井设备的基于图像的检查及自动化库存和供应链管理的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月17日提交的美国临时专利申请no.62/780,833、于2018年12月17日提交的美国临时专利申请no.62/780,843和于2018年12月17日提交的美国临时专利申请no.62/780,856的优先权，其内容由此通过引用并入。

本公开涉及基于图像检查井设备，例如，送入井的钻柱的组件)。

背景技术：

钻井钻塔用于钻井和从井中生产油气，并且包括执行复杂且经常是耗时的操作的大量的组件和工具。由于不能看见井的轨迹、岩石层和井下的恶劣环境，所以钻井是具有挑战性的过程。这些因素以及在钻塔上的钻井操作期间的许多不确定性和变化性产生了动态钻井处理。在钻塔上的操作期间监测许多组件可能是困难且无效的，机器和组件中的延迟或故障对钻井操作期间的时间和成本可具有显著的影响。

技术实现要素：

本公开描述了基于图像检查和监测钻塔系统上的井组件。

在一些方面，一种系统，包括：图像传感器，设置在钻塔附近，所述图像传感器指向设置在所述钻塔上的钻柱组件；以及，现场网关，以可通信的方式耦接到所述图像传感器并且靠近所述钻塔设置。所述现场网关包括一个或多个处理器和耦接到所述一个或多个处理器并且存储用于由所述一个或多个处理器执行的编程指令的非暂时性计算机可读存储介质。所述编程指令指示所述一个或多个处理器执行以下操作：从所述图像传感器接收所述钻柱组件的图像流，基于所述图像流识别所述钻柱组件的操作参数，基于所述图像流和已识别的操作参数生成所述钻柱组件的操作情况，确定已生成的操作情况满足所述钻柱组件的故障阈值，以及响应于确定所述已生成的操作情况满足所述钻柱组件的故障阈值，发送指令以驱动可控设备。

这个和其他方面可以包括以下特征中的一个或多个。所述操作参数可以包括所述钻柱组件的完整性，并且识别所述操作参数可以包括分析所述钻柱组件的完整性。生成所述钻柱的操作情况可以包括确定所述钻柱组件的特征的故障类型。所述故障类型可以包括所述钻柱组件的特征的裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损或腐蚀中的至少一种。所述图像传感器可以包括高清相机。所述图像传感器可以是设置在所述钻塔附近的多个图像传感器中的一个。所述多个图像传感器可以至少部分地指向所述钻塔的钻柱，其中，所述钻柱包括所述钻柱组件。所述图像传感器可以包括：音频传感器，被配置为将音频流提供给所述现场网关。所述可控设备可以包括用户界面，并且发送指令以驱动所述可控设备可以包括在所述用户界面上显示所述钻柱组件的检查报告。所述可控没备可以包括打印机，并且发送指令以驱动所述可控设备可以包括发送指令以驱动所述打印机以制造所述钻柱组件的更换部件。所述钻柱组件可以包括钻管、钻头、钻管接头或套管中的至少一种。

所述主题的某些方面可以被实现为一种例如用于监测钻塔系统的方法。所述方法包括：利用设置在钻塔附近的图像传感器捕获送入井的钻柱组件的图像流；利用以可通信的方式耦接到所述图像传感器的现场网关，基于已捕获的图像流识别所述钻柱组件的操作参数；利用所述现场网关并且基于所述图像流和所述操作参数生成所述钻柱组件的操作情况；以及确定已生成的操作情况满足所述钻柱组件的故障阈值。响应于确定所述钻柱组件的所述操作情况满足所述故障阈值，所述方法包括发送信号以驱动可控设备。所述可控设备可以包括用户界面，并且发送信号以驱动可控设备可以包括在所述用户界面上显示所述钻柱组件的检查报告。发送信号以驱动可控设备可以包括提示用于所述钻柱组件的更换部件的工厂订单。所述可控设备可以包括打印机，并且发送信号以驱动可控设备可以包括提示所述打印机以制造用于所述钻柱组件的更换部件。所述钻柱组件可以包括钻管、钻头、钻管接头或套管中的至少一种。捕获钻柱组件的图像流可以包括：利用包括所述图像传感器的多个图像传感器捕获所述钻柱组件的所述图像流。基于已捕获的图像流识别所述钻柱组件的操作参数可以包括使用空域或频域滤波中的至少一种对所述图像流进行滤波。生成所述钻柱组件的操作情况可以包括确定所述钻柱组件的特征的故障类型，所述故障类型包括所述钻柱组件的特征的裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损或腐蚀中的至少一种。所述操作参数可以包括所述钻柱组件的完整性，并且识别操作参数可以包括分析所述钻柱组件的完整性。

在一些方面，一种系统，包括：图像传感器，设置在钻塔附近，所述图像传感器指向设置在所述钻塔上的井工具的组件；以及，现场网关，以可通信的方式耦接到所述图像传感器并且靠近所述钻塔设置。所述现场网关包括一个或多个处理器和耦接到所述一个或多个处理器并且存储用于由所述一个或多个处理器执行的编程指令的非暂时性计算机可读存储介质。所述编程指令指示所述一个或多个处理器执行以下操作：从所述图像传感器接收组件的图像流，基于所述图像流识别所述组件的操作参数，基于所述图像流和已识别的操作参数生成所述组件的操作情况，确定自动化规则包括基于所述图像流生成的所述操作情况，以及响应于确定自动化规则包括所述操作情况而发送指令以驱动可控设备。

在附图和说明书中阐述了本公开中所描述的主题的一个或多个实施方式的细节。通过说明书、附图和权利要求书，所述主题的其他特征、方面和优点将变得明显。

附图说明

图1是用于包括监测系统的井的示例钻塔系统的部分示意透视图。

图2a是示出借助图1的监测系统的操作的示例顺序的监测系统的系统图。

图2b是示出用于使用训练数据集合来开发可以在图1的监测系统中使用的示例检测、故障或预测模型的示例场景的示意处理图。

图2c是图1的包括图像传感器和边缘网关的示例监测系统的示意图。

图3a是图1的示例钻塔系统的具有分离的钻柱连接的部分示意透视图。图3b和图3c是图3a的分离的钻柱连接的特写视图。

图4a是图1的示意钻塔系统的使钻柱组件(且包括钻头)上升到井眼外部的部分示意透视图。图4b是可以在图4a的钻头中使用的示例钻头的多个视图的集合。

图5是与可以由图1的监测系统访问和使用的井组件有关的信息的示意图。

图6a是示例智能工厂的系统图。

图6b是示例智能运输及物流中心的系统图。

图7a是以可通信的方式耦接到私有云的图1的监测系统的示例系统图。

图7b是示出用于使用监测系统、智能工厂和智能运输及物流中心来确定和处理钻塔系统的组件的组件故障或已预测的组件故障的示例场景的示例系统图。

图8是用于基于图像检查钻井钻塔上的设备的示例方法的流程图。

图9是用于监测钻塔系统的示例方法的流程图。

图10是示出图1的监测系统的示例现场网关的框图。

各附图中相似的附图标记和标志指示相似的要素。

具体实施方式

本公开描述了钻塔上的井组件的智能监测和检查，包括井组件和设备的磨损和破损或其他故障模式的基于图像的检查和分析。一种监测系统，包括：图像传感器；以及，现场边缘网关，设置在钻塔上，以监测设备和其他井组件，识别组件的完整性上的存在的或潜在的(将来的)故障，以及建议针对组件中已识别的故障的(并且在一些情况下，执行)修理，全部都基本上实时。监测系统监测的井组件可以基于图像传感器的目标对象(例如，钻柱上的工具、套管组件、其他井工具或钻塔上的其他井组件)而变化。诸如一个或多个相机之类的图像传感器在钻塔附近设置并且指向目标组件或组件的组，并且向在钻塔处现场设置的网关计算系统提供实时图像流或输入(例如，图像或视频输入)。现场边缘网关从图像传感器接收图像馈送，并且执行图像馈送的处理和分析以识别目标井设备的操作参数，基于已识别的操作参数确定目标井设备的操作情况，以及基于已确定的操作情况建议、执行或建议且执行修理。在一些示例中，所述已确定的操作情况包括：识别需要修理、更换或一些其他校正动作的组件中存在的或潜在的故障。所述现场边缘网关是边缘网关，其中网关的执行分析的计算系统组件在钻塔上本地设置，例如，无需必须将信息和数据或外来分析传输到远程计算系统，以建议针对已确定的操作情况的修理或执行修理。这个监测系统能够实时地连续监测井组件，并且执行连续的图像和信号处理以提取操作参数信息，识别诸如井组件中的故障和异常之类的操作情况，以及如果已识别的操作情况达到井组件的故障阈值则建议修理。在一些实施方式中，所述网关连接到智能工厂、智能运输及物流中心、私有云、这些的组合或用于提示和自动地、响应于钻塔操作者输入或两者而执行诸如订购、运载、运输、制造、或以其他方式处理组件的故障之类的校正动作的其他设施。

