基于Zig Bee无线传感器网络技术的管道监测系统.pdf

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1、2011年第3O卷第12期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)85基于ZigBee无线传感器网络技术的管道监测系统王飞，王黎明，韩焱(中北大学信息探测与处理技术研究所，山西太原030051)摘要：为了改进传感器铺设和布线的烦琐，通过ZigBee采集数据，无线网络技术实现实时远程的管道安全监测。采用无线收发CC2430芯片配合MSP430，设计了基于无线传感器网络技术的管道安全监测系统，通过实验验证了ZigBee技术在管道安全实时监测中应用的可行性。关键词：ZigBee；管道安全；无线传感器网络；CC24

2、30；MSP430中图分类号：TP732文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)12-0085-02Pipelinemnonitorint~systembasedoOnZigBeewWilrelesssensornetworkstechnologyWANGFei，WANGLi—ming，HANYan(InstituteofSignalCapturing&ProcessingTechnology，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Inordertoimprovethelayi

3、ngofsensorandwires，wirelessnetworkachievethereal—timeremotemonitoringofpipelinesecurity，datasarecollectedbyZigBee．PipelinemonitoringsystembasedonwirelesssensornetworkstechnologyisdesignedbyCC2430chipwithMSP430．ThefeasibilityofZigBeeappliedinpipelinesafetymonitoringisverifiedbythee

4、xperiment．Keywords：ZigBee；pipelinesecurity；wirelesssensornetworks(WSNs)；CC2430；MSP4300引言能源是现代人类生活的重要基础，因此，管道的铺设趋于长距离，大数量发展。而管道在工作过程中，因人为或自然因素会产生一定的形变，破损，给人类生活带来巨大危害，因此有必要对管道安全进行实时监测。ZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、图1总体设计示意图低功耗、低价格的无线网络方案，其拥有全球免费频段，具Fig1Schematicdiagramoftheoveralldesign

5、2系统硬件设计有自组织功能。随着管道长距离铺设的趋势，ZigBee低2．1传感器节点功耗与低成本的特点决定了其在管道安全监测中的特殊优管道内部无论是水、油或者是气体都会给管道一个压势。基于这种技术的监测系统具有一定的推广意义。力，如若超出管道可承受阈值，管道将会产生损伤。传统传1管道安全监测总体设计感器节点由传感器，处理单元与通信模块组成，主要完成传管道本身具有铺设距离长、深埋地下等特点，因此，通统的采集数据、处理数据及传输数据达到检测目的。传统过低功耗ZigBee技术对管道安全进行无线监测是一种比型传感器节点设计见图2。基于ZigBee无线技术的系统较理

6、想的方式。系统总体设计在管道上将监控传感器分布放置，主要采集管道压力、温度数据监测管道应变等数据，在管壁上均匀布置多个传感器，使其通过A／D转换接口与传感器节点通过ZigBee网络将数据传送到ZigBee中心节MCU连接；CC2430与MCU通过SPI串口连接。通过星形点。数据再通过ZigBee网络与USB接口传输到监控终端，或拓扑网络构建传感器节点网络，经中心节点接收、传输、对数据进行分析，得出管道是否出现泄漏或运行健康，可以发送到PC端进行后期信息处理。基于zigBee技术的传较精确地定位某一段出现安全问题。总体设计见图1。感器节点如图3所示，对比2个

7、不同设计，基于ZigBe。技术收稿日期：2011—10-27基金项目：国家自然科学基金资助项目(6l071l93)；国防重点实验室基金资助项目(9l40cl204o4O9O8)86传感器与微系统第30卷的设计加入MCU，增强了可靠性，MCU可控制系统的状态，FIFoFIFoFIFoPinterrupt除数据传输时大部分时间系统处于休眠，节省了系统功耗。CCAGIO1暮SFDTimer曼Capture鲁cc2430CSnGIO2SCLKSCLKSoMISoSIMoSI图2传统型传感节点设计图5CC2430与MCU接口电路图Fig2Traditional·ty

8、pesensornodedesignFig5Interfaceci