اتصالات القياس: لا تراهن على المعايير الخاطئة
يفحص دور معايير التشغيل البيني الحالية ويطرح تساؤلات حول ما إذا كانت هذه المعايير قابلة للتشغيل البيني حقًا. يفحص معايير PRIME و G3-PLC و OSGP ويحدد ما إذا كانت قابلية التشغيل البيني موجودة بالفعل عبر النظام بأكمله، أو فقط ضمن طبقات مرجعية قليلة من نموذج الاتصال بأكمله.
مشاريع العدادات الإلكترونية الذكية المتنامية: الضجيج مقابل الواقع
يتزايد عدد المشاريع التجريبية ذات العدادات الإلكترونية الذكية، حيث تم استخدام الاتصالات على الوجهين بنجاح. تمكننا هذه المعلومات المرجعية المتزايدة من تقييم كل من التقنيات الفردية ومتطلبات الحلول الأكثر تعقيدًا. ولا شك أن هناك الكثير من العروض التقديمية الورقية أو الإلكترونية الجميلة التي تم فيها وصف نتائج هذه المشاريع.
يتم إقناع العملاء والمستخدمين النهائيين (المرافق) بأنه لا توجد ضرورة للتوصل إلى أي شيء جديد، لأن الإجابة موجودة بالفعل وكل شيء يعمل بشكل مثالي. في الواقع، من الصعب الحصول على النتائج الحقيقية للمشاريع المنجزة وبسبب ذلك، من الصعب تقييمها بشكل معقول وبطريقة يمكن إثباتها.
قطاع المرافق غير مهيأ للعدادات الذكية
بادئ ذي بدء، تصادف أولاً وقبل كل شيء اكتشاف عدم وجود، أو (في أفضل الأحوال) استعداد تقني ضئيل جدًا لمشغلي أنظمة التوزيع. والحقيقة هي أن التطور في صناعة الطاقة كان متطورًا وتقليديًا ومتحفظًا للغاية. تم استقبال الإمكانيات التي اقترحتها القراءة الآلية للعدادات بشكل متشكك من قبل فنيي المرافق عند طرحها في البداية.
واليوم، يمكننا القول أن التقدم التقني قد فاجأهم على الإطلاق من الناحية التقنية وكذلك من ناحية الاستعداد للاختيار من وجهة نظر الحلول المطروحة. إن القرارات السياسية التي جلبت الأجهزة الحديثة بكل مزاياها وعيوبها إلى المنازل، ومتطلبات نشر العدادات الذكية (مع تقنيات الاتصال الجديدة)، من أجل حل مشكلة توازنات الطاقة، قد قوبلت بصدمة حقيقية لمهندسي الطاقة.
ويبدو أنه لم يكن هناك خبراء في قطاع الطاقة قادرون على فهم الإمكانيات التقنية حقًا وقادرون على اقتراح حلول مفيدة. وفي الحالة اﻷفضل، كان يجري تطوير فرق من الخبراء فقط.
بدأ المديرون الذين يفتقرون إلى المعرفة التقنية في استخدام كلمة واحدة أصبحت شعارًا لهم – ”قابلية التشغيل البيني“. لقد جادلوا مع قطاع آخر (في هذه الحالة الاتصالات السلكية واللاسلكية)، حيث المعايير محددة بوضوح وقابلية التشغيل البيني تجلب أسعارًا أقل واستقلالية البائعين. ومع ذلك، فهم لا يأخذون في الحسبان ما سبق التوحيد القياسي الموجود في قطاع الاتصالات.
نهج مضلل للمعايير
في البداية، كان هناك حل خاص تم ضبطه تقنيًا في البداية، ثم تم طرحه في السوق كحل مستقر. دعونا نحكم مسابقة الحلول الفردية التي سبقت الاختيار النهائي للحل الأفضل. وعلاوة على ذلك، فإن المعيار في الاتصالات السلكية واللاسلكية يحل كل شيء في جميع طبقات نموذج الاتصال ISO/OSI. لدى المنتجين تعليمات واضحة تمامًا ولدى العملاء إجراءات موصوفة بالضبط من أجل التحقق من تسليم الحل كما هو محدد.