在传统的钻井钻塔中，钻柱组件或其他组件的检查由人目视检查或由诸如基于超声或基于电磁的检查之类的非破坏性检查来执行，并且要求更换组件涉及在人目视检查识别故障以后人工输入部件号和其他信息。这些检查和要求可能是耗时的、无效的，并且易受人为误差的影响，其可以导致显著且无计划的浪费时间和钻井成本。本公开的监测系统使用图像传感器和先进的处理技术来提供实时井组件的监测，并且基于图像传感器的图像馈送来识别井组件的故障模式。基于已识别的故障模式，监测系统可以向井操作者建议动作项选项或主动执行动作项，例如，其处理该故障模式，例如，向制造商要求更换部件、向存储仓库请求更换部件的运输或在打印机(例如，3d打印机)上打印更换部件以及其他动作选项。监测系统提供了用于无缝集成的钻井操作和材料供应操作的同步和钻塔上的井组件的预测性维护。例如，监测系统监测并且检查钻柱和套管组件以及钻井钻塔上的各种仪器和设备，并且将基于智能分析的边缘网关和雾计算用于使井组件维护、库存以及供应链管理之间的关系合理化。检测系统提供动态互连组件的网络，该网络使用智能传感器和智能设备以获取数据、对传感器信息做出响应的致动器、用于促进设备之间的数据传输的通信、以及以用于启动自动化动作或向操作者提示动作的方式来处理、富化和呈现数据的机器学习/人工智能/大数据分析。所述监测系统还允许使钻管和套管组件、以及钻井钻塔上的各种仪器和设备与诸如以下的钻井运行参数相联系：

i)地表和井下钻压(wob)；

ii)地表和井下扭矩；

iii)地表和井下钻进速率(rop)；

iv)地表和井下每分钟转数(rpm)；

v)地表和井下轴向/横向/扭转振动、冲击、钻头旋转和粘滑运动；

vi)已钻进的地层、岩石强度等；

vii)已钻进的井眼剖面；

viii)钻井流体密度/粘度/流变能力；

ix)送入/送出次数；

x)连接次数；

xi)钻井次数；以及

xii)随钻测量(mwd)和随钻录井(lwd)数据。

钻井运行参数和检查结果之间的相关性帮助开发用于钻柱和套管组件、以及钻井钻塔上的各种仪器和设备的预测故障模型。行为和磨损/破损趋势也可以在钻井的同时进行模拟和预测，并且预期要发生故障的工具/钻头/组件可以预先制造，这可以显著减少对新的工具/钻头/组件的等待时间。

图1是用于钻取和产生井的示例钻塔系统100的部分示意透视图。井可以从地表经过地球延伸到感兴趣的一个或多个地下区域。示例钻塔系统100包括：钻台102，设置在地表101上方；井口104；钻柱组件106，由钻塔结构和移动滑车支撑；流体循环系统108，用于过滤来自井身的已使用的钻井流体并且将干净的钻井流体提供给钻柱组件106；以及监测系统200(包括图像传感器202和现场边缘网关204，并且将在下面更详细地描述)，用于实时监测钻塔系统100上的一个或多个组件。例如，图1的示例钻塔系统100被示出为能够执行钻井操作的钻井钻塔，所述钻井操作利用了支撑井身上方的钻柱组件106的钻塔系统100。井口104可以用于支撑进入井的井身的套管或其他井组件或设备。

井架或钻架是安装在钻台102上并且设置在井身上方的支撑框架，用于在钻井操作期间支撑钻柱组件106的组件。天车112形成井架的纵向上固定的顶部，并且利用包括导线绳或电缆的集合的钻井管线连接到移动滑车114。天车112和移动滑车114经由旋转接头116、方钻杆118或顶部驱动系统(未示出)支撑钻柱组件106。移动滑车114相对于钻柱组件106的天车112的纵向移动用于在纵向上向上和向下移动钻柱组件106。连接到移动滑车114并且由旋转钩悬挂的旋转接头116允许钻柱组件106的自由旋转并且提供到方钻杆软管120的连接，方钻杆软管120是将来自循环系统108的钻井流体供应部的钻井流体流到钻柱组件106的软管。安装在钻台102上的立管122将方钻杆软管120的至少一部分引导到靠近钻柱组件106的位置。方钻杆118是从旋转接头116悬垂并且连接到钻柱组件106的纵向顶部的六边形设备，方钻杆118随着钻柱组件的旋转台306(下面描述的图3a-图3b的306)转动而对钻柱组件106传输旋转运动和扭矩。

在图1的示例钻塔系统100中，钻柱组件106由在钻柱的纵向上的底端处具有钻头(未示出)的钻管128组成。在下面更详细地描述钻柱组件106，并且在图3a中示出更详细的视图。钻管可以包括空心钢管，并且钻头可以包括切削工具，例如叶片、盘片、辊、刀具或这些的组合，用于切割进地层并且形成井身。钻头旋转并且在钻柱组件106的轴向负载和旋转的组合影响下穿透地表下方的岩石层。方钻杆118也对钻头传输旋转移动、扭矩和钻头上的重量。在一些实施方式中，方钻杆118和旋转接头116可以被使钻柱组件106能够旋转并钻进的顶部驱动器替换。钻塔系统100还可以包括绞车124和死管线(deadline)锚定器126，其中绞车124包括绞盘，所述绞盘充当用于卷绕和卷放钻井管线以通过快管线(fastline)125升高或降低钻柱组件106的升降系统。死管线锚定器126通过死管线127固定与绞车124相对的钻井管线，并且可以测量旋转钩上的悬垂负载(或大钩负载)。当钻头在井身底部时，可以测量钻压(wob)。钻塔系统100还包括：防喷器110，设置在井的地表101处和钻台102下方(但是经常连接到钻台102)。防喷器110用于防止由地层流体进入井身所导致的井喷、置换钻井流体、以及以大于大气压的压力流到地表。防喷器110可以围绕钻柱组件106闭合(并且在一些情况下穿过钻柱组件106)并且密封钻柱和井身壁之间的空间。

在井的钻井操作期间，循环系统108使钻井流体从井身到钻柱组件106循环，过滤来自井身的已使用的钻井流体，以及向钻柱组件106提供干净的钻井流体。示例循环系统108包括流体泵130，流体泵130经由方钻杆软管120和立管122流体连接到钻柱组件106并且向其提供钻井流体。循环系统108还包括流出管线132、泥浆振动筛134、沉砂池136和泥浆池138。在钻井操作中，循环系统108从地表抽取钻井流体，经过钻柱组件106，从钻头输出并且回到井身的环空，其中所述环空是钻管和地层或套管之间的空间。钻井流体的密度旨在大于地层压力以防止地层流体进入环空并且流到地表，并且小于地层的机械强度，因为更大的密度可以使地层断裂，其产生用于使钻井流体进入该地层的路径。除了井控制，钻井流体还可以冷却钻头并且使岩屑从已钻进的地层上升到环空并到达地表，以在其被再次向下抽取到钻柱组件106以前进行滤除和处理。钻井流体与岩屑返回到环空中并且流出到流出管线132，流出管线132连接到泥浆振动筛134并且向泥浆振动筛134提供流体。流动管线是倾斜管道，其将钻井流体从环空引导到泥浆振动筛134。泥浆振动筛134包括网状表面以将粗岩屑与钻井流体分离，并且细岩屑和钻井流体随后经过沉砂池136到达泥浆池136。循环系统108包括泥浆漏斗140，可以在泥浆漏斗140中将(例如，用于提供分散、快速水化和均匀混合的)物质引入到循环系统108。流体泵130使钻井流体通过旋转接头116向上循环到立管122并且回到钻柱组件106中以回到井中。

示例钻塔系统100可以采用各种形式并且包括多个不同的组件。例如，钻柱组件106可以包括附加的或与图1所示的示例不同的组件。类似地，循环系统108可以包括附加的或与图1所示的示例不同的组件。

