ZigBee技术在输油管泄漏监测系统中的应用研究

图4 监测节点主程序流程图

性能测试
根据上述方案，我们设计了4个样品进行了模拟实验。实际应用时，由于节点大部分时间处于发送、接收或者休眠状态，节点完成一次数据检测所用时间比以上3个状态所用的时间小得多，而且一旦数据检测完成就立即关闭传感器电源，因而功耗也相对较小，故测试时没有计入传感器部分功耗。根据实际测试，节点在发送数据、接受数据和休眠时的平均功耗分别约为23.4mA、20mA和2μA。从整个数据传递过程看，节点处于接收状态的时间远大于其发送数据所占用的时间。单个节点接收数据和发送数据的时间之比R和投入节点的总量及节点所处的位置有关。假设有100个监测节点，呈链状分布，按照所设计的传输协议分析，R值在1.5左右。通过计算一天当中节点的平均耗电流IAV，可算出其使用天数。IAV计算公式如下：

（1）
其中，ITX、IRX、ISleep分别表示节点处于发送、接收和休眠状态的平均功耗，单位mA；α、β、γ分别为24小时当中节点发送、接收和休眠所占用的时间比例。

若采用一节12V、23A的五号干电池作电源，节点一天当中接收和发送时间总和不超过6小时，则节点的使用寿命可达2年以上。

结语
依据ZigBee网络节点的设计要求，本文设计开发了一种用于输油管泄漏监测的传感器节点模块。经调试，该节点在模拟试验中应用良好，可实现两个节点间的无线通信，能用LED指示接收、发送和应答等信息，功耗低，基本达到了设计要求。