«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Моделирование многосенсорного сигнализационного комплекса для телеметрии трубопроводов

УДК: 004.94
DOI: 10.33285/2782-604X-2023-7(600)-43-50

Авторы:

¹ Северо-Кавказский федеральный университет, Ставрополь, Россия

Ключевые слова: беспроводные сенсорные сети, математическая модель сквозной задержки, информационно-телеметрические системы

Аннотация:

Оперативность доставки сообщений в различных системах мониторинга трубопроводов нефтегазовой промышленности, в частности сигнализационных комплексах (СК) на основе беспроводных сенсорных сетей (БСС), является одной из ключевых задач, от решения которой зависит скорость реагирования на аварийные инциденты и безопасность транспортировки углеводородного сырья в целом. Однако к настоящему моменту отсутствует математическая модель, которая характеризовала бы такое свойство БСС, как оперативность, и учитывала параметры передачи пакетов данных: состояние физического канала связи участка сети, аппаратные особенности сенсорных узлов, особенности применяемого протокола обмена данными с соответствующей технологией квитирования подтверждения успешного приема данных, совокупных временных затрат на передачу ретранслируемого по участку БСС пакета данных (значения сквозной задержки). В статье предлагается математическая модель расчета межузловых расстояний с минимальной сквозной задержкой передачи данных в многосенсорном СК, работающем на базе линейной БСС при использовании протокола квитирования с автоматическим запросом повторной передачи.

Список литературы:

1. Most fatal oil & gas pipeline accidents through history: A lessons learned approach / M.V. Biezma, M.A. Andrés, D. Agudo, E. Briz // Engineering Failure Analysis. – 2020. – Vol. 110. – P. 104446. – DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104446
2. Акимова Н.В. Дистанционное обнаружение течей в трубопроводах // Гео-Сибирь. – 2009. – Т. 2. – С. 137–142.
3. Губин С.Г. Разведывательно-сигнализационный комплекс "Радиобарьер" // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2016. – № 8. – С. 72–77.
4. Проблемы обеспечения безопасности нефте- и продуктопроводов: интервью с Ген. директором ООО "ПОЛЮС-СТ" Р.А. Калимулиным // Точка опоры. – 2017. – № 7(228). – С. 7.
5. РД-13.310.00-КТН-221-12. Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы. Комплексы инженерно-технических средств охраны. Инженерно-техническая укрепленность и антитеррористическая защита. – М.: Гипротрубопровод, 2016.
6. Criteria for the deployment of a heterogeneous linear WSN: Operability vs energy efficiency / V. Fedorenko, D. Oleinikov, I. Samoylenko, V. Samoylenko // Ad Hoc Networks. – 2023. – Vol. 147. – P. 103202. – DOI: 10.1016/j.adhoc.2023.103202
7. Energy-delay tradeoff in wireless multihop networks with unreliable links / Ruifeng Zhang, O. Berder, J.-M. Gorce, O. Sentieys // Ad Hoc Networks. – 2012. – Vol. 10, Issue 7. – P. 1306–1321. – DOI: 10.1016/j.adhoc.2012.03.012
8. DDC: Dynamic duty cycle for improving delay and energy efficiency in wireless sensor networks / Yuxin Liu, Anfeng Liu, Ning Zhang [et al.] // J. of Network and Computer Applications. – 2019. – Vol. 131. – P. 16–27. – DOI: 10.1016/j.jnca.2019.01.022
9. A Smart High-Speed Backbone Path Construction Approach for Energy and Delay Optimization in WSNs / Anfeng Liu, Mingfeng Huang, Ming Zhao, Tian Wang // IEEE Access. – 2018. – Vol. 6. – P. 13836–13854. – DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2809556
10. Joint Optimization of Lifetime and Transport Delay under Reliability Constraint Wireless Sensor Networks / Mianxiong Dong, Kaoru Ota, Anfeng Liu, Minyi Guo // IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. – 2015. – Vol. 27, Issue 1. – P. 225–236. – DOI: 10.1109/tpds.2015.2388482
11. Hans S., Nayyar A. A Review of De-facto MAC Standard: IEEE 802.11 DCF // 2014 Fourth Int. Conf. on Advanced Computing & Communication Technologies, Rohtak, India, Feb. 08–09, 2014. – IEEE, 2014. – DOI: 10.1109/ACCT.2014.19
12. IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks. Amendment 1: Enhanced Ultra Wideband (UWB) Physical Layers (PHYs) and Associated Ranging Techniques. – IEEE, 2020. – DOI: 10.1109/IEEESTD.2020.9179124
13. Meghji M., Habibi D. Investigating transmission power control for wireless sensor networks based on 802.15.4 specifications // Telecommunication Systems. – 2014. – Vol. 56, Issue 2. – P. 299–310. – DOI: 10.1007/s11235-013-9837-4