[发明专利]基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法

权利要求书

1.基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：计算机系统初始化，获得注水管网的拓扑结构关系数据，预先将注水管网的拓扑结构关系数据存入计算机；

步骤2：在注水管网的每个节点安装一套数据采集系统，对系统进行初始化；

步骤3：采集注水管网的压力流量参数；

步骤4：计算机仿真计算；

步骤5：故障判断。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，其特征在于，所述的步骤2中的数据采集系统，结构为：包括依次连接的传感器模块（1）、ARM微处理器（2）、CC2530微处理器（7）及射频发射接收电路（8）；所述的ARM微处理器（2）上分别连接有第一JTAG调试电路（3）、第一电源模块（4）、第一晶振电路（9）及复位电路（10）；所述的CC2530微处理器（7）上分别连接有第二JTAG调试电路（5）、第二电源模块（6）、第二复位电路（11）及第二晶振电路（12）。

3.根据权利要求1所述的基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，其特征在于，所述的步骤3采集注水管网的压力流量参数，具体按照以下步骤实施：计算机发送无线采集指令给数据采集系统，数据采集系统收到采集指令后采集注水管网的节点压力流量参数，然后将采集到的节点压力数据和节点流量数据用无线方式发回给计算机，无线方式传送是使用安装在各个节点上的ARM+Zigbee无线设备实现的。

4.根据权利要求1所述的基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，其特征在于，所述的步骤4计算机仿真计算，具体按照以下步骤实施：

由达西公式计算注水管网各个管段的压损hf，公式为

hf=λldv22g,]]>

v=4*Qπ*d*d,]]>

1λ=-21g(Δ3.7d+2.51Reλ),]]>

式中：l为管长；d为管道直径；l/d称为几何因子；v为管内平均速度；Q为管道流量；v²/2g为速度水头；λ为沿程摩阻系数，Re为雷诺数；Δ为管壁当量粗糙度；

然后计算注水管网的各个节点的压力，对于管线三通节点压力计算公式为：

P2=P1-h_f1，

P3=P2-h_f2，

P4=P2-h_f3，

对于管线与配水间相连的节点压力计算公式为：

P6=P5-h_f4，

式中：P1、P2、P3、P4、P5、P6为注水管网节点压力，P1、P2、P5是采集到的，P3、P4、P6是计算得到的；h_f1、h_f2、h_f3、h_f4为注水管网中各管段的沿程压力损失。

5.根据权利要求1所述的基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，其特征在于，所述的步骤5故障判断，具体按照以下步骤实施：

a.根据公式ΔP=P_i-P_i`计算每一条管段的采集的压力与仿真计算的压力差ΔP，如果η1=ΔP/P<sub>i</sub>`×100%小于20%，则该注水管网的工作正常并计算下一条管段，直到判断完所有的管段转入步骤c，否则该注水管网中该管段的工作异常并转至步骤b，进行判断注水管网中工作异常的管段；P_i为注水管网的第i个节点由采集系统采集的压力；P_i`为注水管网中第i个节点的仿真计算结果的压力；

b.注水管网的管段工作异常的计算是按照以下步骤进行：

对于管段i，管段两端的节点为节点j、k；数据采集系统采集的节点j、k的压力分别记为P_j、P_k，P_j>P_k时，计算ΔP=P_j-P_k和然后将η2与25%比较大小，若大于25%则该管段结垢严重，否则该管段正常，转入步骤a；

c.进行注水管网漏水检测，根据管段的流量守恒进行判断，若该管段的进水流量等于出水流量，则该管段正常，否则该管段漏水；当所有的注水管网管段漏水检测结束后转入步骤d；

d.注水管网故障检测结束。