CN111447583A - 一种隔水管监测系统时分复用的传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施提供了一种隔水管监测系统时分复用的传输方法，涉及隔水管疲劳监测技术领域，包括：第一数据采集发射节点将采集的第一数据与设定阈值比较，当第一数据小于设定阈值时，第一数据采集发射节点向数据接收控制节点发送第一数据；数据接收控制节点接收第一数据；数据接收控制节点计算本周期内剩余时间t₂；当t₂＞t_n+t_W2时，数据接收控制节点与第二数据采集发射节点握手并在握手完成后通知第二数据采集发射节点可发送指定长度的第二数据；第二数据采集发射节点接收到可发送指定长度的第二数据通知后，向数据接收控制节点发送第二数据。本发明实施例可以自适应调节传输的数据量，既避免了信道变差可能带来的碰撞冲突。

Description

一种隔水管监测系统时分复用的传输方法

技术领域

本发明涉及隔水管疲劳监测技术领域，更具体地，涉及一种隔水管监测系统时分复用的传输方法。

背景技术

隔水管疲劳监测网络是由一个位于水面以下的目的节点和若干沿隔水管分布的源节点构成的线性拓扑结构的水声网络。随着海洋石油进军深水和超深水区域，隔水管疲劳监测网络由节点稀疏的网络一跃成为覆盖范围广、节点密集的大规模高密度水声网络。

由于水声信道的大时延、高衰减、窄带宽的特性，采用传统的TDMA方法，则水声监测网络的时延和功耗等将急剧增大，如果一味减小时延又会带来水声信道数据传输冲突，造成数据丢失。

发明内容

本发明实施例提供了一种隔水管监测系统时分复用的传输方法，可以自适应调节信道传输的数据量，既避免了信道变差可能带来的碰撞冲突，又尽可能提高了水声监测网络的利用率。

本发明实施例提供的隔水管监测系统时分复用的传输方法为：

隔水管监测系统至少包括数据采集发射节点和数据接收控制节点，数据采集发射节点至少包括第一数据采集发射节点和第二数据采集发射节点，传输方法包括：

所述第一数据采集发射节点以时间T为周期与数据接收控制节点进行握手并进行数据传输，在一个传输周期T内：

第一数据采集发射节点将采集的第一数据与设定阈值比较，当第一数据小于设定阈值，第一数据采集发射节点在与数据接收控制节点握手完成后向数据接收控制节点发送第一数据；

数据接收控制节点接收第一数据，数据接收控制节点计算本周期内剩余时间t₂；

当t₂＞t_n+t_W2时，数据接收控制节点与第二数据采集发射节点握手并在握手完成后通知第二数据采集发射节点可发送指定长度的第二数据，其中t_W2为第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手预留的时间，t_n为第二数据传输时延预留时间；

所述第二数据采集发射节点接收到可发送指定长度的第二数据通知后，向数据接收控制节点发送第二数据。

本发明实施例通过第一数据采集发射节点与数据接收控制节点周期性握手，并在每一个周期内第一数据采集发射节点判断第一数据与设计阈值的关系，当第一数据小于设计阈值时，第二数据采集发射节点才与数据接收控制节点握手，即数据接收控制节点与第二数据发射节点实现数据传输的第一条件，数据接收控制节点判断剩余时间满足第二数据传输要求的情况下，即数据接收控制节点与第二数据发射节点实现数据传输的第二条件，数据接收控制节点通知第二数据采集发射节点发送指定长度的第二数据。换言之，本发明实施例首先通过数据接收控制节点判断剩余时间是否满足第二数据采集接收节点的传输要求，如果满足传输要求，数据接收控制节点再对第二数据的传输长度进行控制，进而可以自适应调节传输的数据量，既避免了信道变差可能带来的碰撞冲突，又尽可能提高了隔水管疲劳监测网络的利用率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明一示例性实施例提供的一种隔水管监测系统时分复用的传输方法的流程图；

图2为图1所述的隔水管监测系统时分复用的传输方法的示意图；

图3为本发明一示例性实施例提供的一种隔水管监测系统时分复用的传输方法预警模式示意图；

图4为本发明一示例性实施例提供的一种隔水管监测系统时分复用的传输方法的普通监测模式与预警模式转换示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

