مركز البيانات: الأجزاء المهملة من الشبكات الذكية

يعد مركز البيانات عنصرًا غالبًا ما يتم تجاهله في الشبكات الذكية. وغالباً ما يُنظر إليه على أنه بوابة بين شبكة TCP-IP وشبكة اتصالات عداداتالكهرباء. في الواقع، يؤدي المكثف عددًا من المهام الأخرى المهمة جدًا، والتي لها تأثير كبير على نجاح استرجاع البيانات من العدادات وإمكانية استخداممجموعة واسعة من الوظائف.

المركز أم البوابة؟

غالبًا ما تستخدم شبكات العدادات اتصالاً عن طريق PLC (اتصال خط الطاقة) أو الاتصال اللاسلكي، لذلك قد يكون الاتصال غير موثوق به. بين المكثف/البوابة والخادم يتم استخدام اتصال GPRS/2G/3G/4G أو PLC أو اتصال الشبكة المحلية. تتميز الوصلتان الأوليان بموثوقية ضعيفة نسبيًا ووقتاستجابة أعلى.

في البوابة، يكون احتمال فقدان الحزمة في البوابة هو مجموع احتمالية فقدان الحزمة في كلتا الشبكتين؛ أما الكمون فهو مجموع زمني التأخير. في حالةالمكثفات، فإن احتمال فقدان الحزمة يساوي الاحتمال الأكبر. يمكن التخلص من تأثير الكمون على الشبكة إلى حد كبير من خلال دمج البيانات في وحداتأكبر.

وقد تم إثبات ذلك في مشروع تجريبي في هولندا، حيث تم استخدام G3 للاتصال بنظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة المنطقي المنطقي المنطقي وGPRS للاتصال بالخادم، ولكن بدلاً من المكثفات، تم استخدام البوابات. استغرقت قراءة بيانات الملف الشخصي من عداد واحد إلى الخادم 59 ثانية في المتوسط،وهو أبطأ بعدة مرات من استخدام المكثف.

من المهم مراعاة توزيع قوة الحوسبة بين الأجهزة وتوفير تدفق البيانات. يمكن أن يؤدي توزيع مهام معينة من الخادم إلى المكثف إلى توفير الطاقة الحاسوبيةللخادم وكمية البيانات المنقولة بين المكثف والخادم بأقل التكاليف الإضافية للمركز.

ومع ذلك، في الحالات التي تكون فيها قناة الاتصال سريعة بما فيه الكفاية أو تكون إحدى قنوات الاتصال موثوقة للغاية مثل: 485 أو الشبكة المحلية، ولايكون توزيع الطاقة الحاسوبية مطلوبًا، يمكن استخدام البوابة بنجاح.

توحيد واجهات الاتصال والبروتوكولات

لإنشاء شبكة عدادات، هناك عدد من الواجهات: PRIME وG3 وW-MBUS وRS485 وGPRS، إلخ، والتي يمكن أن تستخدم مجموعة واسعةمن البروتوكولات: DLMS، OSGP، إلخ. علاوة على ذلك، فإن الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة التي تستخدم نفس الواجهة والبروتوكول ليستمتوافقة دائمًا.

مركزات البيانات هي الأكثر ملاءمة لتوحيد هذه الاختلافات. وينبغي أن تسمح مكثفات البيانات الحديثة بالاتصال من خلال جميع الواجهات والبروتوكولاتالمستخدمة في شبكات العدادات وإنشاء واجهة اتصالات موحدة للخادم. وبالتالي، يتم حماية بقية البنية التحتية الموجودة خلف المكثف من التطبيقات المختلفةلشبكات العدادات.

يجب أن تكون إضافة دعم لواجهات اتصال أو مواصفات بروتوكول جديدة لواجهات اتصال أو مواصفات بروتوكول جديدة لأجهزة شركة مصنعة معينة أمرًاسهلاً بالنسبة لمكثف البيانات الحديث، بغض النظر عما إذا كان الجهاز عداد كهرباء أو عداد طاقة مختلف أو جهاز معين على الشبكة الذكية.