لم يحدث شيء من هذا القبيل في قطاع الطاقة. نحن شهود فقط على الرسائل الإعلامية الرائعة للعديد من منتجي الشرائح. للتوضيح فقط: لا يمكننا التحدث عن حل قابل للتشغيل البيني إلا بشرط أن يتم وصف الأنشطة الفردية في طبقات واحدة من نموذج ISO/OSI بدقة. فمن القليل جداً وصفها بمعيار لا يعطي سوى توصيات محدودة أو يصف تبادل البيانات في أعلى طبقة (أي التطبيق السابع). ولسوء الحظ، فإن مثل هذا ”المعيار“ المحدد ليس كافياً للتشغيل البيني الكامل؛ فهو حل في منتصف الطريق فقط.
ما الخطأ في المعايير؟
في الوقت الحاضر، هناك ثلاثة حلول ”موحدة“ مطلوبة (والأرجح أنها معروضة)، والتي يجب أن تكون قابلة للتشغيل المتبادل، بناءً على تصريحات المنتجين. وهذه الحلول هي: PRIME، وG3-PLC، وOSGP. يعتمد الحلان الأولان على التشكيل الحديث OFDM، ويعدان بمعدل إرسال مرتفع. لكن انتظر لحظة، يهدأ الحماس فور اكتشافنا أن بروتوكول DLMS يستخدم في طبقة التطبيق، وهو نفس الهراء الذي يحدث في حالة سحب سيارة فورمولا وان فيراري سيارة نصف مقطورة تزن 30 طنًا.
PRIME
يتم توزيع مخطط البيانات على جميع الحاملات الفرعية. إذا كانت اثنتان منها مفقودة، لا يتم تسليم مخطط البيانات بالكامل، ويجب إعادة كل شيء. إذا قمت بتعيين أعلى معدل للتشكيل، فإن المعالج غير قادر على إصلاح الأخطاء (مصحح FEC متوقف)، مما يؤدي إلى معدلات اتصال منخفضة للغاية وعدم موثوقية بشكل عام.
G3-PLC
يؤدي العدد الأقل من الحاملات الفرعية إلى نظام أكثر استقرارًا قليلاً، ولكن معدل الاتصال المعلن (إذا قرأت المستندات من الشركة المنتجة بعناية) مضمون في نطاق التردد 10 – 500 كيلوهرتز. في نطاق CENELEC (10 – 150 كيلوهرتز)، يصل معدل الاتصال إلى 4.5 كيلو بايت/ثانية فقط! إذا أضفت متطلبات DLMS، فحتى الهاوي يكتشف أن هذه ليست الطريقة الصحيحة. ويكشف أحد مشاريع G3-PLC عن معدل اتصال نهائي يبلغ 2.5 كيلوبايت/ثانية (هذا ليس خطأ في الكتابة).
OSGP
لا يظهر هذا الحل معدل اتصال مرتفع على الإطلاق. إنه مستقر للغاية وعدد العدادات الإلكترونية المثبتة مثير للإعجاب حقًا. ومع ذلك، هنا تنتهي الإيجابيات. تحتوي طبقة التطبيق على بروتوكول OSGP القابل للتشغيل البيني (وستتلقى كل الدعم الممكن له)، ولكن إذا كنت ترغب في التواصل، فلا توجد طريقة أخرى غير شراء مجموعة شرائح من المنتج الوحيد في العالم.
جميع المعلومات اللازمة لدعم الاتصالات ليست عامة، وبعضها محمي ببراءة اختراع. إذا التقت متطلبات العميل من ناحية، وتوريد المنتج من ناحية ثانية مع بعضهما البعض، فكل شيء على ما يرام. إذا لم يكن الأمر كذلك، فهذا من سوء حظك.
