[发明专利]油田输油管道的电热带温度监控系统

权利要求书

1.油田输油管道的电热带温度监控系统，其特征是，包括依次通信连接的无线传感器网络监测装置、网关设备和远程服务器；所述无线传感器网络监测装置包括汇聚节点和多个无线传感器节点，汇聚节点和多个无线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；无线传感器节点采集的电热带温度数据由汇聚节点传送到网关设备，进而由网关设备将接收到的电热带温度数据传送到远程服务器加以集中处理、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；在网络初始时各无线传感器节点被分为多个簇，每个簇设有一个簇头，网络运行初期，各无线传感器节点处于工作状态，簇头在其簇内的传感器节点中确定可协作节点，并根据确定的可协作节点构建可协作节点集，簇头计算各可协作节点的冗余度，并令冗余度大于1的可协作节点进入休眠，可协作节点集中未休眠的无线传感器节点将负责电热带温度数据的采集工作；其中，设定冗余度的计算公式为：

式中，M_i表示可协作节点t的冗余度，V(t)为可协作节点t的感知区域，R_t为可协作节点t的邻居节点集，其中邻居节点为位于可协作节点t通信范围内的可协作节点，V(R_t)为可协作节点t的邻居节点集的感知区域；

簇头定期计算其簇内的能量均衡程度，若能量均衡程度低于预设的能量均衡程度阈值，则簇头确定当前剩余能量满足能量较低条件的可协作节点，令该可协作节点休眠，并将该可协作节点通信范围内的已休眠无线传感器节点唤醒，唤醒后的已休眠无线传感器节点则进入采集电热带温度数据的工作状态；其中，所述能量均衡程度的计算公式为：

式中，H_i表示簇头i对应簇内的能量均衡程度，L_i为簇头i对应簇内的未休眠的可协作节点数量，G_j为簇头i对应簇内的第j个未休眠的可协作节点的当前剩余能量，e为自然常数；

簇头计算其可协作节点集内的未休眠的可协作节点的状态值，并选择状态值最大的可协作节点作为中继节点；

设W_p为簇头i的可协作节点集中未休眠的可协作节点p的状态值，W_p的计算公式为：

式中，C_i→p为簇头i对所述可协作节点p的感知概率，G_avg为簇头i的可协作节点集中未休眠的可协作节点的当前剩余能量的平均值，G_p为所述可协作节点p的当前剩余能量，G_p0为所述可协作节点p的初始能量，G_min为预设能量阈值下限；g₁、g₂为预设权重系数；

在数据传输阶段，其余可协作节点在中继节点、簇头中选择距离最近的作为目的节点，将自身采集的电热带温度数据发送至目的节点；所述中继节点在接收到的电热带温度数据量达到自身的缓存极限时将接收的电热带温度数据发送至对应簇头。

2.根据权利要求1所述的油田输油管道的电热带温度监控系统，其特征是，所述的远程服务器包括收发模块、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。

3.根据权利要求2所述的油田输油管道的电热带温度监控系统，其特征是，所述的远程服务器还包括与处理模块通信连接的报警模块。

4.根据权利要求3所述的油田输油管道的电热带温度监控系统，其特征是，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。

5.根据权利要求1所述的油田输油管道的电热带温度监控系统，其特征是，簇头在其簇内的传感器节点中确定可协作节点，包括：簇头对簇内各无线传感器节点进行感知并计算对应的感知概率；若簇头对簇内无线传感器节点j的感知概率大于预设感知概率阈值，簇头将簇内无线传感器节点j作为可协作节点，否则令无线传感器节点j进入休眠；其中，设定感知概率的计算公式为：

1)K_i1S_ij时，C_i→j＝o；

2)S_ij≤K_i0时，C_i→j＝1；

3)K_i0S_ij≤K_i1时，

式中，C_i→j表示簇头i对任意无线传感器节点j的感知概率，K_i1为簇头i的最大感知半径，K_i0为簇头i的最小感知半径，S_ij为簇头i与无线传感器节点j的距离，d为预设的环境影响衰减系数，u为预设的无线传感器节点性能衰减系数，e为自然常数。