油田输送管道的电热带温度智能监测系统的制作方法

本发明涉及油田输油管道监测领域，具体涉及油田输送管道的电热带温度智能监测系统。

背景技术：

在油田作业过程中，输油管线的温度对原油的输运非常重要，当面对严寒天气时，原油液体会发生结冻等现象造成管线的堵塞，影响生产进度，因此对包裹在管线外层的电热带温度的实时监测显得尤为重要。

目前，大多数油田电热带温度监测由工作人员去现场勘查监测，不但耗费人力，浪费时间，而且对油田的生产效率造成了一定程度的影响。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供油田输送管道的电热带温度智能监测系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了油田输送管道的电热带温度智能监测系统，包括依次通信连接的无线传感器网络感知装置、通信设备和远程监测中心；所述无线传感器网络感知装置包括汇聚节点和多个传感器节点，汇聚节点和多个传感器节点通过自组织方式构成一个采集和传送油田输油管道的电热带温度数据的无线传感器网络；传感器节点采集的电热带温度数据由汇聚节点传送到通信设备，进而由通信设备将接收到的电热带温度数据传送到远程监测中心加以集中处理、存储和显示，以及在电热带温度数据超过设定的安全阈值时进行报警。

优选地，所述的远程监测中心包括收发模块、处理模块、存储模块和显示模块，所述处理模块电连接收发模块、存储模块和显示模块。

优选地，所述的远程监测中心还包括与处理模块通信连接的报警模块。

优选地，所述的报警模块包括与预设用户终端连接的报警信息发送单元。

本发明的有益效果为：以无线传感器网络技术为基础，实现对油田输油管道的电热带温度的远程实时监测，使得能够在恶劣环境下实现对电热带温度数据的自动采集，及时将现场情况反映给工作人员，以保障油田作业的稳定运行。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明一个示例性实施例的油田输送管道的电热带温度智能监测系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的远程监测中心的结构示意框图。

附图标记：

无线传感器网络感知装置1、通信设备2、远程监测中心3、报警模块4、收发模块10、处理模块12、存储模块14、显示模块16。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供的油田输送管道的电热带温度智能监测系统，包括依次通信连接的无线传感器网络感知装置1、通信设备2和远程监测中心3；所述无线传感器网络感知装置1包括汇聚节点和多个传感器节点，汇聚节点和多个传感器节点通过自组织方式构成一个采集和传送油田输油管道的电热带温度数据的无线传感器网络；传感器节点采集的电热带温度数据由汇聚节点传送到通信设备2，进而由通信设备2将接收到的电热带温度数据传送到远程监测中心3加以集中处理、存储和显示，以及在电热带温度数据超过设定的安全阈值时进行报警。

传感器节点包括传感模块和通信模块，其中传感模块类型有：倾角传感模块、液位传感模块、位移传感模块以及加速度传感模块。

在一种能够实施的方式中，如图2所示，所述的远程监测中心3包括收发模块10、处理模块12、存储模块14、显示模块16，所述处理模块12电连接收发模块10、存储模块14和显示模块。

其中，所述的收发模块10可接收通信设备2传送的电热带温度数据，并把电热带温度数据发送至处理模块12；

所述的处理模块12用于对电热带温度数据进行处理，将电热带温度数据与其存储模块14中存储的对应标准阈值进行比较分析，输出分析结果；

所述的存储模块14主要用于存储电热带温度数据、标准阈值；

所述的显示模块16用于显示电热带温度数据以及处理模块12的分析结果。

其中，远程监测中心3还包括与处理模块12通信连接的报警模块4。所述的报警模块4在电热带温度数据为异常时启动报警。在一种能够实施的方式中，所述的报警模块4包括与预设用户终端连接的报警信息发送单元。

在一种能够实施的方式中，所述的处理模块12在电热带温度数据超出其存储模块14中存储的对应标准阈值时输出该电热带温度数据为异常的分析结果。

本发明上述实施例中，以无线传感器网络技术为基础，实现对油田输油管道的电热带温度的远程实时监测，使得能够在恶劣环境下实现对电热带温度数据的自动采集，及时将现场情况反映给工作人员，以保障油田作业的稳定运行。

在一个实施例中，传感器节点采集电热带温度数据后，将采集的电热带温度数据传递至汇聚节点，包括：

(1)传感器节点与汇聚节点的距离不超过预设的距离下限smin时，传感器节点直接将采集的电热带温度数据传递至汇聚节点；

(2)传感器节点与汇聚节点的距离超过预设的距离下限smin时，传感器节点将采集的电热带温度数据通过多跳的形式传递至汇聚节点。

在一种优选实施的方式中，各传感器节点通过交换信息获取邻居节点标识及位置信息，其中定义在传感器节点传输范围内的其他传感器节点为其邻居节点；传感器节点将采集的电热带温度数据通过多跳的形式传递至汇聚节点，包括：