قراءة البيانات ومعالجتها

يجب أن يدعم المكثف العداد بعدد عشوائي من أنواع الملفات الشخصية بفترات عشوائية وسجلات عشوائية. يجب أن يكون من الممكن تغيير تكوين قراءةالبيانات لأي مقياس يدعم ذلك.

إذا كان العداد لا يقوم بالتنميط، يجب أن يحاكي المكثف هذا السلوك، لذا من جانب الخادم، يقوم العداد عادةً بالتنميط، على الرغم من أنه لا يمكن ضمان فترةالتنميط.

ومن الاعتبارات المهمة الأخرى معالجة بيانات القراءة. فخيار إرسال البيانات إلى الخادم أو تخزينها في المكثف هو مجرد وظيفة أساسية. يجب أن يوفرالمكثف تحليل البيانات حيث يمكن إرسال النتائج فقط إلى الخادم. وبناءً على التحليل، قد يقوم المكثف ببعض المهام بنفسه، مثل تصحيح جداول TOU.

دعم خوادم متعددة

غالبًا ما تتواصل المكثفات التقليدية مع خادم واحد فقط. لكن شركات الطاقة لديها عدد قليل من الأنظمة المختلفة تمامًا، والتي يمكن أن تكون متصلة مباشرةًبالمُركِّز. على سبيل المثال، أنظمة الفوترة وأنظمة الإدارة وأنظمة المراقبة وما إلى ذلك.

علاوةً على ذلك، يمكن أن يكون دعم الخوادم المتعددة مفيداً في حالة دعم عدادات متعددة المرافق، حيث تذهب المعلومات حول استهلاك الكهرباء إلى إحدىالشركات، ومعلومات حول استهلاك الغاز إلى شركة أخرى، وما إلى ذلك.

من الأهمية بمكان، مصادقة الخادم وتفويضه لكل معاملة، حيث يتم تحديد الأجهزة التي سيتم إرسال المعاملات إليها.

الأحداث

يجب أن يكون نظام الإبلاغ عن الأحداث من كل جهاز موحداً. يجب أن تسمح المكثفات الحديثة بتصفية متقدمة للأحداث وفقاً لمعاييرها. تقوم القواعد بتعيين ”أولوية إرسال الأحداث“ على سبيل المثال عبر الرسائل النصية القصيرة، بشكل افتراضي، أو الاحتفاظ بها في المكثف أو إسقاطها فقط، أو تنفيذ أي إجراءآخر.

التوحيد والتصفية يوفر إلى حد كبير قناة الإرسال والقدرة الحاسوبية المطلوبة لمعالجة الأحداث على الخادم.

الأوامر والمعلمات

مرة أخرى، من المهم جداً أن يكون هناك نهج موحد لإعداد بارامترات جميع الأجهزة. أكثر نماذج البارامترات ذات الصلة هي SNMP، والتي تُستخدم فيشبكات TCP-IP وهي مخصصة في المقام الأول لأجهزة التوجيه والبوابات وما إلى ذلك، وبالتالي فهي مناسبة جداً للمكثف ونموذج COSEM، والذييستخدم لعدادات الطاقة.

يجب أن يكون جزء من المكثف قاعدة بيانات تحتوي على معلومات حول معلمات الدعم في الأجهزة. يجب توفير هذه المعلومات لأطراف ثالثة في شكل قابلللقراءة الآلية.

ترتبط بعض المعلمات بجهاز واحد، ولكن يتم تخزينها على جهاز آخر. على سبيل المثال، قد يتم تخزين أولوية الاتصال الأعلى لمقياس معين في المكثف. منالناحية المثالية، لا يلاحظ المستخدم ذلك ويظهر كما لو كان قد تم تعيينه في الجهاز الطرفي، حتى عندما يتم نقل الجهاز تحت مكثف آخر.

