场各类风险预警系统，该控制端在接收到 风险预警指令后，获取并分析各个报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息，不断 生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令直到接收到报警关闭指令；以及各个报警 终端的报警装置，其依照接收到的实时报警音控制指令调整发出区别于当前环境噪音的 报警提示音。
6.优选地，所述控制端包括：指令接收模块，其接收井场各类风险预警系统发出的风险 预警指令，在接收到预警指令后发出智能调节激活指令，还接收报警关闭指令，在接收 到报警关闭指令后则发出智能调节停止指令；噪声分析模块，其在接收到智能调节激活 指令时，对各个报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息进行分析，并发送分析结 果，在接收到报警关闭指令时，停止分析操作；报警音控制模块，其接收分析结果，并 基于分析结果生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令。
7.优选地，所述噪声分析模块，其获取不同报警终端的噪声点位置信息，基于此，结合 不同报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息，形成当前井场的噪声音量分布图和 噪声频率分布图。
8.优选地，所述报警音控制模块，其生成使报警装置发出的音量大于噪声音量且频率不 同于噪声频率的报警音控制指令。
9.优选地，所述报警音控制模块，其获取井场人员分布位置信息和噪声分析结果，确定 各井场人员处的噪声音量信息、噪声频率信息和最近报警终端，基于此，计算每个最近 报警终端当前需要发出的报警音的指定音量和指定频率，从而生成含有不同指定音量和 指定频率组合信息的所述报警音控制指令。
10.另一方面，本技术的实施例还提供了一种智能调节井场报警音量和频率的方法，所述 方法利用如上述所述的系统来实现对井场报警音量和频率的智能调节，所述方法包括：由 设置在井场不同位置的多个报警终端内的噪声检测装置实时采集井场不同位置的噪声音 量信息和频率信息，各个报警终端包括噪声检测装置和报警装置；在接收到风险预警指令 后，获取并分析各个报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息，不断生成针对不同报 警装置的实时报警音控制指令直到接收到报警关闭指令；以及各个报警终端的报警装置依 照接收到的实时报警音控制指令调整发出区别于当前环境噪音的报警提示音。
11.优选地，所述方法还包括：接收井场各类风险预警系统发出的风险预警指令，在接收 到预警指令后发出智能调节激活指令，还接收报警关闭指令，在接收到报警关闭指令后则 发出智能调节停止指令；在接收到智能调节激活指令时，对各个报警终端实时采集的噪声 音量信息和频率信息进行分析，并发送分析结果，在接收到报警关闭指令时，停止分析操 作；接收分析结果，并基于分析结果生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令。
12.优选地，在对各个报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息进行分析步骤中，包 括：获取不同报警终端的噪声点位置信息，基于此，结合不同报警终端实时采集的噪声音 量信息和频率信息，形成当前井场的噪声音量分布图和噪声频率分布图。
13.优选地，在基于分析结果生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令步骤中，包括： 生成使报警装置发出的音量大于噪声音量且频率不同于噪声频率的报警音控制指令。
14.优选地，获取井场人员分布位置信息和噪声分析结果，确定各井场人员处的噪声音量 信息、噪声频率信息和最近报警终端，基于此，计算每个最近报警终端当前需要发出的报 警音的指定音量和指定频率，从而生成含有不同指定音量和指定频率组合信息的所述报警 音控制指令。
15.与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
16.目前井场使用的声音报警方法和技术存在报警传播范围有限，报警效率低的问题。本 发明实施例提出了一种新的技术思路，在井场人员长停留的各处部署报警终端，实时检测 不同位置的环境噪声，分析噪声分贝和频率，一旦现有的风险预警系统发出风险预警，则 生成不同指令发送各个报警终端，控制报装置发出区别于当前环境噪音的报警提示音，实 现对钻井现场各处人员的有效告警。
