tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2024-10-1-26-40OXWOGHtuzsut-544Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSПротоколы сетей сбора данных на основе радиоканалов стандарта IEEE 802.15.4 для комплексов защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозииProtocols of data collection networks based on IEEE 802.15.4 radio channels in complexes for the protection of underground metal structures from electrochemical corrosionhttps://orcid.org/0009-0009-0571-7493БухинникА. Ю.BuhinnickA.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник, научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории систем передачи телеметрической информации Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

buhinnik.au@sut.ruСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаРоссияThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation2024280220241012640Copyright © Бухинник А.Ю., 20242024Бухинник А.Ю.Buhinnick A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/544

Рассматриваются системы радиосвязи в комплексах телеметрии и телемеханики систем активной электрохимзащиты подземных металлосооружений. Сформулированы требования к системам радиообмена для сетей сбора данных с выносных контрольно-измерительных пунктов станций катодной защиты. Анализ применимости известных протоколов обмена, основанных на спецификациях стандарта IEEE 802.15.4, и его программных надстроек для подобных сетей показал необходимость разработки специализированных протоколов прикладного, сетевого и канального уровней. Представлены результаты разработки специализированных сетевых протоколов прикладного, сетевого и канального уровней, которые реализуют режимы обмена данными, требуемые для рассматриваемых сетей сбора данных при минимизации энергозатрат.

Radio communication systems in telemetry and telemechanics systems of active electrochemical protection of underground metal structures are considered. The requirements for radio exchange systems for data collection networks from remote control and measuring points of cathodic protection stations are formulated. The analysis of the applicability of known exchange protocols based on the specifications of the IEEE 802.15.4 standard and its software add-ons for such networks is carried out and the need for the development of specialized network and channel layer protocols is justified. The results of the development of specialized network protocols of the application, network and channel levels that implement data exchange modes required for the collection networks under consideration while minimizing energy consumption are presented.

