[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

说明书

技术领域

本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法。

背景技术

目前，油田注水是油田生产开发的基本手段，其利用注水井把水注入油层，以补充和保持油层压力。油田投入开发后，随着开采时间的增长，油层本身能量将不断地被消耗，致使油层压力不断地下降，地下原油大量脱气，粘度增加，油井产量大大减少，甚至会停喷停产，造成地下残留大量死油开采不出来。为了弥补原油开采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，并获得较高的采收率，必须对油田进行注水。因此，油田注水管网的正常工作是油田正常生产重要的保证。

以前的注水管网的故障检测都是依靠人工采集注水管网运行时的数据，然后人工分析数据，从而得到注水管网的故障情况。但是人工采集方式不仅会耗费大量的时间，而且不能够同时得到各个管段的参数信息。油田的注水网络往往是由几百公里长度的管线和各种泵站及附属设备组成，面积覆盖几十平方公里甚至几百平方公里，这么庞大的一个系统，铺设以太网的成本比较大。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品能够彼此进行交流，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别RFID技术，通过计算机互联网实现物品，商品的自动识别和信息的互联与共享。由于无线通信组网技术使用的设备种类繁多，各种设备的技术参数不相同，所以无线组网常常遇到麻烦，Zigbee制定了相应的协议来化解这一困难。Zigbee是一种低复杂度、低功耗、低成本的双向无线组网通讯技术。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。此技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要用于短距离、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的具有周期性的数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用，适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。单个Zigbee设备传输距离不远，通常几十米到几百米，但是Zigbee设备组网后，通过网络链路是可以传输的很远。虽然有Zigbee无线传输设备，但是目前还没有出现一种故障检测系统使用无线设备将数据进行远距离传输，进而提高采集效率，解放人力，节省成本。

发明内容

本发明的目的在提供一种基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，解决了现有的注水管网故障检测到的数据收集不容易，采集系统铺设庞大成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于无线传感技术的油田注水管网故障检测方法，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。

本发明的特点还在于，

其中的步骤2中的数据采集系统，结构为：包括依次连接的传感器模块、ARM微处理器、CC2530微处理器及射频发射接收电路；ARM微处理器上分别连接有第一JTAG调试电路、第一电源模块、第一晶振电路及复位电路；CC2530微处理器上分别连接有第二JTAG调试电路、第二电源模块、第二复位电路及第二晶振电路。

其中的步骤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。

其中的步骤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