17.(1)相比较于目前已有的钻井现场声音报警方法和系统，本技术方案能够根据所处 环境的噪声分贝和频率进行报警音的自动调整，实现对钻井现场人员的有效告警。
18.(2)相比较于目前已有的钻井现场声音报警方法和系统，本技术方案可以根据钻井 现场实际情况在人员工作和长停留区域部署报警终端，可在报警时对钻井现场施工范
围进 行有效覆盖。
19.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显 而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明 书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
附图说明
20.附图用来提供对本技术的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一 部分。其中，表达本技术实施例的附图与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方 案，但并不构成对本技术技术方案的限制。
21.图1是根据本发明实施例的智能调节井场报警音量和频率的系统的组成框图。
22.图2是根据本发明实施例的智能调节井场报警音量和频率的方法的概括流程示意 图。
23.图3是根据本发明实施例的智能调节井场报警音量和频率的方法的具体流程示意 图。
具体实施方式
24.以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技 术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申 请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方 案均在本发明的保护范围之内。
25.另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中 执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤。
26.本发明的发明人在研究过程中发现：钻井井场不同位置，例如：泵房、钻台作业面、 钻台司钻房、井场办公室等，因为机械电气设备不同(例如：柴油机、泥浆泵、链条传动 箱、转盘)，产生的环境噪声大小和频率各不相同，因此，井场发生风险事故发送报警时 需要根据人员所处环境形成与当前环境噪声具有明显区别的警示音。目前的用于井场的报 警技术方案，大部分是各类预警系统的蜂鸣式报警，其传播范围仅限于周围的监测人员， 在传播范围和告警人员的数量上有限。而且，这些系统只有在进一步确认井场发生严重风 险，例如井涌、火灾等，才会启用汽笛报警。总体而言，目前的井场声音报警技术方案存 在传播范围有限，报警效率低的问题。例如，一种现有技术方案公开了一种汽车高级驾驶 辅助中的报警音量自动调节方法，该方法是将车内噪声分贝的实测值与报警系统中阈值比 较后，在阈值范围内调整报警音量大于车内环境音量。但是该方法只针对车内这一处噪声 环境，同时仅分析噪声分贝后调整报警音量。而另一技术方案提出在自适应听觉报警音量 控制过程，通过在接收到呼叫时对环境声级进行采样，自动调节电话报警音的音量。当电 话从系统接收到呼叫指示时，它通过电话的麦克风对环境声级进行采样，然后把经采样的 环境声级与至少一个阈值相比较以确定设定报警音的音量。而本方法是将电话环境声级与 系统预定的多阈值比较后，在阈值范围内调整电话音量大于环境音量。但是该方法只针对 单一手机所处的噪声环境，同时仅分析噪声分贝后调整报警音量。
27.针对上述问题，本发明实施例提供了一种智能调节井场的报警音量和频率的方法及系 统，下面详细说明各个实施例。
28.第一实施例
29.图1是根据本发明实施例的智能调节井场报警音量和频率的系统(后简称“井场报警 音量频率智能调节系统”)的组成框图。下面结合图1来说明该系统的组成和功能。
30.如图1所示，该井场报警音量频率智能调节系统10包括设置在井场不同位置的多个 报警终端1，2，
…
n-1，n和控制中枢(也称“控制端”)11。各个报警终端n包括噪声探 测麦克(噪声检测装置的一个例子)和报警音发生器(报警装置的一个例子)，每个噪声 探测麦克探测所处位置的井场环境噪声的声音信息，即实时采集井场不同位置的噪声音量 信息和频率信息，并将采集到的声音信息发送至控制中枢11处。另外，各个报警终端的 报警音发生器会按照接收到的实时报警音控制指令调整发出区别于当前环境噪音的报警 提示音。
