ZigBee技術(shù)在輸油管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

圖4 監(jiān)測節(jié)點主程序流程圖

性能測試
根據(jù)上述方案，我們設(shè)計了4個樣品進(jìn)行了模擬實驗。實際應(yīng)用時，由于節(jié)點大部分時間處于發(fā)送、接收或者休眠狀態(tài)，節(jié)點完成一次數(shù)據(jù)檢測所用時間比以上3個狀態(tài)所用的時間小得多，而且一旦數(shù)據(jù)檢測完成就立即關(guān)閉傳感器電源，因而功耗也相對較小，故測試時沒有計入傳感器部分功耗。根據(jù)實際測試，節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)、接受數(shù)據(jù)和休眠時的平均功耗分別約為23.4mA、20mA和2μA。從整個數(shù)據(jù)傳遞過程看，節(jié)點處于接收狀態(tài)的時間遠(yuǎn)大于其發(fā)送數(shù)據(jù)所占用的時間。單個節(jié)點接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的時間之比R和投入節(jié)點的總量及節(jié)點所處的位置有關(guān)。假設(shè)有100個監(jiān)測節(jié)點，呈鏈狀分布，按照所設(shè)計的傳輸協(xié)議分析，R值在1.5左右。通過計算一天當(dāng)中節(jié)點的平均耗電流IAV，可算出其使用天數(shù)。IAV計算公式如下：

（1）
其中，ITX、IRX、ISleep分別表示節(jié)點處于發(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小時當(dāng)中節(jié)點發(fā)送、接收和休眠所占用的時間比例。

若采用一節(jié)12V、23A的五號干電池作電源，節(jié)點一天當(dāng)中接收和發(fā)送時間總和不超過6小時，則節(jié)點的使用壽命可達(dá)2年以上。

結(jié)語
依據(jù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計要求，本文設(shè)計開發(fā)了一種用于輸油管泄漏監(jiān)測的傳感器節(jié)點模塊。經(jīng)調(diào)試，該節(jié)點在模擬試驗中應(yīng)用良好，可實現(xiàn)兩個節(jié)點間的無線通信，能用LED指示接收、發(fā)送和應(yīng)答等信息，功耗低，基本達(dá)到了設(shè)計要求。