(1)设定采集电热带温度数据的传感器节点为源节点，源节点确定其到汇聚节点的传输总跳数x：

式中，si，o为源节点i到汇聚节点的距离，sa，o为网络中第a个传感器节点到汇聚节点的距离，h为网络中的传感器节点数量，为取整函数，表示对进行取整；

(2)源节点生成数据包，数据包包括该源节点的标识、电热带温度数据包以及跳数计数器，该跳数计数器的初始值为源节点确定的传输总跳数，该电热带温度数据包包括源节点所采集的电热带温度数据；

(3)源节点在其邻居节点中随机选择一个邻居节点作为该跳的目的节点，将数据包发送至该跳的目的节点；

(4)目的节点接收到数据包后，更新该数据包，包括：将数据包中的跳数计数器的值减一，并将自身采集的电热带温度数据存入数据包中的电热带温度数据包；

(5)将目的节点作为下一跳的源节点，重复(3)、(4)，直至目的节点接收到的数据包中的跳数计数器的值为1；接收到的数据包中的跳数计数器的值为1的目的节点，将自身采集的电热带温度数据存入数据包中的电热带温度数据包后，将电热带温度数据包直接发送至汇聚节点。

本实施例提出了传感器节点将采集的电热带温度数据通过多跳的形式传递至汇聚节点的路由机制，该路由机制根据源节点到汇聚节点的距离确定传输电热带温度数据的传输总跳数，并基于随机游走的方式确定下一跳的目的节点。通过该路由机制进行电热带温度数据的多跳传输，简单便捷，并且能够限制传输路径的长度，避免因随机游走的方式导致路径过长而带来无谓的能量消耗，节约油田输送管道的电热带温度智能监测系统的数据采集成本。

在一种能够实现的方式中，若源节点与该目的节点的距离不超过协作距离下限sk-min时，源节点直接将数据包发送至该跳的目的节点；若源节点与该目的节点的距离超过协作距离下限sk-min时，源节点比较直接传输数据包方式的能耗和协作传输数据包方式的能耗，若直接传输数据包方式的能耗最低，源节点直接将数据包发送至该跳的目的节点，否则采用协作传输数据包方式将数据包发送至该跳的目的节点。

其中，源节点将数据包发送至该跳的目的节点时，按照下列公式计算协作距离下限sk-min：

式中，u为监测区域面积，h为网络中的传感器节点数量，c为源节点的传输半径；

本实施例设定了源节点传输数据包至目的节点的具体传输机制，其中将源节点到目的节点的距离与协作距离下限进行比较，当距离高于协作距离下限时比较直接传输数据包方式的能耗和协作传输数据包方式的能耗，并始终选择能耗最低的传输模式进行数据包的传输。本实施例相对于通过单一传输模式进行数据包传输的方式，更能够保障数据包传输的可靠性，而相对于只通过协作传输模式进行数据包传输的方式，由于始终选择能耗最低的传输模式进行数据包的传输，能够进一步降低电热带温度数据传输的能耗；本实施例进一步地给出了协作距离下限的计算公式，相对于主观地预设阈值的方式，协作距离下限的确定更加贴近实际情况。

在一种能够实现的方式中，源节点在获取邻居节点标识及位置信息后，计算各邻居节点的权值，并按照权值由大到小的顺序对各邻居节点列表进行排序，构建邻居节点列表；

源节点采用协作传输数据包方式将数据包发送至该跳的目的节点，具体执行：源节点向邻居节点列表的前3个邻居节点广播协作消息，该前3个邻居节点收到协作消息后向源节点反馈协作确认消息，源节点选择最先反馈协作确认消息的邻居节点作为协作节点，将数据包发送至该协作节点，由该协作节点将数据包发送至该跳的目的节点；其中权值的计算公式为：

式中，pij为源节点i的第j个邻居节点的权值，gj为所述第j个邻居节点的当前剩余能量，gmin为预设最小能量值，si，j为源节点i与其第j个邻居节点的距离，q1为预设的能量权重因子，q2为预设的距离权重因子。

本实施例设定了邻居节点的权值计算公式，由该计算公式可知，剩余能量越多、位置优势越大的邻居节点具有更大的权值。源节点事先按照权值从大到小的顺序对各邻居节点进行排列，避免在传输电热带温度数据阶段进行权值的计算而浪费时间；本实施例中，源节点向邻居节点列表的前3个邻居节点广播协作消息，该前3个邻居节点收到协作消息后向源节点反馈协作确认消息，源节点选择最先反馈协作确认消息的邻居节点作为协作节点，将数据包发送至该协作节点，能够有效保障选出的协作节点可靠完成协作传输电热带温度数据的任务，且相对于随机选择协作节点的方式，更有益于节省协作传输电热带温度数据的能耗。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。