31.需要说明的是，对于各个报警终端的位置的设置，可根据井场需要灵活部署到各个人 员工作区域和长停留区域，本实施例对此不做限定。
32.接着，再参考图1。如图1所示，控制中枢11，其连接各个报警终端n以及井场各类 风险预警系统，该控制端11在接收到风险预警指令后，获取并分析各个报警终端实时采 集的噪声音量信息和频率信息，不断生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令直到接 收到报警关闭指令。该控制端11包括指令接收模块111、噪声分析模块113和报警音控 制模块115。在该系统中，指令接收模块111，其接收井场各类风险预警系统发出的风险 预警指令，在接收到预警指令后发出智能调节激活指令，还接收报警关闭指令(例如手动 关闭报警的指令)，在接收到报警关闭指令后则发出智能调节停止指令。该智能调节激活 指令激活该报警音量频率智能调节系统10。若指令接收模块111没有接收到任何预警指 令则使系统保持静默。另外，在指令接收模块111接收到手动关闭指令后停止本次预警， 系统进入静默，直到接收到新的风险预警指令。噪声分析模块113，其在接收到智能调节 激活指令时，对各个报警终端n实时采集的噪声音量信息和频率信息进行分析，并发送分 析结果；在接收到报警关闭指令时，停止分析操作。
33.具体地，噪声分析模块113，其获取不同报警终端的噪声点位置信息，基于此，结合 不同报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息，形成当前井场的噪声音量分布图和噪 声频率分布图。进一步，噪声分析模块113，其在接收到智能调节激活指令时，实时接收 每个报警终端内的噪声检测装置所采集的噪声音量信息(噪声点音量信息)和频率信息(噪 声点频率信息)，同时获取不同报警终端对应的噪声点位置信息，通过数值模拟技术，形 成针对当前井场的噪声点音量分布图和噪声点频率分布图(噪声分析结果)。其中，在噪 声点音量分贝分布图或噪声点频率分布图中，使用第一颜色的标记来表示高分贝或高频 率，并且使用第二颜色的标记来表示低分贝或低频率。
34.报警音控制模块115，其接收分析结果，并基于分析结果生成针对不同报警装置的实 时报警音控制指令。具体地，报警音控制模块115，其在系统被激活后，接收噪声分析模 块113发送的分析结果，针对各个报警终端的噪声特征值，分别发出报警音控制指令。该 报警音控制指令用来激活相应报警终端中的报警音发生器，使其按照指令发出分贝大于其 环境噪声且频率不同于其环境噪声的报警提示音。
35.报警音控制模块115，其获取井场人员分布位置信息和噪声分析结果，确定各井场人 员处的噪声音量信息、噪声频率信息和最近报警终端，基于此，计算每个最近报警终端当 前需要发出的报警音的指定音量和指定频率，从而生成含有不同指定音量和指定频率组合 信息的所述报警音控制指令。具体地，报警音控制模块115首先会获取到当前井场内每个 井场人员(包括固定岗位及巡检人员)的分布信息，即井场人员分布位置信息；而后，基 于噪声分析模块113模拟形成的噪声点音量分布图和噪声点频率分布图，结合井场人员分 布位置信息，确认在每位井场人员所处位置处的(第一)噪声音量信息、(第一)噪声频 率信息，进一步确定距离每位井场人员最近的报警终端；接着，根据不同井场人员对应的 第一噪声音量信息、第一噪声频率信息以及最近报警终端，计算出每个最近报警终端当前 需要发出的报警音的指定音量和指定频率，从而最近报警终端在发出满足当前指定音量和 指定频率组合条件下的报警音后，使得当前最近报警终端处的井场人员能够有效感知到报 警；最后，将含有不同指定音量和指定频率组合信息的报警音控制指令发送给各个指定的 (最近)报警终端。
36.其中，在计算每个最近报警终端对应的报警音指定音量和指定频率过程中，需要将与 当前最近报警终端对应的井场人员的第一噪声音量信息与预设的分贝阈值进行比较，如果 当前第一噪声音量信息高于上述分贝阈值，则通过数值模拟出在传递到该井场人员位置处 的音量为第一噪声音量的情况下，当前最近报警终端所对应的最小噪声音量，从而将当前 最小噪声音量加上第一增量后的音量值确定为指定音量。同时，调整指定频率与第一噪声 频率，形成明显差别(如：低频噪声采用高频报警，高频噪声采用低频报警)。举例来说， 若人员位置处噪声分贝在60以上，通过数值模拟计算出最近的报警终端报警音传递到该 处时分贝大小比噪声高20分贝所需发出报警音的分贝大小。