الملخص
إذا قمنا بالتلخيص، يمكننا استخلاص الاستنتاج التالي (غير المشجع للغاية): تعتمد جميع الأنظمة القابلة للتشغيل البيني على منتج واحد للشرائح. إن ظهور أعداد أكبر من المنتجين وهمي فقط لأن الحلول البديلة تعتمد على نفس معالج الإشارة (غير تنافسي من وجهة نظر السعر).
وعلاوة على ذلك، تم تصميم هذه الأنظمة كنظم إدارة الكهرومغناطيسية وهي غير قادرة على دمج المتطلبات الجديدة للشبكة الذكية (لامركزية التحكم، وضمان الاستجابة في الوقت المناسب، والدعم الكبير للحلول متعددة المرافق، وما إلى ذلك). وبالتالي من الضروري العودة إلى البداية واقتراح حل يتوافق مع التقنيات.
البيانات الثنائية والحاجة إلى الكفاءة
دعونا نسلط الضوء على عمق المشكلة بأكملها ونلقي نظرة على التحليل الصغير التالي: على مستوى المقياس الإلكتروني، يتم تخزين البيانات المقاسة في السجل الموجود في النظام الثنائي. للتوضيح، يمكن تقديم الرقم 999,999,999,999 (لا يوجد رقم أعلى في المقياس الإلكتروني) بمقدار 4 بايت (أي 32 بت).
| نظام الكود | عدد البايتات اللازمة للعرض التقديمي |
| النظام الثنائي | 4 |
| رمز ASCII | 9 |
| يونيكود | 18 |
| يونيكود واسع النطاق | 36 |
إذا أردنا أن نرى هذا الرقم في النظام القديم ASCII، فسنحتاج إلى أكثر من ضعف هذه المساحة. إذا استخدمنا أحرف يونيكود عريضة، سيزداد عدد البايتات بمقدار عشرة أضعاف. يمكن للهواة أن يقولوا أن هذا أمر تافه، ولكن علينا أن نتذكر أن البيانات تُنقل في الوضع التسلسلي بتة بتة!
في الماضي، كان من الضروري إجراء ترتيب في القيم، حتى يتمكن موزعو الطاقة من فهم بعضهم البعض. ولهذا السبب تم اقتراح رموز OBIS ونظام COSEM. مساحة العنوان في كود OBIS لها بنية مشابهة لعنوان الإنترنت، فهي محددة بـ 6 بايت، مما يعطي مساحة عنوان 248، (رقم 281،474،976،710،656). على الرغم من ذلك، تحتاج إلى استقبال 100 سجل كحد أقصى من العداد الإلكتروني!
الطريق إلى الأمام للشبكات الذكية
من الواضح أن النهج المنظم الذي تم تحديده في مؤتمر القمة العالمي للتنمية المستدامة ونظام معلومات الأوزون شفاف للغاية، ويبدو جيداً حقاً على الورق. إذا تم اقتراح مثل هذا النظام واستخدامه من قبل كبار المستهلكين، حيث تكون تكاليف إنشاء قناة الاتصال وتشغيلها ضئيلة، فلا يوجد سبب لإلغائه. ومع ذلك، في حالة خدمة ملايين الأماكن، ومع عدم وجود إمكانية (من حيث التكلفة، أو لأسباب فنية) لاستخدام اتصالات عالية السرعة، لا يمكن التظاهر بأن الأمر سيسير على ما يرام بهذه الطريقة.
دعونا نحدد المتطلبات التي تلبي احتياجات موزع الطاقة، مع التأكيد على متطلبات الأمن السيبراني، وإشراك العميل النهائي، و(أخيرًا وليس آخرًا) قبول خصائص قناة الإرسال. تقول القاعدة الذهبية إن قوة النظام من قوة أضعف حلقاته. ونظرًا لأن الشبكات الذكية تشمل جميع أجهزة الطاقة، يمكن استخدام تحليل مماثل لأنظمة شبكات توزيع التحكم أيضًا.