隔水管监测系统用于监测隔水管的工作状态，实时的反馈隔水管的工作参数。隔水管监测系统至少包括数据采集发射节点和数据接收控制节点，数据采集发射节点至少包括第一数据采集发射节点和第二数据采集发射节点，其中，第一数据采集发射节点可以为转角数据采集发射节点，第二数据采集发射节点可以为应力数据采集发射节点，在此不做限定。

在一示例性实施例中，本发明实施例提供了一种隔水管监测系统时分复用的传输方法，如图1所示，包括：

第一数据采集发射节点以时间T为周期与数据接收控制节点进行握手，并进行数据传输；

具体的，隔水管监测系统根据单次需要传输的数据量和水声信道数据传输的延迟时间并兼顾水声通道的利用率，设定一个合理的时间T，第一数据采集发射节点以时间T为周期与数据接收控制节点进行握手。也就是说，数据接收控制节点周期性的将通信地址调整为第一数据采集发生节点。时间T可以为3min～5min，在此不做具体限定。

在一个传输周期T内，第一数据采集发射节点、第二数据采集发射节点和数据接收控制节点至少完成如图1所示下列动作：

S101，第一数据采集发射节点将采集的第一数据与设定阈值比较，当第一数据小于设定阈值时，第一数据采集发射节点在与数据接收控制节点握手完成后向数据接收控制节点发送第一数据；

具体的，如图2所示，第一数据采集发射节点先与数据接收控制节点在时刻A1进行握手，并在第二时刻A2时刻握手完成，在第一数据采集发射节点与数据接收控制节点握手时，第一数据采集发射节点比较第一数据与设定阈值的大小，如果第一数据小于设定阈值，第一数据采集发射节点在A3时刻后，向数据接收控制节点发射第一数据，此时第一数据采集发射节点进入普通监测模式，其中，时刻A1和A2之间的时间为第一数据采集发射节点与数据接收控制节点握手所需的时间，记为t_w1。

S102，数据接收控制节点接收第一数据，数据接收控制节点计算本周期内剩余时间t₂；

具体的，数据接收控制节点在时刻A4接收完第一数据，数据接收控制节点计算本周期内剩余时间t₂，其中t₂＝T-(A4-A1)。时刻A3到A4时间段为第一数据的传输时延和第一数据传输的实际所需时间，即图2所示的左起第二个填充块，第一数据的传输时延记为t₁。因为第一数据的数据量较小，第一数据传输的实际所需时间可以忽略，所以第一数据传输时延t₁可以约等于第一数据从A3到A4时间段。因此t₂≈T-t_w1-t₁。隔水管在作业环境实时变化，所以t₁是一个变化的值，每个周期内t₁可以相同也可以不同。需要说明的是，A2和A3可以为同一时刻，即第一数据采集发射节点与数据接收控制节点握手完成后立刻发送第一数据。

S103，当t₂＞t_n+t_w2时，数据接收控制节点与第二数据采集发射节点握手，并在握手完成后通知第二数据采集发射节点发送指定长度的第二数据，其中t_W2为第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手预留的时间，t_n为第二数据传输时延预留的时间；

具体的，数据接收控制节点将剩余时间与第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手预留的时间t_W2和第二数据传输时延预留的时间t_n之和进行对比，当t₂＞t_n+t_w2时，数据接收控制节点将通信地址改为第二数据采集发射点，数据接收控制节点与第二数据采集发射节点在A5时刻进行握手，并在时刻A6握手完成后，在A7时刻通知第二数据采集发射节点发送指定长度的第二数据。图2左起第三个填充格示出了第二数据采集发射节点与数据接收控制节点的实际握手所需时间。一般情况下，第一数据采集发射节点相对于第二数据发射采集节点位于隔水管的更远端，即更靠近井底，所以第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手实际所需时间一般小于t_w1，第二数据传输时延小于t₁。可选的，数据接收控制节点可以采用本周期内t_w1作为第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手预留的时间，即t_w2＝t_w1。数据接收控制节点采用t₁作为第二数据传输时延预留的时间，即t_n＝t₁。需要说明的是，为了避免实际的信道堵塞，t_w2应满足为t_w2≥t_w1，t_n应满足为t_n≥t₁。