37.另外，如果当前第一噪声音量信息低于上述分贝阈值，则通过数值模拟出在传递到该 井场人员位置处的音量为第一噪声音量的情况下，当前最近报警终端所对应的最小噪声音 量，从而将当前最小噪声音量加上第二增量后的音量值确定为指定音量。其中，第一增量 大于第二增量。同时，调整指定频率与第一噪声频率，形成明显差别(如：低频噪声采用 高频报警，高频噪声采用低频报警)。举例来说，若人员位置处噪声分贝在60以下，通 过数值模拟计算出最近的报警终端报警音传递到该处时分贝比噪声高15分贝所需发出报 警音的分贝大小。
38.进一步，报警音控制模块115，其还从各类风险预警系统发出的风险预警指令中，识 别当前风险类型，并将生成含有相应风险类型信息的报警音控制指令。例如：针对不同类 型的风险报警配置有相应的报警声设置以避免和现场人员认知冲突出现混乱，如：硫化氢 报警声为：一短声、一长声连续广播，信号周期为8s。更进一步地说，报警音控制模块 115，其还生成不同指定音量和指定频率组合信息、并结合风险类型信息在内的报警音控 制指令，从而将各指令发送给各个指定的最近报警终端。
39.针对目前钻井现场报警传播范围和告警人员数量有限，报警音受井场环境噪音影响警 示性不足的问题，本实施例提供一种解决方案，该方案基于安装在钻井井场不同位置的各 报警终端的声音探测麦克，测量其所处环境的噪音分贝和频率并传输回报警中枢，然后报 警中枢在接收到各类现场风险预警软件/设备的报警指令后，控制各报警终端的报警音发 生器，分别发出声音分贝大于且声音频率不同于环境噪声的报警音，实现对井场人员
的有 效告警。
40.第二实施例
41.基于上述智能调节井场报警音量和频率的系统，本发明实施例还提出了一种智能调节 井场报警音量和频率的方法(后简称“井场报警音量频率智能调节方法”)。图2是根据 本发明实施例的智能调节井场报警音量和频率的方法的概括流程示意图。下面参考图2 对本发明实施例所述的井场报警音量频率智能调节方法进行说明。
42.步骤一，在井场部署不同位置的多个报警终端n，由内的噪声检测装置实时采集井场 不同位置的噪声音量信息和频率信息。其中，各个报警终端n包括噪声检测装置和报警装 置。
43.步骤二，在控制端11接收到风险预警指令后，获取并分析各个报警终端实时采集的 噪声音量信息和频率信息，不断生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令直到接收 到报警关闭指令。
44.步骤三，各个报警终端n的报警装置依照接收到的实时报警音控制指令调整发出区别 于当前环境噪音的报警提示音。
45.另外，本发明实施例还包括：首先，由控制端11内的指令接收模块111，接收井场 各类风险预警系统发出的风险预警指令，在接收到预警指令后发出智能调节激活指令，指 令接收模块还接收报警关闭指令，在接收到报警关闭指令后则发出智能调节停止指令；而 后，在控制端11内的噪声分析模块113接收到智能调节激活指令时，对各个报警终端n 实时采集的噪声音量信息和频率信息进行分析，并发送分析结果，在接收到报警关闭指令 时，停止分析操作；最后，由控制端111内的报警音控制模块115来接收分析结果，并基 于分析结果生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令。其中，报警音控制模块需要生 成使报警装置发出的音量大于噪声音量且频率不同于噪声频率的报警音控制指令。
46.其中，在上述噪声分析模块113对各个报警终端实时采集的噪声音量信息和频率信息 进行分析过程中，包括：获取不同报警终端n的噪声点位置信息，基于此，结合不同报警 终端n实时采集的噪声音量信息和频率信息，形成包括当前井场的噪声音量分布图和噪声 频率分布图的分析结果。
47.进一步，在上述报警音控制模块115基于分析结果生成针对不同报警装置的实时报警 音控制指令的过程中，包括：获取井场人员分布位置信息和噪声分析结果，确定各井场人 员处的噪声音量信息、噪声频率信息和最近报警终端，基于此，计算每个最近报警终端当 前需要发出的报警音的指定音量和指定频率，从而生成含有不同指定音量和指定频率组合 信息的报警音控制指令。
48.下面同时参考图1和图2来说明上述井场报警音量频率智能调节方法的具体流程。