示例钻塔系统100还包括：监测系统200，其监测钻柱组件106上的组件，连续地检查组件的完整性故障，以及在组件具有大于故障阈值的故障模式的操作情况下建议(并且在一些情况下，执行)补救动作。监测系统包括在图1中被示出为相机图像传感器202和现场边缘网关204。图像传感器202设置在钻塔附近，例如，设置在钻塔平台102上并且指向钻柱组件106中设置在钻塔平台102上的组件。图像传感器202提供图像流，例如，钻柱组件106的组件的一个或多个图像或视频输入。网关204以可通信的方式耦接到图像传感器202，并且从图像传感器202接收图像馈送。图像传感器202可以以多种方式与网关204通信，例如，通过有线连接或无线连接(例如，通过蓝牙、wi-fi、zigbee、6lo或其他无线技术)。

图像传感器202提供组件检测，在各阶段或组件的操作期间(例如，在钻井或送入井或送出井期间)捕获组件的图像馈送。图像传感器202可以采用各种形式。例如，图像传感器202可以包括相机，例如智能、防水、高分辨率、无线或这些特征的组合的相机。在一些示例中，相机具有足够高的分辨率以例如在分析钻头时识别与50微米一样小的缺陷。在一些情况下，图像传感器202包括滤光片，例如，紫外(uv)滤光片、红外(ir)滤光片、这些的组合或另一种滤光片类型。在某些示例中，图像传感器202包括电荷耦合器件(ccd)相机、机器视觉相机、ccd机器视觉相机、数字相机、红外相机、x射线相机、热感相机、声学相机、紫外相机、超声成像相机、磁共振成像相机、点云扫描仪、激光扫描仪、lidar扫描仪、这些的组合或另一图像传感器类型。若干个因素可以影响从图像传感器202捕获的图像，例如，照明、传感器或相机的位置、传感器或相机的角度和安置、传感器的数量、这些的组合或其他因素。如果图像传感器202位于钻塔平台上以已在组件从井中出来时识别组件的缺陷，那么这些组件可能将必须首先进行清洁和干燥，这是因为它们将会覆盖有钻井泥浆，在此之前图像传感器202将不能够分析所述组件。如果这些组件在短的时间段被拉到井的外部，之后它们被再次下放到井中，那么可以在钻井平台上执行检查。如果所述组件在作业以后与钻柱组件断开，那么可以在诸如仓库之类的要更可控得多的环境中检查它们，可以在其中应用任意更优选的处理以优化检查步骤。

图像传感器202提供组件的非侵入式图像捕获，并且将图像馈送提供给网关204。虽然图1的监测系统200仅示出了一个图像传感器202，但是监测系统可以包括多于一个图像传感器，例如，在钻柱组件附近设置的多个相机。在一些实施方式中，多个图像传感器可以将表示组件的三维模型的图像馈送提供给网关204。例如，多个图像传感器202可以在组件的附近均匀地或非均匀地设置以将组件的三维视图的表示的图像馈送提供给网关204。图像传感器202可以设置在钻塔系统100附近的任何地方，只要图像传感器202对着组件以提供该组件的图像馈送即可。在一些实施方式中，图像传感器202安装在可移动的底座上，该可移动的底座可以移动和设置图像传感器202，例如，以跟踪多个视场上或组件的移动期间的特定的组件、从一个组件切换到另一个组件或这些的组合。在一些实施方式中，监测系统200包括除了图像传感器202以外或代替图像传感器202的音频传感器，以向网关204提供音频输入。

网关204设置在现场或在钻塔上本地设置，并且充当边缘/雾计算系统。换言之，现场边缘网关204包括设置在现场的计算组件，其中执行来自图像传感器202的图像馈送的分析的计算组件在钻塔上本地设置。网关204的这种边缘/雾计算设置使处理和分析在网关204本地化，例如，为了操作无需将信息和数据或外来分析传输到远程计算系统并且无需处理。网关204包括在来自图像传感器202的输入的接收和分析中使用的一个或多个处理器和非暂时性计算机可读存储介质，将在下面更详细地描述。图像传感器202将一个或多个井组件的图像馈送提供给网关204，并且现场边缘网关204识别组件的完整性上的当前或潜在的故障。网关204还可以完全基本上实时地建议(并且在一些情况下，执行)针对所识别的组件中的故障的修理。例如，实时可以表示将图像馈送连续且基本上瞬时地从图像传感器202提供给网关204，并且基本上立即识别和确定所出现的组件的特定操作参数、操作情况和故障模式的特征。

在一些实施方式中，图像传感器202获得图像馈送，并且图像传感器202或网关204(或两者)执行预处理和图像增强。例如，图像处理可以包括预处理、图像增强、图像分割、特征提取、图像分类、目标检测、这些的组合或其他步骤。静态或动态设置中的特定的对象、目标、特征或情况的检测可以由各种图像处理技术执行，例如，模式识别、边缘检测、小波、像素化、纹理，基于连接组件的方法、主成分分析和独立成分分析、基于描述子的方法、线性滤波(例如，空域滤波或频域滤波)、各向异性扩散、灰度分割或阈值处理方法、这些的组合或其他技术。网关204的边缘-雾计算提供机器学习和人工智能，以实现在包括钻井的各个行业中广泛采用图像处理，其中的算法可以构造为快速地处理实时数据集。

网关204接收来自图像传感器202的图像馈送并且执行图像馈送的处理和分析。图像馈送的处理和分析包括识别目标井组件的操作参数、基于操作参数生成井组件的操作情况，并且在一些情况下，确定该操作情况满足组件的故障阈值。例如，操作参数可以是井组件的完整性、井组件的定向或位置或井组件的另一参数。操作情况可以包括组件的磨损、破损或故障的类型。例如，操作情况可以包括存在井组件的特征的裂纹、凿孔、凹痕、坑、腐蚀、这些的组合或其他磨损。确定操作情况满足组件的故障阈值可以包括确定足够重要的组件的特定的磨损或故障以提示修理、更换或组件的其他补救动作。这个重要性限制是组件的故障阈值，并且可以基于测试数据和实验来识别。例如，如果已识别的裂缝、凿孔或凹痕的尺寸(例如，宽度、长度或深度)大于限定故障阈值的尺寸维度的集合，那么组件就可以确定需要修理、更换或另一补救动作。如果已识别的裂缝、凿孔或凹痕的尺寸小于限定故障阈值的尺寸维度的集合，那么组件就可以确定不需要修理、更换或其他补救动作。基于这种确定，网关204可以提示自动化规则，并且可以发送指令以驱动可控设备，在下文更详细地描述。

在组件的操作情况满足故障阈值的一些情况下，网关204可以建议、执行或建议且执行补救动作以解决组件的故障。补救动作可以基于故障的类型、故障的重要性或其他因素变化。在一些情况下，如果网关204确定已生成的操作情况满足组件的故障阈值，则网关204识别并且执行已存在的用于已生成的组件的操作情况的自动化规则。自动化规则可以变化并且包括发送信号或指令以驱动可控设备。所述可控设备可以包括：用于钻塔操作者观察的用户界面、用于制作更换部件的打印机(例如，3d打印机)、提示检索或制作替换部件的工厂制作系统、提示将更换部件运输到钻塔系统100的运输系统、执行组件上的维护作业或去除缺陷组件并且利用新的组件更换其的诸如机器人之类的智能机器、这些可控设备的组合或其他设备。在一些示例中，边缘网关204可以提示仓库中的车辆或移动机器人移动工厂中的原材料以根据需要制作组件、以优化性能或两者。边缘网关204还可以将特定的指令提供给工厂中的一系列机器以制造可以使生产更高效并且具有更短的交付时间的新的工具和组件。另一示例可以包括自动控制车辆，以将有缺陷的工具或组件从钻塔移动到工厂或将新的工具或组件从工厂移动到钻塔。

监测系统200检查的井组件可以例如基于图像传感器202的目标对象而变化。在图1的示例钻塔系统中，图像传感器202指向钻柱组件106的组件，例如，钻管128或钻头。然而，图像传感器202可以指向钻柱组件106的不同组件或钻塔系统100上的另一种组件并且提供其图像馈送。例如，井组件可以包括钻管、钻管连接器、钻管箍、加厚钻管和管箍、交叉附件、管材、稳定器、封隔器、钻井震击器、井下钻机、钻孔器、钻头、钻头附件、套管组件(例如，套管、衬管、套管箍和套管扶正器)、这些组件的组合或其他组件。在一些示例中，图像传感器202指向井口104或钻柱组件106的组件，从而使监测系统200在钻塔系统100的操作期间检查和监测井口装置104或钻柱组件106的组件的完整性。