可发送的第二数据的长度可以为计算值，即根据第二数据一个字节的传输速率和本周期的剩余时间进行计算，指定长度的第二数据的字节数量n应该满足n≤(T-t_w1-t_w2-t₁-t_n)/v，v为第二数据一个字节的传输速度。当t₂≤t_n+t_w2时，数据接收控制节点保持第一数据采集发射节点地址，即数据接收控制节点不与第二数据采集发射节点握手，等待下一个周期时间点，第一数据采集发射节点与数据接收控制节点握手，然后重复步骤S101。需要说明的是，A6和A7可以为同一时刻，即第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手完成后立刻发送第二数据。

S104，第二数据采集发射节点接收到可发送指定长度的第二数据通知后，向数据接收控制节点发送第二数据。

具体，第二数据采集发射节点在A8接收到可发送指定长度的第二数据通知后，在A9向数据接收控制节点发送第二数据，并在时刻A10完成第二数据发送，图2左起第四个填充块为第二数据采集发射节点传输数据所需的时间。A10可以正好与下一周期衔接，也可以遗留一些时间，在此不做具体限定。

完成上述步骤后，在第一周期结束后，如图2所示，重复上述步骤，进入第二周期。

本实施例以第一数据采集发射节点为转角数据采集发射节点，第二数据采集发射节点为应力数据采集发射节点为例，详细说明：

如图2所示，转角数据采集发射节点与数据接收控制节点在A1时刻握手，同时转角数据采集发射节点将采集的转角数据与设定阈值进行比较，当转角数据小于设定阈值，在转角数据采集发射节点与数据接收控制节点握手完成A2时刻后，转角数据采集发射节点在A3时刻向数据接收控制节点发送转角数据，转角数据采集发射节点在A4时刻发送完第一数据后，计算本周期内剩余时间t₂，当剩余时间t₂>t_n+t_w2时，数据接收控制节点在A5时刻与应力数据采集发射节点开始握手，在A6时刻握手完成后在A7通知应力采集发射节点发送指定长度的应力数据，应力采集发射节点在A8时刻接到通知后，向在A9时刻向数据接收控制节点发送应力数据，并在A10时刻完成。图2左起第一个填充块代表转角数据发射采集节点与数据接收控制节点握手所需时间；图2左起第二个填充格代表转角数据采集发射节点发送一次数据所需的时间，即第一数据的传输时延；图2左起第三个填充块代表数据接收控制节点计算剩余时间和应力数据采集发射节点握手以及应力数据采集发射节点握手接收发送应力数据通知所需时间；图2左起第四个填充格代表应力数据采集发射节点发送一次数据所需的时间，即第二数据的传输时延。

本发明实施例通过第一数据采集发射节点与数据接收控制节点周期性握手，并在每一个周期内第一数据采集发射节点判断第一数据与设计阈值的关系，当第一数据小于设计阈值时，第二数据采集发射节点才与数据接收控制节点握手，即数据接收控制节点与第二数据发射节点实现数据传输的第一条件，数据接收控制节点判断剩余时间满足第二数据传输要求的情况下，即数据接收控制节点与第二数据发射节点实现数据传输的第二条件，数据接收控制节点通知第二数据采集发射节点发送指定长度的第二数据。换言之，本发明实施例首先通过数据接收控制节点判断剩余时间是否满足第二数据采集接收节点的传输要求，如果满足传输要求，数据接收控制节点再对第二数据的传输长度进行控制，进而可以自适应调节传输的数据量，既避免了信道变差可能带来的碰撞冲突，又尽可能提高了隔水管疲劳监测网络的利用率。

在一示例性实施例中，指定长度的第二数据为固定长度的第二数据，当传输固定长度的第二数据所需的时间t₃≥t_2-t_n-t_w2时，数据接收控制节点保持第一数据采集发射节点地址。也就是说，在传输固定长度的第二数据所需的时间t₃≥t_2-t_n-t_w2时，数据接受控制节点不与第二数据采集发射节点握手，即不满足数据接收控制节点与第二数据采集发射节点传输数据的第二条件。

