基于传感网络与工频通信的油水井远程监测系统研究的任务书.docx

基于传感网络与工频通信的油水井远程监测系统研究的任务书
任务书
一、课题背景和意义
随着油气资源的不断开发和利用，油水井的安全问题也成为了一个备受关注的问题。油井和水井一般都是通过沉淀罐等设备进行分离，但这种方式存在着人工管理难度大、监测数据精度低、成本高等问题，为此，需要研发一种能够实时、高效、准确地监测油水井运行状态的远程监测系统。
本课题旨在通过传感网络与工频通信技术的应用，实现对油水井的远程监测，为油气资源协调开发打下基础，提高采油效益和维护工业生态环境。
二、研究目标和内容
1.研究目标
（1）了解油水井运行状态相关参数。
（2）实现无线传感网络的设计和实现，搭建油水井监测系统。
（3）研究工频通信技术在油水井监测系统中的应用。
（4）实现对油水井的未知数据采集与处理，将其功能与性能发挥到最大程度。
（5）研制最终的油水井远程监测系统。
2.研究内容
（1）对油水井运行状态相关参数进行调研。
（2）设计无线传感网络和油水井监测系统，以满足实时监测的需求。
（3）研究工频通信技术中的频率选择、频率波形、信号制式以及通信协议等问题。
（4）构建油水井参数数据模型，使用机器学习、深度神经网络等算法进行未知数据处理和智能诊断。
（5）建立基于Web的远程监测系统，为用户提供更加灵活多样化的数据管理和查询方式。
三、研究方法和技术路线
1.研究方法
（1）文献调研法：完整系统的构建需要前人的经验和知识，通过查阅相关的文献资料，对传感网络、工频通信、数据库存储、数据处理及对应算法等技术和方法进行透彻深入地了解。
（2）实验室研究：通过采集实际油水井运行参数数据，设计实验，不断进行试验改进以评估设备和系统的性能，最终建立系统模型。
（3）仿真分析：使用MATLAB、Python、SIMULINK等多种仿真工具，模拟处理油水井监测系统中的信号、数据，验证算法的性能以及系统的稳定性。
2.技术路线
（1）数据的采集：使用传感器采集油水井的温度、液位、压力、流量等相关参数，建立原始数据集合。
（2）数据的传输：使用无线传感网络将原始数据传输到数据库中，并使用工频通信技术进行数据通信，不断更新监测数据。
（3）数据的处理：使用算法对传感器采集到的原始数据进行预处理、数据清洗、特征提取等处理工作，构建数据模型。
（4）智能诊断与预测：使用机器学习、深度神经网络等算法提取模型的非线性特征，进行监测数据的智能诊断，对油水井的运行状态进行预测。
（5）Web远程监测系统的设计和搭建：设计用户界面，将监测数据可视化展现，为用户提供更加灵活多样化的数据管理和查询方式。
四、课题进度计划和预期成果
1.进度计划
第一年：
（1）油水井运行状态参数调研与数据采集（前三个月）。
（2）无线传感网络设计和油水井监测系统搭建（中间六个月）。
（3）工频通信技术在油水井监测系统中的应用（后三个月）。
第二年：
（1）油水井数据模型与智能诊断研究（前六个月）。
（2）Web远程监测系统设计和搭建（后六个月）。
2.预期成果
（1）实现油水井远程监控功能，监测精度可达到10^-3。
（2）建立完整的数据处理和存储体系。
（3）成功应用工频通信技术在油水井监测系统中，具备更高的数据传输和稳定性能。
（4）建立油水井预测模型，实现预测和诊断功能。
（5）建立基于Web的远程监测系统，实现数据可视化，提供各种数据查询和管理功能。
五、参考文献
[1]丁慧丽.无线传感网络在油水井监测中的应用研究[D].华中科技大学,2013.
[2]黄煜均.基于传感网络的油水井远程监测系统的设计与实现[D].华中科技大学,2015.
[3]郭伶俐,钟嘉泽.工频通信技术在油水井监测中的应用[J].系统工程学报,2019,34(5):1064-1072.
[4]田菁,邱顾剑,李蓉,等.基于长短时记忆网络的油井生产预测方法[J].石油矿场机械,2018,47(3):58-63.