无线传感器网络是检测海上平台结构时遇到的许多问题的良好解决方案。线传感器网络是无线通信的热点，已应用于无线传感器网络架构，大规模网络技术和网络，技术友好型技术环境，数据采集技术和信息处理技术。技术应用于检测中国海上平台结构的安全性。键词：海洋平台，结构安全检测，无线传感器网络，通信技术中图分类号：TP274.4文献标识码：A产品编号：2095-1302（2013）04-0036- 05引言经过50年的春秋季节，随着近海石油工业的发展，早期投产的海上石油设施逐渐接近其使用寿命，甚至超过了公司的使用寿命。计。此，安全监测和海上平台结构的评估，甚至安全水平，都被提上日程，成为人们关注的焦点。口。线传感器网络广泛应用于军事侦察，环境监测，目标定位等，可以检测，收集和处理网络覆盖中对象的实时信息。它们发给观察员。具有覆盖面广，远程监控，监控精度高，布局快，成本低等优点[1]。此，无线传感器网络技术在海洋平台结构安全检测和监测系统中的应用近年来一直是海洋工程研究的重点。线传感器网络架构研究在不同的应用中，无线传感器网络节点的构成不尽相同，但一般由四部分组成：数据采集，数据处理，数据传输和电源。线传感器的类型由被监视的物理信号的形状决定。理器通常使用嵌入式处理器，例如摩托罗拉的68HC16处理器，ARM的ARM7处理器和英特尔的8086处理器。据传输单元主要由低功率，短距离无线通信模块组成，例如RFM TR1000。于需要更复杂的规划和任务管理，无线传感器网络需要小型化的操作系统，例如嵌入式Linux。传统和成功的传感器网络架构设计的启发，无线传感器网络系统的架构设计如图1所示。计分为四层。中，数据采集层主要在海洋平台的每个节点上进行实时振动数据采集，对无线传感器节点采集的数据进行简单处理，主要用于削弱甚至消除背景噪声并放大所需的信号数据。据传输层分为三个层次：监控中心（主机），协调器和终端节点（即无线传感器节点）。层数据管理中心可以查看下一层数据，下一层数据管理中心需要定期将新收集的数据下载到上层数据管理中心。旦网络层从其自己的管辖区域中的每个区域收集数据，每个协调器执行周期性处理以确定区域中是否发生异常事件并下载基本检测数据，其中心为监控数据处理确定级别数据是否异常，执行备份处理，以统一格式存储和管理数据。用系统层主要分析和处理不同的数据级别，然后执行相应的预测和故障排除，例如及时预测平台结构的存在或损坏。什么原因和分析结果提供给维护人员进行相应的维护处理。线传感器网络的大规模网络技术和网络管理研究无线传感器网络中的大规模网络技术和网络管理研究旨在开发无线传感器网络的节点无线传感器适用于大规模部署和自治网络。随机部署大量无线传感器节点时，自主网络和网络管理成为网络运营和服务应用中的核心问题。治网络和网络管理需要无线传感器节点和网关的底层支持，以及协作硬件和软件设计。此，对大规模网络技术和网络管理的研究将为搜索无线传感器节点，网关设备和系统软件提供技术支持。规模网络和网络管理的关键技术包括时间同步机制，网络拓扑控制和网络安全[2]。间同步机制研究时间同步机制是协作无线传感器网络的关键机制，也是高效路由，定时唤醒和冲突避免等技术的基础。前，已经提出了各种时间同步机制，例如参考广播同步（RBS），时间同步协议（TPSN）和TYNY / MINI-SYNC，但都具有某些缺点。如，RBS必须用于广播交换以实现成对节点的同步。统开销也随着网络开销而增加.TPS使用分层方法和传统的同步方法来比较同步。但功耗和复杂性增加：MINI-SYNC算法的复杂性相对较低，但对计算和存储的要求更高。于海上施工作业需要能够快速配置仪器，快速联网，仪器功耗低和时间同步精度高，采用无线通信直接影响分布式数据采集系统时钟的时序。仪器运行时，所有数据采集节点都依靠本地晶体振荡器提供时间参考，并且它们与主节点之间没有同步关系。于晶体振荡器之间频率和时钟漂移的不可避免的细微偏差，即使在几个时钟的初始同步之后，在一定的操作时间之后也会发生显着的时间偏差，从而影响精度。步数据采集。于在每个传感器节点中使用高精度，低漂移晶体振荡器在成本方面是不可接受的，因此有必要研究支持的分布式数据采集系统的精确同步技术。过无线通信网络。用无线通信链路在系统中独立操作的多个时钟的周期性校正确保所有数据采集节点的本地时钟根据时钟的同步与主节点同步。节点。为它基于无线通信网络的时钟同步，所以模式的设计还必须考虑同步产生的数据量对网络负载流的影响而不考虑线路和无线网络的分组传输时间的抖动效应。制网络拓扑：寻找网络拓扑控制的重要性网络平台网络检测监控网络中的无线传感器是检测网络的关键。