图2a是图1的监测系统200的系统图220，其中系统图220示出了借助监测系统200的操作的示例顺序。在222处，智能传感器(例如，图像传感器202)获取图像馈送、视频馈送、音频馈送、这些的组合或目标井组件的其他数据。在224处，智能分析(例如，网关204)使用边缘/雾计算在本地分析来自智能传感器的图像馈送和其他数据。所述图像馈送和其他数据以流方式传输到有线或无线连接到所述智能传感器的边缘/雾计算机。边缘/雾计算可以被用于通过根据由图像传感器202捕获的大量的数据执行智能分析得到过去的挑战，以触发或响应于流式数据中的井组件或特征(例如，如图2a的步骤222中所示的钻管连接器)的特定的操作情况。这种计算可以包括简单的目标识别(例如，井组件的操作参数的检测)以检测图像的动态特征(例如，诸如振动之类的操作情况)。在一些情况下，由图像传感器202检测到的音频馈送可以是用于在钻井过程期间的测量的有用的馈送。图像、视频和音频可以与网关204中存储的标准或模型进行比较，并且数据分析和富化、机器学习、人工智能或这些的组合可以被用于启动控制动作。

在现场边缘/雾网关204处处理和转换数据提供了实时见解和动作，与云环境上的延迟的分析不同。云覆盖宽广的地理区域或处于全球规模，因此将数据从传感器或设备传输到云增加了网络流量并且增加了处理延迟。在另一方面，在利用边缘/雾计算的现场边缘网关204处处理数据减少了数据源和数据目的地之间的交换机和主机的数量，这减少了图像馈送获取和智能分析之间的时间并且实现了快速决定。云还引入了很可能在路由时对数据进行攻击的安全和隐私担忧，这是因为云中的服务器节点的位置可能在互联网内，但是在边缘/雾环境中，它基本上或完全局限定在本地网络的边缘。因此，可以控制图像传感器202(或其他智能传感器和设备)，并且敏感数据可以由网关204在本地分析。此外，可以通过使用在本地环境的其他部分中使用的类似的网络安全和隐私策略和程序来定义安全性。在数据要被发送到中央服务器或本地网关204外部的其他服务器的情况下，网关204可以以匿名方式发送截取的可动作的信息(而不是所有已获取的数据)。这提高了信息的安全性，最小化了隐私风险，并且还可以减少了传输数据所需的带宽。

在与钻井相似的高动态环境中，网关204的边缘/雾计算提供靠近钻井操作的针对钻塔的关键的、时间敏感的决定。带有网关204的监测系统200识别当前和未来的井组件的故障和缺陷，提高对已识别的故障或缺陷的响应时间，并且可以提高效率和提高产量。网关204可以改进从图像传感器提取和富化原始数据的方式，并且可以利用诸如人工智能、机器学习算法和数据分析之类的其他技术以连续分析图像馈送，并且执行智能分析以识别和突出关键或特定模式、异常、特征、属性、事件、趋势或其他故障或缺陷。即使在没有稳定的互联网连接的情况下，网关204也能基于恒定的数据流执行智能分析和深度学习。因此，监测系统200可以通过使用诸如蓝牙、wi-fi、zigbee、6lo或其他无线技术之类的技术在钻井钻塔上本地使用。网关204可以被编程为自动分析和处理信息。网关204还可以从恒定的图像馈送选择关键数据和事件并且将它们发出，用于人工干预以启动动作。例如，在图2a的226处，网关204将数据流(无线或有线)地发送到本地显示器、用户界面或其他目标终点。在228处，基于已发送的数据流自动地、通过井操作员或以其他方式做出动作或决定。边缘网关204具有计算资源、软件资源、网络资源和软件服务，可以向可以是数字式或模拟式致动器的致动器发出控制命令。例如，液压、气动、电气、电磁、机电或微米/纳米致动器在触发时可以执行或启动动作。

监测系统200捕获钻具系统100的组件中的一个或多个(例如，钻柱组件106的钻柱组件)的图像馈送，并且进行分析和检查。网关204分析图像馈送，并且可以提供多个结果，例如：

-识别并且将带有井组件的问题、故障或缺陷到的一个或多个集合提供给用户界面，用于钻塔操作者检查

-按重要性对问题进行排序，例如，最重要的问题优先

-识别替代动作的集合，并且在一些情况下，将这些替代动作呈现给用户界面，用于钻塔操作者检查

-从用于已识别问题的多个动作选项中识别最佳选项

-引导钻塔操作者如何解决问题

-从钻塔操作者获得批准以执行特定的动作以解决问题

-自动执行特定的动作以解决问题，然后通知钻塔操作者

-自动执行特定的动作以解决问题，并且在一些情况下，如果钻塔操作者要求的话则通知钻塔操作者

-自动执行特定的动作以解决问题，并且在一些情况下，将结果通知钻塔操作者

-对动作的过程自动进行决定以处理问题，并且执行动作的过程

在一些实施方式中，网关204基于来自图像传感器202的图像流识别组件的操作参数。基于已识别的操作参数和图像流，网关204生成组件的操作情况。在一些情况下，网关204确定已生成的操作情况满足组件的故障阈值，确定存在用于已生成的组件的操作情况的自动化规则或确定这两个步骤。在网关204确定操作情况满足故障阈值或确定存在用于操作情况的自动化规则的情况下，网关204可以发送信号或指令以驱动可控设备。所述可控设备可以变化。在一些示例中，所述可控设备包括用户界面，其中，所述用户界面显示来自网关204的关于组件的操作情况的信息，并且钻塔操作者可以与用户界面交互以决定动作的过程。在某些示例中，可控设备包括打印机(例如，3d打印机)，其可以打印更换或修理部件或组件以处理利用井组件识别的问题。

图2b是示出了使用训练数据集合以开发可以在图1的监测系统200中使用的示例检测、故障或预测模型的示例场景的示意处理图240。所述检测/故障/预测模型可以由监测系统200例如基于由图像传感器202独立于或结合组件的目视检查而捕获的图像馈送数据来使用。处理图240的允许边缘/雾计算系统确定或预测组件的故障的示例处理步骤依赖于组件(例如，钻头、钻管、套管、工具或其他井组件)的第一构建数据仓库，例如，如图2b所示的钻头数据仓库242a或钻管数据仓库242b。在一些情况下，通过根据国际钻井承包商协会(iadc)钝度分级系统的目视检查对钻头(例如，聚晶金刚石复合片钻头(pdc)和牙轮钻头)的磨损和破损进行分析。这个系统具有八个部分，其覆盖内部切割结构、外部切割结构、钝度特性、位置、轴承和密封、标准口径、其他钝度特性和拉动原因。钻管、套管和工具还可以通过目视检查以及其他非破坏性技术(例如，电磁、磁性颗粒、液体着色渗透剂和超声方法)来分析。根据需要，这些检查可以根据美国石油协会(api)推荐规程(rp)7g/2、ds-1volume3或ns-2标准。钻头、钻管、套管、工具或其他组件在它们是新的以及用过时由钻井钻塔上和仓库中的相机或其他图像传感器多次并且以不同的角度进行扫描，以构建运行前模型和运行后模型。所述模型通过训练算法进行磨损和破损分析，并与钻头的可视分析相关联，此外还对钻管、套管、工具或其他井组件使用电磁、磁性颗粒和超声测试方法。在这个初始训练阶段期间，评估各种技术假设并且建立规则或关键级别，以帮助选择最适合的机器学习算法。

基于相机的分析的结果与标准钻头、钻管、套管、工具或其他组件检测结果的相关性用于开发程序和验收标准，以使数据仓库中的钻头或其他组件具有公用标签。公用标签是数字量度，其利用用于组件的情况的指数来指示磨损和破损的百分比，例如，在0到10的范围内，其中0是优秀并且10是不可用。这个信息可以用作通过机器学习方法(例如，卷积神经网络(cnn))构建检测、故障和预测模型的训练集数据。公用标签也可以与诸如以下的钻井运行参数相联系：

i)地表和井下钻压(wob)；

ii)地表和井下扭矩；

iii)地表和井下钻进速率(rop)；

iv)地表和井下每分钟转数(rpm)；

v)地表和井下轴向/横向/扭转振动、冲击、钻头旋转和粘滑运动；

vi)已钻进的地层、岩石强度等；

vii)已钻进的井眼剖面；

viii)钻井流体密度/粘度/流变能力；

ix)送入/送出次数；

x)连接次数；

xi)钻井次数；以及

xii)随钻测量(mwd)和随钻录井(lwd)数据。

这些钻井运行参数可以用于识别隐含模式或数据和已检测到的数据模式、根本原因分析或两者中的相关性，例如，以揭示磨损或破损的具体原因和事件。已识别的数据模式可以用于获得疲劳概率并且预测井组件将来在井内运行时的故障时间。这个信息可以用于例如通过选择钻井参数以减少磨损和破损来优化钻塔上将来的钻井操作。

