随着“互联网+”等智能时代的到来,我国的数字化发展得到极大地推动。其中,油气管道的安全运输基本实现了数字化管理。近年来随着我国油气管道网络规模越来越大,数字化油气管道正逐步向智慧型油气管道进行转型。安装在油气管道上的压力、流量、温度等无线传感器通过无线通信技术实时传递着油气管道中的生产的数据,以保证管道的安全平稳运行,同时信息在传输过程中的节能问题也备受关注。为了确保油田中的持续性发展,降低通信过程中的能耗,同时延长传感器节点电池的使用寿命,节能型的无线传输逐渐在当前智慧型油气管道的信息通讯建设中得到广泛应用。基于此,如何在低功耗无线传输机制下保证监测到的管道内部参数具有较高的准确性,以便对管道的运行工况进行监测以及进行泄漏检测等工作是一项很大的挑战。本文以递推滤波作为关键技术对上述问题展开研究,具体工作如下:首先,本文给出了天然气管道流动系统理想情况下的连续时间状态空间模型,并应用控制理论方法对其进行离散化。结合管道实际工况,获得了参数化的离散时间状态空间模型。考虑到实际工程应用中,传感器的测量与传输过程不可避免会受到噪声干扰,因此,本文进一步给出了含有噪声的天然气管道流动系统的离散时间模型。然后,论文考虑当前智慧型油气管道中低碳节能目标,在通信过程中引入了一种节能型无线传输的机制,即占空比传输机制（Duty Cycle Transmission Mechanism,DCTM）。DCTM同样可适用于网络带宽低,信道容量有限的场合,不仅可以降低通信过程能耗,同时还可以延长传感器节点使用寿命。但另一方面,高节能性可能诱导测量数据稀疏性增强,从而影响滤波器性能。其次,针对测量数据稀疏这个问题,本文引入协同过滤（Collaborative Filtering,CF）算法对稀疏数据进行预测,并将补偿后的完整数据作为滤波器的测量输入。至此,本文在DCTM下结合CF算法给出了一种新的递推滤波算法。为了确保所设计的滤波器的性能,推导了误差协方差矩阵,并证明其上界的有界性。随后通过最小化误差协方差矩阵的迹进一步得到所设计滤波器的增益矩阵。并通过MATLAB进行仿真,验证了给出的滤波方案能够在节能的前提下对天然气管道中的内部参数进行有效估计,即得到滤除噪声后的管道内部天然气的压力与流量参数。全面地验证了本文给出的递推滤波算法的优良性能。最后,本文基于前述研究对天然气管道进行泄漏检测分析。首先,通过实验仿真给出了一组正常工况下的实际测量值,并利用本文中的递推滤波器在已知的边界条件下,进一步得到待分析的管道内部天然气的压力与流量参数估值,将管道实际测量值与模型估计值的残差作为判别管道运行工况的准则,并设定好阈值区间。然后对管道的压力与流量参数进行采集,并与模型的估计值比较,计算残差,当残差超过预设好的阈值区间后,由此判断管道发生了泄漏。因此,本文所设计的递推滤波算法可以在占空比通信机制下保证监测到的管道内部参数具有较高的准确性,在节能的同时实现对管道运行工况的可靠监测,并应用于管道泄漏检测中。