радиосвязьстандарт IEEE 802.15.4телеметриятелемеханикакатодная защитаконтрольно-измерительный пунктретрансляцияпротоколы обменаradio communicationIEEE 802.15.4 standardtelemetrytelemechanicscathodic protectioncontrol and measuring pointretransmissionexchange protocolsReferencesВишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. М.: Техносфера, 2005. 592 с. EDN:QMONPTVishnevsky V.M., Lyakhov A.I., Portnoy S.L., Shakhnovich I.V. Broadband Wireless Information Transmission Networks. Moscow: Technospere Publ.; 2005. 592 p. EDN:QMONPTInstitute of Electrical and Electronics Engineers. 802.15.4TM-2011. IEEE Standard for Local and metropolitan area networks. Part 15.4. Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs). IEEE, 2011. DOI:10.1109/IEEESTD.2011.6012487Institute of Electrical and Electronics Engineers. 802.15.4TM-2011. IEEE Standard for Local and metropolitan area networks. Part 15.4. Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs). IEEE; 2011. DOI:10.1109/IEEESTD.2011.6012487Gutierrez J.A., Winkel L., Callaway E.H., Jr., Barrett R.L, Jr. Low-Rate Wireless Personal Area Networks: Enabling Wireless Sensors with IEEE 802.15.4. Wiley, 2011. 288 p.Gutierrez J.A., Winkel L., Callaway E.H., Jr., Barrett R.L, Jr. Low-Rate Wireless Personal Area Networks: Enabling Wireless Sensors with IEEE 802.15.4. Wiley; 2011. 288 p.Scheers B., Mees W., Lauwens B. Developments on an IEEE 802.15.4-based wireless sensor network // Journal of Telecommunications and Information Technology. 2008. Vol. 2. PP. 46‒52.Scheers B., Mees W., Lauwens B. Developments on an IEEE 802.15.4-based wireless sensor network. Journal of Telecommunications and Information Technology. 2008;2:46‒52.Соколов М., Гришин А. Аппаратные средства реализации беспроводных решений ZigBee/802.15.4 // Современная электроника. 2006. № 9. С. 28‒35.Sokolov M., Grishin A. Hardware for Implementing ZigBee/802.15.4 Wireless Solutions. Sovremennaia elektronika. 2006;9:28‒35Шейкин М. Сетевые технологии ZigBee // Электроника. 2011. № 6. С. 36‒40.Sheykin M. Network technologies ZigBee. Elektronika. 2011;6:36‒40.ZigBee Specification. ZegBee Alliance, 2015. URL: https://zigbeealliance.org/wp-content/uploads/2019/11/docs-05-3474-21-0csg-zigbee-specification.pdf (Accessed 16.01.2024)ZigBee Specification. ZegBee Alliance; 2015. URL: https://zigbeealliance.org/wp-content/uploads/2019/11/docs-05-3474-21-0csg-zigbee-specification.pdf [Accessed 16.01.2024]Баскаков В., Оганов В. Беспроводные сенсорные сети на базе платформы MeshLogicTM // Электронные компоненты. 2006. № 8. С. 65‒69.Baskakov V., Oganov V. Wireless Sensor Networks Based on the MeshLogic Platform. Elektronnye komponenty. 2006;8:65‒69.EmberZNet application developer’s guide. Boston: Ember Corporation, 2008. URL: https://www.wless.ru/files/ZigBee/EM260/120-4028-000_EmberZNetAppDevGuide.pdf (Accessed 16.01.2024)EmberZNet application developer’s guide. Boston: Ember Corporation; 2008. URL: https://www.wless.ru/files/ZigBee/EM260/120-4028-000_EmberZNetAppDevGuide.pdf [Accessed 16.01.2024]Сафронов А. Стек протоколов MIWI для беспроводных технологий // Новости электроники. 2007. № 13. С. 29‒36.Safronov A. MIWI Protocol Stack for Wireless Technologies. Novosti elektroniki. 2007;13:29‒36.РД 153-39.4-039-99. Нормы проектирования электрохимической защиты магистральных трубопроводов и площадок МН. М.: ВНИИСТ, 1999. 80 с.RD 153-39.4-039-99. Standards for Designing Electrochemical Protection of Main Pipelines and Oil Pipeline Sites. Moscow: All-Union Research Institute for Construction, Operation of Pipelines and Fuel and Energy Complex Facilities Publ.; 1999. 80 p.Агиней Р.В., Александров Ю.В., Никулин С.А., Исупова Е.В., Исламов Р.Р, Александров О.Ю. и др. Электрохимическая защита нефтегазопроводов. М., Вологда: Инфра-Инженерия, 2020. 736 с. EDN:BMRYGNAginey R.V., Alexandrov Yu.V., Nikulin S.A., Isupova E.V., Islamov R.R., Alexandrov O.Yu., et al. Electrochemical Protection of Oil and Gas Pipelines. Moscow, Vologda: Infra-Inzheneriia Publ.; 2020. 736 p. EDN:BMRYGNВинокурцев Г.Г. Система технологического контроля электрохимической защиты магистральных газопроводов // Газовая промышленность. 1993. № 3. С. 20‒21.Vinokurtsev G.G. System for technological control of electrochemical protection of main gas pipelines. Gazovaia promyshlennost. 1993;3:20‒21.Салин А.Г. Автоматизация расчетов электрохимзащиты в среде ElectriCS ECP // CADMASTER. 2006. № 9(34). С. 60‒63. EDN:VKNQVOSalin A.G. Automation of Electrochemical Protection Calculations in ElectriCS ECP Environment. CADMASTER. 2006;9(34):60‒63. EDN:VKNQVOБарбанель Е.С., Бухинник А.Ю., Точилов В.Н. Внедрение автоматизированной системы диспетчерского кон-троля и управления параметрами ЭХЗ // Газификация и использование газа. 2004. № 1. С. 34‒46.Barbanel E.S., Bukhinnik A.Yu., Tochilov V.N. Introduction of the automated system of the dispatch control and management of the EHS parameters. Gazifikatsiia i ispolzovanie gaza. 2004;1:34‒46.ГОСТ Р 9.606-2021. Единая система защиты от коррозии и старения. Электрохимическая защита. Пункты контрольно-измерительные. Общие технические условия. М.: Российский институт стандартизации, 2022. 63 с.GOSTР 9.606-2021. Unified system of corrosion and ageing protection. Electrochemical protection. Control and measuring points. General specifications. Moscow: Russian Standardization Institute Publ.; 2022. 63 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.