之前针对图2b描述的这些模型被加载进现场边缘网关204的计算系统的机器学习/人工智能模型。图2c是包括图像传感器202和边缘/雾网关204的示例监测系统200的示意图250。监测可以包括附加的图像传感器(例如，传感器202a、202b、…202n)。所述附加的传感器可以包括一个或多个附加的图像传感器、一个或多个音频传感器或另一传感器。提供井组件的示例检测、故障和预测模型的图2c的示意处理图250的示例场景可以在示例监测系统200的私有云252中执行。现场网关204可以以可通信的方式耦接到私有云252，其可以用于提供或存储由现场网关204获取的数据。云252可以用于存储大量的数据，例如，太字节的数据。可以在与现场网关204分离的云252中执行各种操作。例如，深度学习算法、机器学习算法、人工智能算法、大数据分析或这些的任意组合可以在云252中执行。在一些实施方式中，可以通过在私有云252上的这些操作中的任一个或多个来确定一个或多个优化参数，并且所述一个或多个优化参数可以发送到现场网关204以增强由现场网关204执行的操作和计算。在云252中执行的操作无需在钻塔本地发生。

边缘网关204可以包括：具有数据摄取模块的计算机系统，以从钻塔平台102上的图像传感器202获取数据。原始数据可以发送到处理层，在其中可以执行一个或多个处理操作。例如，所述处理层中的用于信号、视频或图像处理的处理操作可以包括模拟或数字信号处理、模式识别、边缘检测、小波变换处理、像素化处理、图像纹理处理、基于组件的方法连接处理、主成分分析、独立成分分析、基于描述子的方法、线性滤波、各向异性扩散操作、传统灰度分割、图像阈值处理方法或这些操作的任意组合。经处理的数据可以发送到网关204的分析模块，其中分析模块可以执行一个或多个分析操作。例如，分析模块中的分析操作可以包括机器学习算法或人工智能算法。这样的算法可以基于已开发的检测、故障和预测模型以获得井组件的情况。

现场网关204可以与钻塔系统100或别的地方上的组件通信并且致动所述组件。例如，示例示意图250包括连接到现场网关204的可动作的见解模块260。从现场边缘网关204获得的可动作的见解模块260的可动作的见解可以用于针对用于现场维护、现场生产、场外工厂中的制造处理、用于运输和物流的协调机构或这些的组合的致动、控制或触发的人工或自动干预。可动作的见解、储存器中的经处理的数据或两者还可以发送到用于大数据分析和深度学习、以及用于历史数据的存储的私有云252。检测、故障和预测模型可以定期地更新以在机器学习数据集中找到依赖性以及发现模式和见解。图像传感器202在钻井钻塔(例如，图1的示例钻塔系统100)上获取新的数据，并且根据希望或需要在仓库中用于修改、重训练和重测试。

图3a和图4a是图1的示例钻塔系统100的部分示意透视图，但是图3a将钻柱组件106示出为包括分离的具有公螺纹连接器302和母螺纹连接器304的钻柱连接300，并且图4a将钻塔串组件106示出为升高到井眼的外部并且在钻塔平台102上方显露钻头400。图3b和图3c是图3a的特写视图，并且图4b是图4a的钻头中可以使用的示例钻头402的多个视图的集合。图3a、图3b、图3c和图4a中的每一个还示出了旋转台306，钻柱组件106利用其来旋转。监测系统200可以被配置为检查和监测示例钻柱连接(包括公螺纹连接器302或母螺纹连接器304中的一个或两个)或示例钻头400，如前文所述。图3a-图3c示出包括作为螺纹连接并且被配置为彼此啮合的公螺纹连接器302和母螺纹连接器304的各种角度的示例钻柱连接300。在一些实施方式中，图3a-图3c可以表示图像传感器202可以捕获并且向网关204提供的示例视图。所述图像视图可以用于执行实时的连续图像和信号处理并且与人工智能、机器学习数据库中的检测/故障/预测模型进行比较，如图3b和图3c所示，以提取信息并且识别关于组件的完整性的异常或(存在的和潜在的)故障。在一些实施方式中，网关可以分析并确定关于组件的完整性的组件的故障模式。所述完整性因素可以例如根据此处以下项的描述而变化：

-钻管的完整性——对外部钻管壁的裂纹、凿孔、凹痕、坑磨损、破损、壁厚损失、腐蚀、冲蚀和外径标准口径进行定位。例如，钻管内壁可以通过紫外线(uv)相机来检查缺陷。

-钻管公螺纹连接和母螺纹连接的完整性——公螺纹和母螺纹中以及公螺纹和母螺纹的外壁中的裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损和腐蚀、皱裂和磨坏的螺纹。还可以检查公螺纹连接和母螺纹连接内壁的缺陷并且内径和外径标准口径可以通过例如紫外线(uv)相机测量。

-井底组件的完整性——加厚钻管和管箍、稳定器、交叉附件、钻孔器、钻头附件和井下马达中的裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损和腐蚀。

-天车、移动滑车、方钻杆、顶部驱动器、方钻杆软管和立管的完整性——裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损和腐蚀。

-钻井钻塔管线(线、绳)的完整性——通过监测与移动滑车移动的方向无关的钻井管线和死管线的张力和快管线中的张力来分析钻井时快管线和死管线的张力。此外，相机还可以用于观察绞车和死管线锚定器并且确保鼓轮和钢线轴根据期望操作。

-套管的完整性——当钢套管或衬管下放到井身中时，那么系统就可以分析套管接头、管箍盒定心器中的裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损和腐蚀。

来自图像传感器202的图像馈送还可以用于监测和分析形成或破坏钻管和套管连接的扭矩，并且对扭矩过大的螺纹做出预测，保持钻管、井底组件(bha)、套管接头、管箍和定心器的实时井下库存。

参考图4a和图4b，监测系统200可以基于历史数据、人工智能和机器学习模型将钻头400与检测/故障/预测模型402进行比较。此外，监测系统200可以分析钻头400的(当前的和将来的)故障，例如，钝度特性，例如，腐蚀、磨损或齿或刀具丢失、重师、丢失喷管和椎体、拉出喷管或区域自流、偏心磨损、磨圆的标准口径，钻头外侧磨损、齿或刀具有缺口或折断、椎体有裂纹或折断、结合故障、这些的组合或其他故障模式或缺陷。相机角度不是固定的并且可以是动态的，以使钻头可以从许多角度进行仔细检查。钻头还可以设置在动态移动的结构上，其允许相机可以从许多角度检查钻头。

如之前所述，监测系统200可以检查和监测多个不同的组件。例如，虽然图3a和图4a分别示出了监测系统检查钻管连接和钻头，但是监测系统200可以(代替或在钻管连接或钻头之外)检查套管、井口组件的组件或钻塔上的另一组件。在一些实施方式中，监测系统200被设置为处理示例钻塔系统100上的一个或多个或所有的井组件的检查。监测系统200可以包括存储与一个或多个或所有的井组件有关的信息的数据库，例如，以获得与井组件有关的各种信息，所述信息可以用于井组件的预测维护、故障评估或其他分析。监测系统可以实时更新这些组件的检查报告，并且可以基于已识别的操作情况来预测或检测组件何时需要维修(例如，磨损和破损情况)以及组件和工具的预期寿命。监测系统200可以基于监测系统200的这种预测检查和分析来减少或消除非计划的停产时间、延长维修周期和减少成本。在一些示例中，监测系统200，特别是网关204，可以访问、生成、提供、显示和以其他方式操纵与所检查的组件有关的关于以下的数据：累计磨损和破损、组件总停产时间、疲劳概率、检查报告重点、负载能力、最近维修日期、交付到存储仓库的时间或从存储仓库交付的时间、在仓库处的库存、类别和质量的分类、遇到的挑战、已钻井剖面、这些数据集合的组合或其他数据。

图5是可以由图1的监测系统200访问和使用的与井组件有关的信息的示意图。例如，图5示出了从之前结合图3a-图4b描述的操作获得的信息可以如何用于构建“钻管互联网”、“套管互联网”和“钻头互联网”模型以获得可以用于这些井组件的预测维护的各种信息。图5示出了特定于钻头、钻管和套管的信息，但是所述信息可以应用于其他井组件。通过实时地更新这些组件的检查报告，监测系统200可以基于磨损和破损情况预测或检测组件何时需要维修以及组件的预期寿命。这可以帮助减少甚至消除非计划的停产时间，其优化了维修周期并且减少了成本。在一些实施方式中，监测系统200可以扩展为对钻塔上的其他存货(例如，马达、发电机、引擎、泵、容器、离心机、钻管、阀或其他组件)执行预测维护，这是因为图像传感器202(例如，相机)可以容易地设置在钻塔系统100上若干个不同的位置处并且指向若干个不同的设备，并且它们也可以获取要进行处理的音频。监测系统200可以连接到包括制造、存储、运输和物流的库存和供应链管理，以使监测系统200可以提供用于实际上实时地执行主动处理钻塔系统上的井组件的故障或缺陷的选项。例如，图6a和图6b分别是示例智能工厂500和示例智能运输及物流中心600的系统图。监测系统200的网关204可以包括、连接到、传递信息、数据和指令或以其他方式参与信息、数据和指令的交换，以使智能工厂元件以及智能系统的传输和物流元件合理化(streamline)。这种合理化的信息交换和智能提供了钻塔系统(例如，钻塔系统100)、钻塔系统上的工具和组件、存储仓库和工厂、以及运输和逻辑装置之间的协同作用。