49.首先，在井场部署井场报警音量频率智能调节系统10，其中，将系统的控制中枢11 部署在钻井办公室并与各类钻井风险预警系统连接。在部署报警终端n时，则根据实际情 况分散部署在人员工作区域和长停留区域。
50.在步骤s210中，判断是否接收到风险预警指令。
51.如图3所示，首先判断各类钻井风险预警系统是否发出新的风险预警指令。若发出， 则系统10处于激活状态，进入步骤s220，否则系统保持静默状态。
52.在步骤s220中，在接收到风险预警指令后，获取并分析各个报警终端实时采集的
噪 声音量信息和频率信息。
53.具体地，各个报警终端n上的声音探测麦克实时测量其所处环境的噪声分贝及噪声频 率范围，然后将各终端的噪声分贝及噪声频率范围测量值传输回系统中枢中。井场报警音 量频率智能调节系统中枢实时分析各报警终端所处环境噪声特征，即声音分贝和声音频率 (如图3中的步骤s220)。
54.最后，在步骤s230中，不断生成针对不同报警装置的实时报警音控制指令，控制各 个报警装置依照接收到的实时报警音控制指令调整发出区别于当前环境噪音的报警提示 音，直到接收到报警关闭指令。
55.如图3中的s230，系统中枢向各报警终端分别发送产生不同分贝和频率报警音的执 行指令，各报警终端接收报警音执行指令后，通过其报警音发生器分别发出分贝大于环境 噪声、频率不同于环境噪声的报警提示音。
56.由于在某一钻井风险预警系统发生预警后，会将预警指令持续发送给井场报警音量频 率智能调节系统的系统中枢，因此，在报警终端发出报警提示音后，监测本次报警提示音 是否被关闭。若是，则返回步骤s210中，否则执行步骤s220，各个报警终端持续测量环 境噪声变化情况并将该情况传输至系统中枢，并根据中枢报警音指令不断调整报警音的分 贝和频率，实现持续有效的报警提示，直到钻井风险预警系统取消预警指令或现场人员手 动关闭该次报警提示。
57.本实施例的方法，利用基于分布式的音量探测麦克，通过分析不同声音报警终端所处 井场环境噪声情况，在接收到各类预警系统的告警指令后，控制各报警终端的报警音发生 器，分别发出声音分贝大于且声音频率不同于环境噪声的报警音，实现对井场人员的有效 告警。
58.示例
59.为了更好地说明本发明实施例的技术效果，将上述的技术方案在胜利油田选取1口新 钻井进行了试验应用。
60.首先，部署井场报警音量频率智能调节系统，在录井房、录井办公室、钻井办公室、 钻井平台等人员工作和泵房、泥浆池旁等人员长停留区域分别安装报警终端。
61.其次，将井场各类风险预警系统与井场报警音量频率智能调节系统的控制中枢进行通 信连接。
62.在试验过程中，记录每次发生报警后钻井现场人员的受通知情况，试验结束后统计系 统报警使用效果。
63.通过数据对比分析，在试验井应用本发明实施例的技术方案后，在历次发出风险预警 提示后，钻井现场全部工作人员均接收到其提示音并及时进行了风险应对处置。相比于其 他井场传统报警提示方式，提高了钻井风险报警覆盖范围和报警有效性，证实了该方法与 系统是切实有效。该技术方案应用于石油工程领域，通过各报警终端测量钻井现场不同位 置处的噪音，分析其分贝和频率特征，控制报警终端在风险预警时发出分贝大于且频率不 同于环境噪声的报警声，以灵活适应性强的方式实现对处于不同噪声环境内的钻井人员的 有效告警。
64.应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤， 而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的 是，
在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
65.说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结 构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语
ꢀ“
一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
66.虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用 的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离 本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变 化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。