基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置。该方法包括：步骤一：获取传感器采集到的原始钻机数据；步骤二：将所述原始钻机数据发送至聚类中心；步骤三：聚类中心对所述原始钻机数据进行FCM聚类，并对FCM聚类后的数据进行压缩采样，并将压缩采样后的数据传输至监控中心；步骤四：监控中心对所述压缩采样后的数据进行重构，以还原出所述原始数据。本发明专利技术提供的基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置，通过对采集到的原始钻机数据进行FCM聚类、并对FCM聚类后的数据进行压缩采样，并将压缩采样后的数据进行传输，使得钻机数据的传输不仅效率高、而且稳定性好。性好。性好。

【技术实现步骤摘要】
基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置


[0001]本专利技术涉及石油钻井
，尤其涉及一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置。

技术介绍

[0002]全球经济的发展使得市场对石油的需求量与日俱增，石油工业的战略地位变得越来越重要。如何更大程度上提高石油勘探开发过程的效率、安全性、稳定性也就成为了石油行业关注的重点。钻井环节在石油工业中占有十分重要地位，其安全性、稳定性以及效率直接影响整个行业的水平，石油钻机是钻井的主要设备，对其状态的准确、实时监控与安全预警变得越来越重要。
[0003]传统获取石油钻机数据的方式为通过传输线缆，而传输线缆大量分布在井场，给钻井作业的现场施工带来了很大的不便。而随着技术的不断进步，钻进的效率越来越高，钻井周期大幅度缩短，钻机成为了高频移动设备。在钻机搬移过程中，井场分布的线缆需要做好标记，到了新的井场按标记布设，浪费了大量的人力和物力。并且传统的石油钻机数据在传输过程中还存在钻机数据传输效率低、钻机数据传输过程可靠性差等问题，严重制约了石油钻机的可靠监控。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置，用以解决现有技术中钻机数据传输效率低、可靠性低的缺陷，实现钻机数据的高效传输。
[0005]本专利技术提供一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，包括：
[0006]步骤一：获取传感器采集到的原始钻机数据；
[0007]步骤二：将所述原始钻机数据发送至聚类中心；
[0008]步骤三：聚类中心对所述原始钻机数据进行FCM聚类，并对FCM聚类后的数据进行压缩采样，并将压缩采样后的数据传输至监控中心；
[0009]步骤四：监控中心对所述压缩采样后的数据进行重构，以还原出所述原始数据。
[0010]根据本专利技术提供的一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，对所述原始钻机数据进行FCM聚类包括：
[0011]根据数据类别数K、模糊权重指数m和初始聚类中心，对所述述原始钻机数据进行FCM聚类。
[0012]根据本专利技术提供的一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，对FCM聚类后的数据进行压缩采样包括：
[0013]根据稀疏矩阵和测量矩阵对FCM聚类后的数据进行压缩采样。
[0014]根据本专利技术提供的一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，所述根据稀疏矩阵和测量矩阵对FCM聚类后的数据进行压缩采样包括：
[0015]将所述FCM聚类后的数据在冗余字典下进行稀疏表示为：
[0016]x＝ψs
[0017]式中，ψ＝{ψ1,ψ2,
…
,ψ
n
}是稀疏矩阵，表示n
×
1维的正交基向量，s＝{s1,s2,
…
,s
n
}
T
是n
×
1维的列向量，表示s的稀疏系数；
[0018]通过高斯矩阵，针对K类的钻机数据构造K类测量矩阵对类的数据进行联合压缩采样，描述如下：
[0019][0020]式中Φ
i
∈R
m
×
n
，该式表示第k
i
类中的数据x
l
＝[x
1l
,x
2l
,
…
,x
nl
]T
,l＝1,2,3
…
,j，通过第k
i
类的测量矩阵Φ
i
进行联合压缩采样，得到压缩后的数据y
l
＝[y
1l
,y
2l
,
…
,y
ml
],l＝1,2,3,
…
,j。
[0021]根据本专利技术提供的一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，所述监控中心采用OMP重构算法所述压缩采样后的数据进行重构，以还原出所述原始数据。
[0022]本专利技术还提供一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输装置，包括：
[0023]获取单元：用于获取传感器采集到的原始钻机数据；
[0024]发送单元，用于将所述原始钻机数据发送至汇聚节点；
[0025]汇聚节点：用于对所述原始钻机数据进行FCM聚类，并对FCM聚类后的数据进行压缩采样；
[0026]监控中心：将所述压缩采样后的数据进行重构，以还原出所述原始数据。
[0027]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法。
[0028]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法。
[0029]本专利技术提供的基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法与装置，通过对采集到的原始钻机数据进行FCM聚类、并对FCM聚类后的数据进行压缩采样，并将压缩采样后的数据进行传输，使得钻机数据的传输不仅效率高、而且稳定性好。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本专利技术的钻机参数分布式传输方法网络结构图
[0032]图2为本专利技术的数据传输流程图之一；
[0033]图3为本专利技术的数据传输流程图之二。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]如图1所示，图1为本专利技术的钻机参数分布式传输方法网络结构图。汇聚节点配备压缩感知处理模块，使用一台微机1(PC)作为本地监控中心的服务器，使用一台微机2作为远程监控中心的服务器。本专利技术提供的基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输装置，包括：
[0036]获取单元：用于获取传感器采集到的原始钻机数据；
[0037]发送单元，用于将所述原始钻机数据发送至汇聚节点；
[0038]汇聚节点：用于对所述原始钻机数据进行FCM聚类，并对FCM聚类后的数据进行压缩采样，并将压缩采样后的数据传输至监控中心；
[0039]监控中心：将所述压缩采样后的数据进行重构，以还原出所述原始数据。
[0040]图2为本专利技术的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，其特征在于，包括：步骤一：获取传感器采集到的原始钻机数据；步骤二：将所述原始钻机数据发送至聚类中心；步骤三：聚类中心对所述原始钻机数据进行FCM聚类，并对FCM聚类后的数据进行压缩采样，并将压缩采样后的数据传输至监控中心；步骤四：监控中心对所述压缩采样后的数据进行重构，以还原出所述原始数据。2.根据权利要求1所述的基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，其特征在于，对所述原始钻机数据进行FCM聚类包括：根据数据类别数K、模糊权重指数m和初始聚类中心，对所述述原始钻机数据进行FCM聚类。3.根据权利要求1所述的基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，其特征在于，对FCM聚类后的数据进行压缩采样包括：根据稀疏矩阵和测量矩阵对FCM聚类后的数据进行压缩采样。4.根据权利要求3所述的基于压缩感知和FCM聚类的钻机数据传输方法，其特征在于，所述根据稀疏矩阵和测量矩阵对FCM聚类后的数据进行压缩采样包括：将所述FCM聚类后的数据在冗余字典下进行稀疏表示为：x＝ψs式中，ψ＝{ψ1,ψ2,
…
,ψ
n
}是稀疏矩阵，表示n
×
1维的正交基向量，s＝{s1,s2,
…
,s
n
}
T
是n
×
1维的列向量，表示s的稀疏系数；通过高斯矩阵，针对K类的钻机数据构造K类测量矩阵对类的数据进行联合压缩采样，描述如下：式中Φ
i
∈R
m
×
n
，该式表示第k
i
类中的数据x

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海波，龚钰权，张禾，邹佳玲，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：