建合理的网络拓扑可以提高路由协议的效率和MAC协议的数据融合，同步很多方面，如目标的定位，可以延长生命周期整个网络在快速可靠的数据传输中发挥着重要作用。扑控制包括通过骨干网络或功率控制选择算法提供连接和网络覆盖，以消除节点之间不必要的无线通信链路并生成用于优化节能数据传输的网络拓扑。构[3]。线传感器网络拓扑控制机制的设计主要考虑无线传感器节点的发射功率，同时降低节点的通信功耗，提供连接和覆盖。络和尽可能平衡节点之间的数据传输任务。标是延长网络寿命并提高整体网络性能。无线传感器网络中，拓扑控制和网络优化非常重要，主要表现在以下几个方面：第一是影响整个无线传感器网络的生存时间。线传感器网络中的节点通常由电池供电，节能是网络设计中的主要考虑因素之一。扑控制的一个重要目标是尽可能合理有效地使用电网能量，以确保寿命和覆盖范围。二是为路由协议提供基础。无线传感器网络中，只有活动节点可以执行数据传输，并且拓扑控制可以确定哪些节点充当传输节点并确定节点之间的邻域关系。三是影响数据融合。并无线传感器网络中的数据意味着无线传感器节点将收集的数据发送到主节点，并且主节点合并数据并将结果发送到数据收集节点。节点的选择是拓扑控制的重要元素。四是补偿节点故障的影响。线传感器节点可以部署在恶劣的环境中，因此容易出现故障。要求网络拓扑结构健壮以支持这种情况。络拓扑控制搜索无线传感器网络中的拓扑控制分为两个搜索轴：功率控制和分层拓扑控制。2说明了无线传感器网络的拓扑结构。点功率控制机制调整无线传感器网络的每个节点的发射功率以提供网络连接，同时均衡节点的直接邻居的数量（可以到达的邻居的数量）一跳）减少节点之间的通信干扰。层拓扑控制使用群集的思想：根据一些原则，网络中的一些节点被启用并成为构建连接网络以通过网络处理和传输数据的簇头节点。他人是集群。部节点处于非活动状态，其关闭其通信模块以降低功耗并周期性或不定期地重新选择簇头的节点以均衡群集节点的功耗。络。层拓扑控制具有许多优点。如，将单元数据与簇头节点合并可减少数据流量;集群拓扑有利于分布式算法的应用，适用于大规模网络部署，因为大多数节点在相当长的一段时间内都是关闭的。信模块，使网络生存时间大大延长[4]。络拓扑控制算法无线传感器网络在某种程度上可以被视为ad hoc网络，但其环境比一般意义上的ad hoc网络更复杂和可变。于密度越大，节点的能量越来越有限，无线链路对干扰越敏感，节点越容易丢失，有必要研究更加面向应用的高效拓扑控制算法。于无线传感器网络。据分层拓扑结构，国内外研究人员提出了许多算法来提高通信效率和系统能量的使用。了确保网络覆盖，有必要最大限度地减少整个网络中形成的集群数量，同时还要考虑节点剩余能量的问题和网络的稳健性[5]。际上，LEACH算法是一种自适应分类拓扑算法，其执行过程是周期性的。个周期分为集群建立阶段和稳定的数据通信阶段。GAF算法基于节点的地理位置。类方法源于图论的思想，图论是一种基于显性主导博弈问题的经典算法，它利用颜色来区分节点的状态，从而解决了结构形成的问题。干网。全系统正在研究无线传感器网络本身的一些特性，这对于路由协议等安全机制的设计和实现提出了前所未有的问题[6]。
主要性能如下：电池寿命特别有限，限制了传感器节点可采取的加密，解密和认证措施，并介绍了传统安全机制的适用性。如，资源匮乏的公钥系统的适用性。对更大的人身安全问题。测节点通常部署在无人监督的区域中，暴露于各种物理攻击，并且容易捕获传感器节点。线通信用于使无线传感器网络易受间谍，未经授权的访问，伪造，重放和拒绝服务攻击。于无线传感器是应用于海上平台的特殊环境，因此必须在信号传输功率范围以及组件和外壳的选择中记录防爆特性。于无线传感器网络的环境感测和数据采集技术海上平台结构的振动检测的一个重要功能是监视平台的关键节点，该平台必须能够准确地渲染整体结构的固有特征，包括无线传感器网络的采集。构振动数据（振动频率，加速度，位移等），结构振动异常和环境信息（温度，湿度，大气压力，风速，风向，波流状态和信息平台的每个节点的图像等。以使用现有网络管理和视频监控等成熟技术来实现环境信息的测量。测环境信息是这些应用的一个组成部分，可用于开发满足各种成本和能源需求的环境信息测量解决方案。洋平台结构的振动数据采集必须解决以下两个问题[7]：第一个是在扩展动态范围内测量高精度/测量。于海洋平台结构的振动检测和监测，节点的动态范围可以达到80-100dB，并且一些关键节点的动态范围要求将进一步提高。需要设计高精度，高动态范围的模数转换器（ADC）以及具有足够位宽的数字采集系统。二是谐波分析。自然环境激发的海洋平台的振动模式存在相当大的不确定性，而平台上不同设备和动力机械产生的中高频振动将具有对测量数据有很大影响。