ZigBee管道监测无线数据传输网络

一、应用需求
　　
　　石油管道、天然气管道、城市热网管道等输送管道的维护监测中，如何保障输送管道的安全是石油、天然气和城市热力部门的一项重要责任。但是近年来针对输油、输气和热力管道的打孔盗油、盗气现象非常严重，各管道储运部门投入大量的人力物力进行管道的安全保障维护工作，很多储运公司都布置了大量的管道巡线人员，但是人工的巡线方式并不能有效保证管网的安全。因此对于管道的储运公司来讲，采用经济合理的方案布置24小时全天候的输油管道监控系统，才能够对于管网的安全给与有效的技术支持，从而减少损失。
　　
　　
　　二、系统概述
　　
　　由于油气管道的空间跨度很大，一般来讲都要绵延上百上千公里，所以管道监控装置要布置在较大的空间跨度上，各监测节点成链型线性分布，所以数据的传输必须满足这一空间要求，可以考虑采用经济的ZIGBEE无线数据传输方式。
　　由于油气管道一般都是露天布置、野外无人值守方式工作，所以要求监控设备必须适合野外工作，具有较高的稳定性和环境适应能力，系统供电具有双电源系统和蓄电池以及太阳能电池，停电时太阳能电池自动供电，确保正常有效工作，对山区和距离较远的监测点，还有遥测中继站，能接受并转发信号，亦由太阳能电池供电，保持长期可靠运行。
　　需要采集输油管道各个参数采集点的多种参数，比如压力、流量、温度等，数据返回监控中心便于进行综合分析。
　　随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，称之为zigbee，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制、远程数据采集领域及家用设备联网，我们采用zigbee技术和GPRS/CDMA技术结合，可以为管道监控系统的远程数据传输通信提供很好的解决方案。
　　
　　三、Zigbee无线技术优点
　　
　　设备省电
　　
　　zigbee技术采用了多种节电的工作模式，可以确保两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间；
　　
　　通信可靠
　　
　　zigbee采用了CSMA－CA的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息；
　　
　　网络的自组织、自愈能力强
　　
　　zigbee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络；
　　
　　zigbee自愈功能：增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应地调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能正常工作。
　　
　　具备自组织、自愈能力的无线通信网络才是自动抄表系统最理想的通信方式。
　　
　　成本低廉
　　
　　设备的复杂程度低，且Zigbee协议是免专利费的，这些可以有效地降低设备成本；
　　
　　Zigbee的工作频段灵活，为免执照频段的2.4GHz，就是没有使用费的无线通信。
　　
　　网络容量大
　　
　　一个ZigBee网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在200多个ZigBee网络；
　　
　　数据安全
　　
　　ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。
　　
　　
　　四、基于ZigBee和GPRS结合的管道监测无线数据传输网络
　　
　　　通过前面对管道监测系统的通信技术要求分析，结合zigbee技术特点和技术优势，我们采用zigbee技术和GPRS相结合的无线数据传输系统，来实现管道远程监测是一个非常理想的无线数据通信解决方案。
　　
　　在实际应用中，我们选择了将zigbee技术与GPRS/CDMA结合起来，根据监测区域监测设备的不同分布，来灵活地构建检测数据传输无线网络。
　　
　　* 监控点布置在管道的通过的途径上，每隔一段距离就布置一个监控点采集管道中的压力、流量、温度等参数，然后监控点通过ZIGBEE无线网络把采集到的数据传到ZIGBEE中心节点，中心节点的数据通过GPRS上传到监控中心，由监控中心负责分析记录数据，然后通过对数据的分析判断出哪一段的管道发生了泄露，通知管理人员进行处理。
　　
　　* 所构建的zigbee网络线型发散的网络拓扑，可以根据实际的组网需要，设计合理的网络结构。
　　

　
　　五、顺舟科技ZIGBEE无线通信模块
　　SZ02-ZIGBEE无线通信模块是加强型的ZIGBEE模块，具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性；可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组MESH型的网状网络结构。
　　
　　
　　集成简单：RS232/485数据透明传输；
　　通信可靠：强大的网络检测和自恢复功能；
　　网络规模：超大规模网络组网能力；
　　超远距离：传输达2公里；
　　产品类型：独立设备和嵌入式小模块。