ZigBee技術在輸油管泄漏監測系統中的應用研究

圖4 監測節點主程序流程圖

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

（1）
其中，ITX、IRX、ISleep分別表示節點處于發送、接收和休眠狀態的平均功耗，單位mA；α、β、γ分別為24小時當中節點發送、接收和休眠所占用的時間比例。

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

結語
依據ZigBee網絡節點的設計要求，本文設計開發了一種用于輸油管泄漏監測的傳感器節點模塊。經調試，該節點在模擬試驗中應用良好，可實現兩個節點間的無線通信，能用LED指示接收、發送和應答等信息，功耗低，基本達到了設計要求。