图6a的智能工厂500可以包括对3d打印、微机电系统(例如，柔性mems传感器和仪器)、智能封装、智能存货和存储、大规模生产、增强现实、高性能计算、先进材料或智能工厂的其他方面中的一项或多项的访问或与其之间的通信。通过包括这些技术的网络，仓库可以变成促进准时生产的智能工厂。来自钻井钻塔(例如，来自监测系统200)的检查报告可以利用诸如3d打印和先进材料之类的技术以根据需要制作组件、以优化性能或两者。这种基于使用的设计和制造可以导致在系统中操作的组件的设计并且将产品开发转变到跨学科的处理。所述制造处理可以连续改进，以使机器和产品更高效的给定短的交付时间。新的材料、工具和组件的结合可以在作为基于从钻塔系统馈送的信息的可扩展短距离奔跑(short-sprint)平台的工厂现场发生。来自钻塔系统100上的监测系统200的执行结果可以不断反馈到智能工厂500，以帮助生产以及对相关的部件、工具和组件做出任何修改，以提高它们的质量、提高效率和减少浪费。

图6b的智能运输及物流中心600可以包括对实时导航、货物和集装箱传感器、引擎和轮胎传感器、环境传感器、封装传感器(例如，智能、嵌入式封装中心)、相机、这些的组合或其他传感器的访问或与其通信。

管理包括陆运、海运和空运的运输载具可以使用各种技术，以促进组件进出钻塔系统100和智能工厂500的流动、以及优化智能工厂500。这些技术包括实时导航、相机、自动驾驶车辆技术、驾驶员行为分析、(例如，温度、湿度、负载和其他特性、用于监测集装箱和货物的、用于监测轮胎压力的压力)传感器，基于引擎传感器和用于监测天气模式的环境传感器的与使用和情况有关的实时维护报告。钻塔系统100和智能工厂500可以访问与工具和组件的位置有关的实时信息、以及工具和组件的任何过渡时间，因此可以规划和优化钻塔系统100上的操作和智能工厂500中的制造过程。此外，可以在运输期间对组件的损坏或不合规性进行监测和跟踪，并且可以在组件到达其预定目的地以前被处理，这可以节省大量的非生产性停机时间。

图7a是以可通信的方式耦接到私有云702的图1的监测系统200的示例系统图700。系统图700示出了如何将借助在钻塔系统100处的监控系统200的经由传感器202和边缘网关204的检查和预测维护分析发送到私有云702。监测系统200包括智能相机和边缘/雾计算，以执行钻井钻塔上的许多工具、组件、仪器或机器的预测维护，其中监控系统200改善了响应时间以提高效率和提高产量，同时也提高了云的安全性。例如，监测系统200在本地执行基本上大部分的计算和分析，并且将分段、截取或以其他方式进行限制的信息提供给云。分为若干层的标准协议确保传感器和设备、网关和致动器能够通过发送和接收数据进行通信。这些层包括传输/会话、数据、网络路由/封装、应用和数据链路。应识别使用无线技术的风险，并且可以使用反病毒软件和防火墙作为用于保护数据的安全措施。由智能传感器(图像传感器202)获取的原始数据由边缘/雾计算(网关204)预处理、过滤并重构成有用的信息，然后在可视分析仪表板中呈现给钻塔系统(钻塔系统100)的操作者，其可以示出特定的问题和解决方案选项。然后操作者可以干预，以手动执行特定的任务、触发致动器或使监控系统200自动执行动作以解决问题。然后数据可以由甚小孔径终端(vsat)或蜂窝标准技术(例如，lte)发送到用作内部企业中央数据中心的私有云702。云702的安全、访问和隐私框架由内部策略和程序定义，其可以与在钻塔系统100处的监控系统200相同。虽然边缘/雾计算快速地处理数据并且执行决定，但是私有云702可以用于存储历史数据，并且还可以执行大规模深度学习和大数据分析。图6a的智能工厂500和图6b的智能运输/物流中心600也可以连接到具有变化的安全访问级别的私有云702。

图7b是示出用于使用监测系统、智能工厂和智能运输及物流中心——例如，图1-图9的监测系统200、智能工厂500和智能运输及物流中心600——确定和处理钻塔系统(例如，图1的钻塔系统100)的组件的组件故障或预测组件故障的示例场景的示例系统图710。系统图710示出了用于组件故障或预测故障的场景的选项、以及监测系统如何在制造/存储和运输/管理价值链上工作，以实现增强的可见性并且更好地控制制造、存储和运输/物流过程以及更好的任务自动化。例如，当监测系统200确定预测到组件以特定概率故障时，钻塔系统100上的监测系统200就可以访问在智能工厂500处的实时库存。智能工厂500可以检查库存以获得故障组件的可获得性。如果组件不可获得，则工厂可以使用诸如3d打印之类的技术来制造组件，并且可以通过查看来自监测系统200的组件故障报告来优化制造。优化可以结合诸如先进材料之类的技术来执行，并且所制造的组件可以通过诸如高性能计算和增强现实之类的技术针对在钻塔系统100处的真实情况下的使用进行模拟。处理的流程可以实时连接到钻塔系统100，因此如果需要，则钻塔人员可以在处理的任意阶段对正在制作的组件做出改变。在一些示例中，钻塔人员可以基于经由监测系统200的实时报告、根据钻塔系统100上的操作在任意时间请求添加任意组件，并且可以自动更新库存。智能运输及物流中心600，其也可以与钻塔系统100和智能工厂500连接，可以检查新的组件负载需求，并且检查载具库存，以了解将组件运输到钻塔系统100的车辆的可用性，并且检查位置和交付组件所花费的时间。可以执行类似的计算以检查车辆的可用性，以从钻塔系统100中接收故障的组件。与组件有关的这个信息可以优化组件的接收和交付，并且实现了组件的实时跟踪。这种相互关联的系统可以实现实时组件跟踪、远程库存水平监测、自动报告在钻井系统上使用的组件的检查和维护状态或这些的组合。由监测系统200对钻塔系统执行的预测维护提供了灵活、适应性强和流畅的操作流程，这是因为有监测系统200执行的智能分析可以在故障发生之前识别故障，并且减少钻塔系统100上的非计划的停机时间，降低了制造、库存和运输/物流成本，并且减少了资本需求。

图8是例如由示例钻塔系统100上的示例监测系统200执行的用于基于图像检查钻井钻塔系统上的设备的示例方法800的流程图。为了表述的清楚，以下描述总体上在本说明书的其他附图中的组件的背景中描述方法800。然而，应理解，方法800在适当时可以例如由任意合适的系统、环境、软件、硬件，或系统、环境、软件和硬件的合适的组合来执行。在一些实施方式中，方法800的各个步骤可以并行、组合、循环或以任意顺序运行。

利用数据层进行启动，在步骤802处，监测系统200从图像传感器202接收钻塔系统100上的组件的图像流、视频流或这些的组合。在步骤804处，由现场边缘网关204处理井组件的图像/视频流。在步骤806处，监测系统200基于由现场边缘网关204可访问的检测/故障/预测模型访问数据分析。例如，检测/故障/预测模型可以存储在以可通信的方式连接到边缘网关204或其他地方的私有云上。在步骤808处，监测系统200建立组件的磨损和破损情况，并且做出减轻或防止组件的问题的预测。在步骤810处，监测系统200，特别是边缘网关204，指示针对现场、场外或现场和场外生产过程和载具管理的致动或控制的人工或自动干预。

图9是例如由示例钻塔系统100上的示例监测系统200执行的用于监测钻塔系统的示例方法900的流程图。为了表述的清楚，以下描述总体上在本说明书的其他附图的背景中描述方法900。然而，应理解，方法900在适当时可以例如由任意合适的系统、环境、软件、硬件，或系统、环境、软件和硬件的合适的组合来执行。在一些实施方式中，方法900的各个步骤可以并行、组合、循环或以任意顺序运行。

