一、應(yīng)用需求
　　
　　石油管道、天然氣管道、城市熱網(wǎng)管道等輸送管道的維護(hù)監(jiān)測(cè)中，如何保障輸送管道的安全是石油、天然氣和城市熱力部門的一項(xiàng)重要責(zé)任。但是近年來(lái)針對(duì)輸油、輸氣和熱力管道的打孔盜油、盜氣現(xiàn)象非常嚴(yán)重，各管道儲(chǔ)運(yùn)部門投入大量的人力物力進(jìn)行管道的安全保障維護(hù)工作，很多儲(chǔ)運(yùn)公司都布置了大量的管道巡線人員，但是人工的巡線方式并不能有效保證管網(wǎng)的安全。因此對(duì)于管道的儲(chǔ)運(yùn)公司來(lái)講，采用經(jīng)濟(jì)合理的方案布置24小時(shí)全天候的輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)，才能夠?qū)τ诠芫W(wǎng)的安全給與有效的技術(shù)支持，從而減少損失。
　　
　　
　　二、系統(tǒng)概述
　　
　　由于油氣管道的空間跨度很大，一般來(lái)講都要綿延上百上千公里，所以管道監(jiān)控裝置要布置在較大的空間跨度上，各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)成鏈型線性分布，所以數(shù)據(jù)的傳輸必須滿足這一空間要求，可以考慮采用經(jīng)濟(jì)的ZIGBEE無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式。
　　由于油氣管道一般都是露天布置、野外無(wú)人值守方式工作，所以要求監(jiān)控設(shè)備必須適合野外工作，具有較高的穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)能力，系統(tǒng)供電具有雙電源系統(tǒng)和蓄電池以及太陽(yáng)能電池，停電時(shí)太陽(yáng)能電池自動(dòng)供電，確保正常有效工作，對(duì)山區(qū)和距離較遠(yuǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，還有遙測(cè)中繼站，能接受并轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，亦由太陽(yáng)能電池供電，保持長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
　　需要采集輸油管道各個(gè)參數(shù)采集點(diǎn)的多種參數(shù)，比如壓力、流量、溫度等，數(shù)據(jù)返回監(jiān)控中心便于進(jìn)行綜合分析。
　　隨著無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了面向低成本設(shè)備無(wú)線聯(lián)網(wǎng)要求的技術(shù)，稱之為zigbee，它是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要適合于自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域及家用設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，我們采用zigbee技術(shù)和GPRS/CDMA技術(shù)結(jié)合，可以為管道監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通信提供很好的解決方案。
　　
　　三、Zigbee無(wú)線技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
　　
　　設(shè)備省電
　　
　　zigbee技術(shù)采用了多種節(jié)電的工作模式，可以確保兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間；
　　
　　通信可靠
　　
　　zigbee采用了CSMA－CA的碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息；
　　
　　網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)
　　
　　zigbee的自組織功能：無(wú)需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；
　　
　　zigbee自愈功能：增加或者刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無(wú)需人工干預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。
　　
　　具備自組織、自愈能力的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)才是自動(dòng)抄表系統(tǒng)最理想的通信方式。
　　
　　成本低廉
　　
　　設(shè)備的復(fù)雜程度低，且Zigbee協(xié)議是免專利費(fèi)的，這些可以有效地降低設(shè)備成本；
　　
　　Zigbee的工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的2.4GHz，就是沒(méi)有使用費(fèi)的無(wú)線通信。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)容量大
　　
　　一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在200多個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)；
　　
　　數(shù)據(jù)安全
　　
　　ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時(shí)各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。
　　
　　
　　四、基于ZigBee和GPRS結(jié)合的管道監(jiān)測(cè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)
　　
　　　通過(guò)前面對(duì)管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信技術(shù)要求分析，結(jié)合zigbee技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我們采用zigbee技術(shù)和GPRS相結(jié)合的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)管道遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是一個(gè)非常理想的無(wú)線數(shù)據(jù)通信解決方案。
　　
　　在實(shí)際應(yīng)用中，我們選擇了將zigbee技術(shù)與GPRS/CDMA結(jié)合起來(lái)，根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)設(shè)備的不同分布，來(lái)靈活地構(gòu)建檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　* 監(jiān)控點(diǎn)布置在管道的通過(guò)的途徑上，每隔一段距離就布置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)采集管道中的壓力、流量、溫度等參數(shù)，然后監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)把采集到的數(shù)據(jù)傳到ZIGBEE中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS上傳到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心負(fù)責(zé)分析記錄數(shù)據(jù)，然后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析判斷出哪一段的管道發(fā)生了泄露，通知管理人員進(jìn)行處理。
　　
　　* 所構(gòu)建的zigbee網(wǎng)絡(luò)線型發(fā)散的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可以根?jù)實(shí)際的組網(wǎng)需要，設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　

　
　　五、順舟科技ZIGBEE無(wú)線通信模塊
　　SZ02-ZIGBEE無(wú)線通信模塊是加強(qiáng)型的ZIGBEE模塊，具有通訊距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)和特性；可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的設(shè)備間數(shù)據(jù)的透明傳輸；可組MESH型的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　
　　
　　集成簡(jiǎn)單：RS232/485數(shù)據(jù)透明傳輸；
　　通信可靠：強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)和自恢復(fù)功能；
　　網(wǎng)絡(luò)規(guī)模：超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)能力；
　　超遠(yuǎn)距離：傳輸達(dá)2公里；
　　產(chǎn)品類型：獨(dú)立設(shè)備和嵌入式小模塊。