了尽可能地识别平台的不同模式，必须测量，分析和控制每个测量节点的谐波含量和分布。量谐波的主要方法包括快速傅里叶变换（FFT）频谱分析和滤波器组，它们必须解决实现同步采样的问题。波器组必须在材料成本和测量精度之间找到合理的折衷方案。衡点无线传感器网络信息处理技术研究根据海洋平台结构检测和监测的特点，传感器节点无需收集数据电线将是多样的，可以理解整个海上平台的数据。此，海上平台结构检测和监测系统应具有强大的信息处理能力，同时还要具备海上平台的数据处理技术要求。线传感器网络信息也很高。于无线传感器网络收集的数据是连续的，快速的，并且随时间变化，并且其中许多是相似的，因此需要新的数据模型来描述和提供数据。应的数据有助于将上层应用于数据。入电话。于无线传感器网络实时生成大量数据，其中许多数据相似且数据可以压缩，但现有数据压缩方法的压缩率不高很高。解决这一问题，提出了一种新的数据压缩技术：曲线分段调整和数据流传输相结合，实现压缩数据传输。数据流压缩传输中，在许多情况下，数据在一段时间内发生变化。果对每个时段执行调整过程，则调整负载增加并且通常是冗余的。此，您可以使用数据验证方法。如，您可以定义阈值。果新数据仍使用先前的调整功能且误差低于阈值，则可以使用之前的调整功能而无需调整曲线。不仅大大提高了效率，还节省了能源[8]。本文的理论研究基础上，开发了便携式海洋平台结构振动检测系统，并在现场应用和调试后推荐了ZigBee通信标准。其他无线通信标准相比，ZigBee更适合海上石油钻井平台的工作环境。吐量低，网络建设投资低，网络安全性高。议在频繁更换电源不切实际的情况下，这有利于并简化数据的收集和分析。ZigBee网络可用于测量海洋平台的结构，重要的是它具有低功耗和高可扩展性。传输功率仅为0~10 dBm。工作在2.4 GHz ISM频段，工作频段不需要任何使用。求许可并避免与海上平台其他通信设备的频段发生任何冲突：其通信距离可达30至300米，具有检测能量的能力和指示链路质量，它可以自动调整自己的传输功率，保证通信链。大限度地降低道路质量的能耗。络功能是ZigBee最重要的功能，与其他无线LAN标准不同。主要负责建立和管理网络机制，以及自动配置和修复功能[9]。今年1月底，项目团队汇集了有能力的研究人员，在激励负荷下对锦州20-2MUQ海上平台结构进行现场测量。并对测量数据进行初步分析。析结果至少可以识别一阶和二阶结构频率，从而可以检查研究的可行性和仪器的可靠性，为研究奠定了良好的基础。来的结构损坏识别。3显示了典型数据段的波形和时域频谱。论无线传感器网络是一种新型的网络：自成立以来，研究人员在多方面进行了广泛的研究，取得了长足的进步，为传感器网络的广泛应用奠定了技术基础。键技术。将在无线传感器网络的发展中发挥决定性作用。文介绍了无线传感器网络的几个发展领域：能效研究是无线传感器网络的一个热点。
对不同应用的节能节点自定位算法，优化的覆盖算法和时间同步算法值得进一步研究，以进一步提高性能并延长网络寿命。高密度网络中，需要广泛的同步。
间同步可以减少事件冲突，浪费能源和统一更新。有的时钟同步方案专用于具有较低能量负载的网络中的本地节点时钟的同步。后的研究可能更多地关注于最小化长期不确定性误差和提高准确性。线传感器阵列中布置有大量节点，并且随着时间的推移产生大量数据。
据压缩，合并和聚合技术可以有效地减少传输的数据量。于事件的压缩，合并，聚合方案和连续时间采集网络也是一个具有挑战性的研究领域。线传感器网络的安全检测。全协议必须能够监控，检测和响应入侵者攻击。多现有的安全协议都是针对网络层和数据链路层的。是，恶意攻击可以发生在任何地方。一层。个值得研究的问题。测层间安全性是网络安全研究中的另一个难题[10]。
扩展性。保网络可扩展性是无线传感器网络的另一个关键要求。于功耗，节点故障，通信故障等原因，网络拓扑通常会发生变化。没有网络可扩展性保证的情况下，网络性能将随着网络规模的增加而增加，或随着时间的推移变得越来低。线传感器网络具有分层架构，这导致每层的最佳设计，而不保证整个网络的最佳设计。于夹层设计的MAC和布线组合可节省功率并延长网络寿命。量管理，节能设计，时间同步和传感器网络节点定位也可以与实际的海上石油钻井平台情况相结合，优化设计。几个层面上。据中国国情，数据采集，信号分析，损伤识别，模型修正和安全评估等关键技术进行检测和监测。尽快提供海上平台结构，结合无线传感器网络，下一代无线通信技术和智能控制技术等关键技术。中国无关的知识产权相关关键技术，以及适用于中国境外平台结构安全评估的标准。考文献[1]于海滨，曹鹏。
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