在步骤902处，设置在钻塔附近的图像传感器捕获送入井的钻柱的组件的图像流。所述钻柱组件可以包括钻管、钻头、钻具接头、套管或钻塔系统上的另一组件。所述钻塔系统可以包括多于一个的图像传感器以捕获组件的图像流。

在步骤904处，以可通信的方式耦接到所述图像传感器的现场边缘网关基于已捕获的图像流来识别钻柱组件的操作参数。所述操作参数可以包括所述钻柱组件的完整性。在步骤906处，现场边缘网关基于图像流和操作参数生成所述钻柱组件的操作情况。所述组件的操作情况可以包括确定所述钻柱组件的特征的故障类型，其中所述故障类型包括裂纹、凿孔、凹痕、坑、磨损、破损、腐蚀、这些的组合或钻柱组件的特征的另一故障类型。

在步骤908处，现场边缘网关确定已生成的操作情况满足所述钻柱组件的故障阈值。在步骤910处，响应于确定所述钻柱组件的所述操作情况满足所述故障阈值，现场边缘网关发送信号以驱动可控设备。所述可控设备可以包括用于与钻塔操作者交互的用户界面，并且所述网关可以在用户界面上显示钻柱组件的检查报告或其他有关信息。在一些实施方式中，发送信号以驱动可控设备包括提示用于钻柱组件的更换部件的订单。在一些情况下，可控设备包括打印机，并且网关204可以提示打印机制造用于钻柱组件的更换部件。

图10是根据本公开的一些实施方式的可以用于提供与所描述的算法、方法、功能、处理、流程相关联的计算功能和本公开中所描述的过程的示例计算机系统1000的框图。在一些实施方式中，现场边缘网关204可以是计算机系统1000，包括计算机系统1000或包括计算机系统1000的部件，例如，计算机系统1000的可以在钻塔系统上本地设置的用于边缘/雾计算的部分。在一些实施方式中，现场边缘网关204可以与计算机系统1000通信。

所示出的计算机1002旨在包括任意计算设备(例如，服务器、台式计算机、嵌入式计算机、膝上型/笔记本计算机、无线数据端口、智能电话、个人数字助理(pda)、平板计算设备)或这些设备内的一个或多个处理器(包括物理示例、虚拟实例或两者)。计算机1002可以包括输入设备，例如，可以接受用户信息的键区、键盘和触摸屏。此外，计算机1002可以包括可以传递与计算机1002的操作相关联的信息的输出设备。所述信息可以包括数字数据、可视数据、音频信息或信息的组合。所述信息可以在图形用户界面(uj)(或gui)中呈现。在一些实施方式中，所述输入和输出包括显示端口(例如，dvi-i+2x显示端口)、usb3.0、gbe端口、独立di/o、sata-iii(6.0gb/s)端口、mpcie插槽、这些的组合或其他端口。在边缘网关的实例中，计算机1002可以包括智能嵌入式管理代理(sema)(例如，内置adlinksema2.2)和视频同步技术(例如，由adlinkmsdk+支持的快速同步视频技术)。在一些示例中，计算机1002可以包括adlink的基于mxe-5400系列处理器的无风扇嵌入式计算机，但是计算机1002可以采用其他形式或包括其他组件。

计算机1002可以用作用于执行本公开中描述的主题的计算机系统的客户端、网络组件、服务器、数据库、持久性装置(persistency)或组件的角色。所示出的计算机1002以可通信的方式与网络1030耦合。在一些实施方式中，计算机1002的一个或多个组件可以被配置为在包括基于云计算的环境、本地环境、全局环境、或环境的组合在内的不同的环境中操作。

在高层，计算机1002是可操作地接收、发送、处理、存储或管理与所描述的主题相关联的数据和信息的电子计算设备。根据一些实施方式，计算机1002还可以包括或以可通信的方式耦接到应用服务器、电子邮件服务器、web服务器、缓存服务器、流传输数据服务器或服务器的组合。

计算机1002可以通过网络1030从(例如，在另一计算机1002上执行的)客户端应用接收请求。计算机1002可以通过使用软件应用处理接收到的请求而对接收到的请求做出响应。还可以从内部用户(例如，从命令控制台)、外部(或第三)方、自动化应用、实体、个人、系统和计算机向计算机1002发送请求。

计算机1002的组件中的每个组件可以使用系统总线通信。在一些实施方式中，计算机1002的任意或所有组件(包括硬件或软件组件)可以通过系统总线或接口1004(或两者的组合)彼此进行接口交互。接口可以使用应用编程接口(api)、服务层或api和服务层的组合。api可以包括用于例程、数据结构和对象类的规范。api可以不依赖于计算机语言或依赖于计算机语言。api可以指完整接口、单个功能或api的集合。

服务层可以向计算机1002或以可通信的方式耦接到计算机1002的其他组件(无论是否被示出)提供软件服务。计算机1002的功能对于使用该服务层的所有服务消费者可以是可访问的。软件服务(例如，由服务层提供的软件服务)可以通过已定义的接口提供可重用的、已定义的功能。例如，接口可以是以java、c++或以可扩展标记语言(xml)格式提供数据的语言所编写的软件。虽然被示出为计算机1002的集成组件，但是在备选实施方式中，api或服务层相对于计算机1002的其他组件或以可通信的方式耦接到计算机1002的其他组件可以是独立的组件。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，api或服务层的任意或所有部分可以被实现为另一软件模块、企业应用或硬件模块的子模块或副模块。

计算机1002可以包括接口1004。虽然在图10中被示出为单个接口1004，但是可以根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能来使用两个或更多个接口1004。接口1004可以被计算机1002用于与被连接到分布式环境中的(无论是否被示出的)网络1030的其他系统通信。通常，接口1004可以包括以软件或硬件(或软件和硬件的组合)编码的逻辑或使用其来实现，并且可操作地与网络1030通信。更具体地，接口1004可以包括支持与通信相关联的一个或多个通信协议的软件。因此，网络1030或接口的硬件可以可操作地在所示出的计算机1002的内部或外部传递物理信号。

计算机1002包括处理器1005。虽然在图10中被示出为单个存储器1005，但是可以根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，来使用两个或更多个存储器1005。通常，处理器1005可以执行指令并且可以操纵数据以执行计算机1002的操作，包括使用如本公开中所描述的算法、方法、功能、处理、流程和过程的操作。

计算机1002还可以包括数据库1006，其可以为计算机1002和连接到网络1030的(无论是否被示出的)其他组件保存数据。例如，数据库1006可以是存储与本公开一致的数据的内部存储器(in-memory)或常规数据库。在一些实施方式中，根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，数据库1006可以是两个或更多个不同数据库类型的组合(例如，混合的内部存储器和常规数据库)。虽然在图10中被示出为单个数据库1006，但是根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，可以使用(相同的或组合的类型的)两个或更多个数据库。虽然数据库1006被示出为计算机1002的集成组件，但是在备选实施方式中，数据库1006可以在计算机1002的外部。

计算机1002还包括存储器1007，其可以为计算机1002或连接到网络1030(无论是否被示出)的组件的组合保存数据。存储器1007可以存储与本公开一致的任意数据。在一些实施方式中，根据计算机1002的特定需求、需要或特定实现和所描述的功能，存储器1007可以是两个或更多个不同类型的存储器的组合(例如，半导体和磁储存器的组合)。虽然在图10中被示出为单个存储器1007，但是根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现和所描述的功能，可以使用(相同的、不同的或组合的类型的)两个或更多个存储器1007。虽然存储器1007被示出为计算机1002的集成组件，但是在备选实施方式中，存储器1007可以在计算机1002的外部。

应用可以是提供根据计算机1002的特定需求、希望或特定实现的功能和所描述的功能的算法软件引擎。例如，应用可以用作一个或多个组件、模块或应用。多个应用可以在计算机1002上实现。每个应用可以在计算机1002内部或外部。

计算机1002还可以包括电源1014。电源1014可以包括可以被配置为用户或非用户可更换的可再充电或不可再充电电池。在一些实施方式中，电源1014可以包括电力转换或管理电路(包括再充电、备用或电力管理功能)。在一些实施方式中，电源1014可以包括电源插头，以允许计算机1002插入墙上插座或电源以例如为计算机1002供电或为可再充电电池充电。

可以存在与包括计算机1002的计算机系统相关联或在其外部的任意数量的计算机1002，使每个计算机1002通过网络1030进行通信。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，术语“客户端”、“用户”和其他适当的术语可以适当地互换使用。此外，本公开考虑许多用户可以使用一个计算机1002和一个用户可以使用多个计算机1002。

