ZigBee技術(shù)在輸油管泄漏監測系統中的應用研究

圖4 監測節點(diǎn)主程序流程圖

性能測試
根據上述方案，我們設計了4個(gè)樣品進(jìn)行了模擬實(shí)驗。實(shí)際應用時(shí)，由于節點(diǎn)大部分時(shí)間處于發(fā)送、接收或者休眠狀態(tài)，節點(diǎn)完成一次數據檢測所用時(shí)間比以上3個(gè)狀態(tài)所用的時(shí)間小得多，而且一旦數據檢測完成就立即關(guān)閉傳感器電源，因而功耗也相對較小，故測試時(shí)沒(méi)有計入傳感器部分功耗。根據實(shí)際測試，節點(diǎn)在發(fā)送數據、接受數據和休眠時(shí)的平均功耗分別約為23.4mA、20mA和2μA。從整個(gè)數據傳遞過(guò)程看，節點(diǎn)處于接收狀態(tài)的時(shí)間遠大于其發(fā)送數據所占用的時(shí)間。單個(gè)節點(diǎn)接收數據和發(fā)送數據的時(shí)間之比R和投入節點(diǎn)的總量及節點(diǎn)所處的位置有關(guān)。假設有100個(gè)監測節點(diǎn)，呈鏈狀分布，按照所設計的傳輸協(xié)議分析，R值在1.5左右。通過(guò)計算一天當中節點(diǎn)的平均耗電流IAV，可算出其使用天數。IAV計算公式如下：

（1）
其中，ITX、IRX、ISleep分別表示節點(diǎn)處于發(fā)送、接收和休眠狀態(tài)的平均功耗，單位mA；α、β、γ分別為24小時(shí)當中節點(diǎn)發(fā)送、接收和休眠所占用的時(shí)間比例。

若采用一節12V、23A的五號干電池作電源，節點(diǎn)一天當中接收和發(fā)送時(shí)間總和不超過(guò)6小時(shí)，則節點(diǎn)的使用壽命可達2年以上。

結語(yǔ)
依據ZigBee網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的設計要求，本文設計開(kāi)發(fā)了一種用于輸油管泄漏監測的傳感器節點(diǎn)模塊。經(jīng)調試，該節點(diǎn)在模擬試驗中應用良好，可實(shí)現兩個(gè)節點(diǎn)間的無(wú)線(xiàn)通信，能用LED指示接收、發(fā)送和應答等信息，功耗低，基本達到了設計要求。