基于无线传感器网络的油井监测系统组网的研究与实现

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1、山东大学硕士学位论文基于无线传感器网络的油井监测系统组网的研究与实现姓名：刘林申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：贾磊20080418山东大学硕士学位论文摘要无线传感器网络(WSN)技术是一种新型的网络通信技术。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术、分布式信息处理技术、微电子制造技术和软件编程技术等，能够实时感知、采集、传输和处理网络监控区域内各种环境或监测对象的信息，具有成本低、功耗小、机动性好、易实现的特点，在工业、环境、太空、智能家居、军事等众多领域具有巨大的应用价值。目前，在油田生产过程中存在原油被盗、管道泄露、油

2、井产量突然变化、突然停井等问题，若发现不及时，将造成国家巨大财产损失，污染和破坏当地生态环境，甚至会引起火灾、爆炸等重大安全事故。油田科研人员经多年研究发现，管道漏油或油田停井时管道的压力和温度会有规律的变化，并在此基础上探索出了一套通过专利阀门根据输油管道压力、温度的变化去判断上述故障的理论。但仅靠人工实施成本高、效率低难以满足工业需要，因此迫切需要一种可靠、有效的监测解决方案。本课题结合这套检测理论，通过对胜利油田东辛采油厂实地考察，设计了一套基于无线传感器网络技术的低成本、低功耗的采油现场实时监测报警网络系统。该网络系统用于实现采油现场油井

3、和输油管道的实时监测，能够及时检测和监控管道泄露、油田停井等现象，可有效减少财产损失、环境污染，防范安全事故的发生。同时该网络系统还能够检测采油井的产油趋势，为企业管理人员制定生产经营政策提供依据，有利于提高企业的管理水平。本课题对无线传感器网络监控系统的搭建、运行进行了详细的研究、设计。网络系统由传感器节点、汇聚节点和管理节点组成，分两级搭建，实现了数据采集，数据通信和数据处理功能。采用了无线传感器网络服务质量(QoS)技术，进行了信道侦测、信道迁移的抗干扰设计。同时对传感器节点的硬件和软件进行了低功耗设计，保证传感器网络具有较长的生命周期。汇

4、聚节点利用操作系统的设计思想，任务之间相互协调配合实现了汇聚节点的参数设置、协议转换、数据转发、数据备份和系统报警功能，提高了网络系统的稳定性、可靠性和扩展性。通过管理节点和数据库服务器管理软件实现了数据存储、处理和分析。该网络系统中传感器节点采用电池供电，具有体积小，安装方便，防破坏能力强等特点。通信网络采用免费使用的ISM频段，无需布线，具有成本低、施工简单、维护方便。山东大学硕士学位论文最后，为实现设计系统在采油现场的应用，利用两个搭建的测试网络对系统运行进行多次了测试，并对采集数据进行量化分析。检测数据表明该系统实现了输油管路的状态的检测

5、和监控，进一步验证了该设计满足采油现场的监测需求。关键词：无线传感器网络；油井监控；QoS技术：信道迁移山东大学硕士学位论文ABSTRACTWirelesssensornetwork(wsN3isanewkindofnetworktechnologyforcommunication．Itachievestheintegrationofmanytechnologies，forexample，sensortechnology,embeddedcomputertechnology,communicationtechnology,distributedi

6、nformationprocessingtechnology,micro—electronicmanufacturetechnologyandsoftwareprogrammingtechnology．ItCanmonitor,collect，transferandprocessthereal—timeinformationoftheobjectandenvironmentintheareacoveredbythenetwork．Wirelesssensornetworkhasthecharacteristicsoflowcost，lowpowe

7、randhi曲mobility,andiseasytoimplement．SoitCanbeappliedinmanyareassuchasindustry,environment，aerospace，intelligenthouse，military,andSOon．AsSOfar,manyproblemswidelyoccurinoilproducing，forexample，thestolenofcrudeoil，pipelineleakage，abruptchangeandsuddenstopofoilproduction．Thesepr

8、oblemsnotonlycancausegreateconomiclosses，butalsopollutetheenvironmen