在本说明书中描述的主题和功能操作的实施方式可以在数字电子电路中、在被有形地实现的计算机软件或固件中、在计算机硬件中实现，包括在本说明书中所公开的结构及其结构等同物、或它们中的一个或更多个的组合中实现。所描述的主题的软件实现可以被实现为一个或多个计算机程序。每个计算机程序可以包括在有形非暂时性计算机可读计算机存储介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，所述计算机程序用于由数据处理装置执行或者用于控制数据处理装置的操作。备选地或附加地，所述程序指令可以在人工生成的传播信号中/上编码。所述示例、所述信号可以是机器生成的电、光或电磁信号，生成所述信号以对信息进行编码以传输到合适的接收机装置，以供数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或计算机存储介质的组合。

术语“数据处理装置”、“计算机”和“电子计算机设备”(或本领域普通技术人员理解的等同术语)指数据处理硬件。例如，数据处理装置可以涵盖用于处理数据的所有类型的装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机或多处理器或计算机。所述装置还可以包括专用逻辑电路，包括例如中央处理单元(cpu)、现场可编程门阵列(fpga)或专用集成电路(asic)。在一些实施方式中，数据处理装置或专用逻辑电路(或数据处理装置或专用逻辑电路的组合)可以基于硬件或基于软件(或是基于硬件和基于软件的组合)。所述装置可以可选地包括为计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或执行环境的组合的代码。本公开考虑带有或不带有传统操作系统(例如，linux、unix、windows、macos、android或ios)的数据处理设备的使用。

计算机程序，其还可以被称为或被描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码，可以以任意形式的编程语言来编写。编程语言可以包括例如编译语言、解释语言、声明语言或过程语言。所述程序可以以用于在计算环境中使用的任意形式部署，包括作为单独的程序、模块、组件、子程序或单元。计算机程序可以但无需与文件系统中的文件相对应。程序可以被存储在保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中、或者存储在存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的多个协同文件中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或者在通过通信网络互联的例如位于一个站点或分布在多个站点的多个计算机上执行。虽然各图中所示出的程序的部分可以被示出为通过各种对象、方法或处理实现各个特征和功能的各个模块，但是所述程序可以替代地包括多个次级模块、第三方服务、组件和库。相反，不同组件的特征和功能在适当时可以被组合到单个组件。可以统计地、动态地或统计且动态地确定用于进行计算确定的阈值。

本说明书中描述的方法、处理或逻辑流可以由一个或多个可编程计算机来执行，所述一个或多个可编程计算机执行一个或多个计算机程序，以通过操作输入数据并且生成输出来执行功能。所述方法、处理或逻辑流也可以由专用逻辑电路(例如，cpu、fpga或asic)来执行，并且所述装置也可以被实现为专用逻辑电路(例如，cpu、fpga或asic)。

适于计算机程序的执行的计算机可以基于通用处理器和专用微处理器以及其他类型的cpu中的一种或多种。计算机的元件是用于执行指令的cpu和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，cpu可以从存储器接收指令和数据并向存储器写入数据。计算机还可以包括或可操作地耦接到用于存储数据的一个或多个大容量储存器设备。在一些实施方式中，计算机可以从包括例如磁、磁光盘或光盘的大容量储存器设备接收数据并且向其传输数据。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如，移动电话、个人数字助理(pda)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(gps)接收器或便携式储存器设备(例如，通用串行总线(usb)闪存驱动器)。

适于存储计算机程序指令和数据的(适当的暂时性或非暂时性的)计算机可读介质可以包括所有形式的永久/非永久和易失性/非易失性存储器、介质和存储器设备。计算机可读介质可以包括例如半导体存储器设备，例如，随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、相变存储器(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)和闪存设备。计算机可读介质还可以包括例如磁设备，例如，磁带、盒式存储器、磁带盒和内部/可移动盘。计算机可读介质还可以包括磁光盘和光存储器设备及技术，包括例如数字视频盘(dvd)、cd-rom、dvd+/-r、dvd-ram、dvd-rom、hd-dvd和bluray。存储器可以存储各种对象或数据，包括：高速缓存器、类(class)、框架、应用、模块、备份数据、作业、web页、web页模板、数据结构、数据库表、储库和动态信息。存储器中存储的对象和数据的类型可以包括参数、变量、算法、指令、规则、约束和引用。此外，存储器还可以包括日志、策略、安全或访问数据和报告文件。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或者并入到专用逻辑电路中。

本公开中所描述的主题的实施方式可以在具有用于提供(包括对用户显示信息(和从用户接收输入)的)与用户的交互的显示设备的计算机上实现。显示设备的类型可以包括例如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)和等离子监视器。显示设备可以包括键盘和指示设备，包括例如鼠标、轨迹球或轨迹板。还可以通过使用触摸屏(例如，具有压敏性的平板计算机表面或使用电容或电感测的多点触摸屏)向计算机提供用户输入。其他类型的设备可以用于提供与用户的交互，包括接收用户反馈，包括例如感觉反馈，包括可视反馈、听觉反馈或触觉反馈。可以以声音、语音或触觉输入的形式接收来自用户的输入。此外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文档或者从该设备接收文档来与用户交互。例如，计算机可以响应于从用户客户端设备上的web浏览器接收到的请求而向所述web浏览器发送网页。

术语“图形用户界面”或gui可以以单数或复数形式使用，以描述一个或更多个图形用户界面以及特定图形用户界面的每一次显示。因此，gui可以表示任意图形用户界面，包括但不限于web浏览器、触摸屏或处理信息并且有效地向用户呈现信息结果的命令行界面(cli)。通常，gui可以包括多个用户界面(ui)元素，其中一些或全部与web浏览器相关联，例如，交互式字段、下拉列表和按钮。这些和其他ui元素可以与web浏览器的功能相关或表示web浏览器的功能。

本说明书中所描述的主题的实施方式可以在包括后端组件(例如，作为数据服务器)或包括中间件组件(例如，应用服务器)的计算系统中实现。此外，计算系统可以包括前端组件，例如，具有用户可以通过其与计算机交互的图形用户界面或web浏览器中的一个或两者的客户端计算机。系统的组件可以在通信网络中通过有线或无线数字数据通信(或数据通信的组合)的介质或任意形式互相连接。通信网络的示例包括局域网(lan)、无线接入网(ran)、城域网(man)、广域网(wan)、全球微波接入互操作性(wimax)、无线局域网(wlan)(例如，使用802.11a/b/g/n或802.20或协议的组合)、互联网的全部或一部分、或一个或多个位置处的任意其他通信系统(或通信网络的组合)。网络可以在网络地址之间传输例如互联网协议(ip)分组、帧中继帧、异步传输模式(atm)单元、语音、视频、数据或通信类型的组合。

所述计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般可以彼此远离并且通常可以通过通信网络交互。客户端和服务器的关系可以通过在相应计算机上运行并且具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。

集群文件系统可以是可从多个服务器访问的用于读取和更新的任意文件系统类型。因为交换文件系统的锁定可以在应用层实现，所以可以不需要锁定或一致性跟踪。此外，unicode数据文件与非unicode数据文件可以不同。

虽然本说明书包含许多特定的实现细节，然而这些细节不应被解释为对可以要求保护的范围上的限制，而是作为可以专用于特定实施方式的特征的描述。在分离的实施方式的上下文中在本说明书中描述的特定特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中分开地或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然可能将之前描述的特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此保护，但是在一些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以指子组合或子组合的变化。

已经描述了本主题的特定实施方式。对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的实施方式的其他实现、改变和置换在下文的权利要求的范围内。虽然在附图或权利要求中以特定顺序描述了操作，但这不应被理解为：为了获得期望的结果，要求按所示出的特定顺序或按相继的顺序来执行这些操作，或者要求执行所有所示出的操作(一些操作可以被认为是可选的)。在某些情况下，多任务或并行处理(或者多任务和并行处理的组合)可能是有利的并且在认为适当时被执行。

此外，在前述实施方式中的各种系统模块和组件的分离或集成不应被理解为在所有实施方式中需要这样的分离或集成，并且应理解，所描述的程序组件和系统一般可以一起集成在单个软件产品中或封装成多个软件产品。

因此，前述示例实施方式不限定或限制本公开。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以存在其他改变、替换和改变。

此外，任何要求保护的实施方式被认为是适用于至少一种计算机实现的方法；存储用于执行计算机实现的方法的计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质；以及计算机系统，该系统包括与硬件处理器可互操作地耦接的计算机存储器，所述硬件处理器被配置为执行计算机实现的方法或存储在非暂时性计算机可读介质上的指令。