随着油气的开采重点由浅水区向深水区转移,传统的水下生产系统由于安装难度大,作业成本高,通信可靠性差等缺点,已经不适应开采深水油气资源的开采工程。如何设计出适用于深水环境,且经济效益好、易于控制的新型水下生产系统具有重要意义。项目提出的基于功能舱的新型水下生产系统,具有在全水下生产工况中,全自主控制无人值守的特点,实现的前提在于必须实时监测该系统的工况数据。本文将功能舱舱体简化为规则的圆柱体,并确定简化模型的侧面为研究对象,利用无线传感器网络对功能舱的待监测区域进行感知覆盖;首先研究了区域覆盖网络的节点部署规律和覆盖参数计算,其次研究了随机覆盖网络中覆盖集合的组建和优化方法,最后针对本文的区域覆盖网络和随机覆盖网络简单给出覆盖空洞的检测方法和修复策略。在区域覆盖网络的研究中,重点研究了网络中传感器节点的覆盖密度和覆盖效率,通过比较现有的文献资料,选择等腰三角形的节点部署方法;将待监测区域划分成宽度相等的子带状区域,在普通等腰三角形方法基础上,通过延长等腰三角形的底边长度,重新确定了覆盖参数的计算起点;计算结果表明,基于新计算起点的方法在宽径比为0.867时,一重覆盖密度和二重覆盖密度取得最小值,覆盖密度和覆盖效率都比普通方法更优,综合性能指标更好;并分析了温度、压力等海洋因素对覆盖网络的影响。在随机覆盖网络的研究中,主要以危险点为基础组建覆盖集合,分析影响网络生存周期的因素,配合正负相关系数构造评价函数,对评价函数值较低且节点利用率较低的网络进行优化;通过实验分析了节点感知半径和节点数目对网络性能的影响,结果表明,除开随机性因素的影响,在节点数大于180,传感半径大于2400mm时,该方法在延长网络生存周期方面表现更优;进一步分析了海洋因素对随机网络覆盖性能的影响。在后期网络的维护中,由于本文研究区域覆盖网络和随机覆盖网络的特殊性,给出了以参考节点的邻居节点为判断依据的覆盖空洞检测方法,并根据节点部署方法的特殊性,给出了激活符合条件的相关节点的修复方法。通过上述分析研究,可以得到利用传感器节点网络对功能舱舱体侧面实现全面区域覆盖和随机目标覆盖的方法,分别用来监测影响功能舱正常工作的确定性因素和随机性因素,对于后期覆盖空洞的产生,也可以采取相应的检测和修复方法。