在一示例性实施例中，当第一数据大于等于设定阈值时，第一数据采集传输节点进入预警模式，在该模式下，第一数据采集发射节点不再进行周期性握手，一直等到第一数据小于设定阈值，第一数据采集发射节点才进入普通监测模式。具体的，第一数据大于等于设定阈值，第一数据采集发射节点进入预警模式，第一数据采集发射节点与数据接收控制节点保持连接状态。进一步的，在预警模式下，第一数据采集发射节点与数据接收控制节点握手完成后以不下于t₁的时间为周期连续的向数据接收控制节点发送第一数据，即第一数据采集发射发射完一次第一数据之后，继续发送第一数据。图3示出了第一个周期内后，转角数据采集发射节点进入预警模式，数据接收控制节点在预警模式下，一直与第一数据采集发射节点保持通信状态，转角数据采集发射节点在发送完一次转角数据，立即发送第二次转角数据。

在预警模式下，水上作业系统通过隔水管调整装置不断的调整隔水管，直到第一数据小于设定阈值后，第一数据采集发射节点结束预警模式，进入普通监测模式，即第一数据采集发射节点恢复以时间T为周期与数据接收控制节点进行握手。图4示出了转角数据采集发射节点在第一个周期后进入预警状态，在转角数据大于设定阈值的情况下，转角数据发射节点会一直发送转角数据，当转角数据小于设定阈值后，转角数据发射节点如普通监测模式。

在本发明中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (10)

1.一种隔水管监测系统时分复用的传输方法，所述隔水管监测系统至少包括数据采集发射节点和数据接收控制节点，所述数据采集发射节点至少包括第一数据采集发射节点和第二数据采集发射节点，其特征在于，所述传输方法包括：

所述第一数据采集发射节点以时间T为周期与数据接收控制节点握手并进行数据传输，在一个传输周期T内：

所述第一数据采集发射节点将采集的第一数据与设定阈值比较，当第一数据小于设定阈值，所述第一数据采集发射节点在与数据接收控制节点握手完成后向数据接收控制节点发送第一数据；

所述数据接收控制节点接收第一数据，所述数据接收控制节点计算本周期内剩余时间t₂；

当t₂＞t_n+t_W2时，数据接收控制节点与第二数据采集发射节点握手并在握手完成后通知第二数据采集发射节点可发送指定长度的第二数据，其中t_W2为第二数据采集发射节点与数据接收控制节点握手预留的时间，t_n为第二数据传输时延预留的时间；

所述第二数据采集发射节点接收到可发送指定长度的第二数据通知后，向数据接收控制节点发送第二数据。

2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于：在一个传输周期T内，所述t_n＝t₁，所述t_w2＝t_w1，其中所述t_w1为第一数据采集发射节点与数据接受控制节点握手所需的时间，t₁为数据接收控制节点获取的第一数据的传输时延。

3.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于：所述指定长度为固定长度或计算长度。

4.根据权利要求3所述的传输方法，其特征在于：所述指定长度为固定长度时，当传输指定长度的第二数据所需的时间t₃≥t₂-t_n-t_W1时，所述数据接收控制节点保持第一数据采集发射节点地址。

5.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于：所述指定长度的第二数据的字节数量n≤(T-t_w1-t_w2-t₁-t_n)/v，其中v为第二数据一个字节的传输速度，t_w1为第一数据采集发射节点与数据接收控制节点握手所需时间，t₁为数据接收控制节点获取的第一数据的传输时延。

6.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于：当t₂≤t_n+t_W2时，所述数据接收控制节点保持第一数据采集发射节点地址。

7.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于：当第一数据不小于设定阈值时，所述第一数据采集发射节点进入预警模式，所述第一数据采集发射节点与数据接收控制节点保持连接状态。

8.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于：所述第一数据采集发射节点以不小于t₁的时间为传输周期向数据接收控制节点发送第一数据，t₁为数据接收控制节点获取的第一数据的传输时延。

9.根据权利要求7所述的传输方法，其特征在于：当所述第一数据小于设定阈值时，所述第一数据采集发射节点结束预警模式，所述第一数据采集发射节点恢复以时间T为周期与数据接收控制节点进行握手。

10.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于：所述第一数据采集发射节点为转角数据采集发射节点，所述第二数据采集发射节点至少包括应力数据采集发射节点。

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