第31卷第2期
INSTRUMENTATION AND AUTOMATION 仪表与自动化|79
基于无线传感器网络的天然气工业安全监测
李娜1马向阳2钟志良1宋光红1卢静3
1.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610041； 2.中国石油塔里木油田公司库车勘探开发项目经理部，新疆库尔勒841000；
3.北京兴油工程项目管理有限公司，北京100085
摘要：随着天然气加工、储存、运输规模的不断扩大，对天然气工业安全监测的要求也在不断提高。通过对无线传感器网络在天然气工业安全监测中应用的分析，采用大规模分层无线传感器网络，收集天然气工业各环节的多种信息，将这些信息通过广域网传送到后端监控中心，由监控中心进行数据分析与预警。为降低网络成本，减少数据采集、传输与查询开销，进一步讨论了sink节点、 sensor节点和汇案节点的部署策略，并提出了监测数据的分层融合模型以及分级查询模型。
关键词：天然气安全：WSN；分层融合模型；分级查询模型 DOl:10.3969/j.issn.10065539.2013.02.022
0前言
天然气是优质高效、清洁环保的能源和重要的化工原料，广泛应用于工业、商业和民用各个领域，在经济社会发展和人民生活中具有重要作用。在政府能源策略的大力支持下，中国天然气在一次性能源结构中所占比例正在逐年攀升，现已达到2.5%，但对比其他国家，如美国25.8%，英国38.1%，俄罗斯54.6%，可以发现，这只是纵向的升高，和其他国家和地区相比仍处于较低水平。随着中国在国内不断勘探并开发新的天然气田，在国外持续发展并加深与俄罗斯、中东、非洲等地的天然气能源合作战略，中国天然气在一次性能源中所占的比例还将极大提高，天然气的生产和应用具有非常广阔的发展前景。2008年全球能源消耗对比见表1。
天然气加工、储备、运输规模将不断扩大，安全隐患也会相应增多。天然气储藏事故、管道泄漏事故等时有表12008年能源消耗构成对比
能源类别石油（%）煤炭（%）天然气（%）其他（%）
全球平均中国
34.8 20
24.2 69
收稿日期：2012-11-09
24.1 3.4
16.9 6.6
发生，跨越广域范围的运输管道也常有中途泄漏、敌意窃取、自然损坏、人为破坏等情况发生。由此带来的直接或间接经济损失、环境污染都不可估量，对国家能源安全战略也造成严重威胁。在此情况下，不断提高天然气生产和运输过程中的安全控制具有重要意义。
随着无线传感器节点以及WSN（WirelessSensorNet-work，无线传感器网络）技术的成熟、类型的丰富、成本的降低和可靠性的提高2)，美国、欧洲等地已经在开展采用 WSN实时监控工厂、管道状态的应用研究，以求及时发现安全隐患、排除安全故障3。中国也在城市天然气供给系统中逐步开展了这样的试验与应用。但是，在国内的天然气加工、储存和运输环节，仍缺少系统的隐患实时监测、故障快速排除机制41，常常是事故已发生后再去现场排查、解决间题，不仅不能防惠于未然，而且事故发生后也难以迅速控制事故、减少损失。将WSN用于天然气加工、储存与运输，建立大规模、全范围、多方位的协同式无线传感器监测系统，可以很好解决该问题。
安全监测网络系统结构
安全监测网络由后台监管中心、WSN网络和被监测
基金项目：国家科技重大专项“大型油田及煤层气开发"（2011ZX05059）
作者简介：李（1982-），女，四川洪雅人，工程师，硕士，主要从事天然气加工研究与设计工作。