钻井井场测控系统的ZigBee模块低功耗设计

在钻井井场无线测控系统中,采用ZigBee无线传输模块和各种传感器组成基本的ZigBee无线节点设备,实现系统简洁易用易维护,节点设备通常要求小型轻便和采用电池供电,但存在着电池容量有限和要求每个节点设备维持长时间工作的矛盾问题,为此必须对其低功耗优化设计进行研究。通过对节点设备的软件功耗和硬件功耗进行了综合分析,发现系统的功耗主要集中在ZigBee模块发射无线信号的过程中,针对此提出了增加优化控制对ZigBee模块信号发射功率进行动态管理的措施。采用理论分析和大量试验验证相结合的办法,创新性地以信号强度和节点距离为自变量,ZigBee模块发射功率为因变量,建立了低功耗的动态优化控制模型,并制定最优控制策略。实验数据表明上述方法可实现ZigBee模块功耗降低20%~25%。