توجد وحدات لاتصال 485 و PLC مع جدولة ومهمة منفصلة في سلاسل رسائل لتحقيق أقصى استفادة من وحدة المعالجة المركزية وقناة الاتصال. توجدوحدة TCP-IP للاتصال مع تطبيق الفوترة والإدارة. هناك أيضًا وحدة إدارة للتشخيص وتهيئة التيار المستمر. تتم مشاركة البيانات بين الوحدات بواسطةقاعدة بيانات. يتم إرسال الأحداث غير المتزامنة بين الوحدات بواسطة d-bus.

يمكن أن تكون الميزة إذا كان من الممكن تعيين قيمة معلمة صالحة فقط في فترة زمنية معينة، وبعد ذلك تعود المعلمة إلى القيمة السابقة. الميزة الأخرى هيالقدرة على تعيين قيم المعلمات المناسبة فيما يتعلق بالترتيب الذي تنشأ به الطلبات وليس بالترتيب الذي وصلت به إلى المكثف.

يجب أن يكون للأوامر القدرة على تعيين المهلة فيما يتعلق بعدد المحاولات أو وقت التنفيذ. بالطبع يجب أن يكون هناك أيضاً أوامر إدارة قائمة الانتظار.

تحديد الأولويات وإدارة الاتصالات

تتمتع معظم قنوات الإرسال في الشبكة الذكية بإنتاجية منخفضة مع معدل خطأ مرتفع، لذا فإن التحكم في اتصالات المكثف أمر بالغ الأهمية ويمكن أن يزيدبشكل كبير من كمية البيانات المفيدة المستلمة وموثوقية إدارة الشبكة.

من الأمثلة على ذلك القدرة على التنبؤ بكمية البيانات في العداد، ونسبة نجاح الاتصال في النقطة الزمنية المقصودة، وأهمية البيانات في العداد فيما يتعلقبالمعالجة اللاحقة وما إلى ذلك.

وبناءً على هذه التنبؤات، يمكن للمركّز أن يقرر أي البيانات من أي مقياس يجب قراءتها. يمكن تحديد أولويات إدارة الشبكة باستخدام برنامج جدولة LLQ المعدل، وهو أحد أكثر برامج الجدولة فعالية لبروتوكول TCP-IP.

الأمان

يمكن تقسيم الأمان إلى المصادقة والترخيص والتشفير. يمكن الحصول على مصادقة المركز والخادم وتشفيرهما باستخدام بروتوكول SSL / TLS القياسي،أو باستخدام VPN.

يجب تنفيذ التفويض يدويًا فيما يتعلق بإمكانية وجود خوادم متعددة وفيما يتعلق بالتشخيص المحلي ومجموعة واسعة من الامتيازات للتقنيات.

يمكن أن تكون مصادقة فنيي الخدمة من خلال اسم مستخدم وكلمة مرور أو رمز أمان. يعتمد الأمان على شبكة جهاز القياس على قدرات جهاز القياس. يجبأن يدعم المكثف معظم خوارزميات التشفير القياسية للدعم المستقبلي المحتمل.

التواصل مع الخادم

غالبًا ما توجد متطلبات اتصال متناقضة بين المكثف والخادم. أحد المتطلبات هو بروتوكول ملائم وموحد، يعتمد في الغالب على خدمات الويب.

من ناحية أخرى، هناك شرط لتحسين البيانات المرسلة، ليس فقط فيما يتعلق بالسرعة المنخفضة لنظام GPRS، ولكن أيضًا بسبب إمكانية استخدام PLC لجزء من المسار على الأقل. نظرًا لأن البروتوكولات القائمة على خدمات الويب تكون في شكل XML، فليس من السهل تلبية كلا المطلبين.

قد يكون الحل هو استخدام تطبيق من جانب الخادم يقوم بتحويل بروتوكول ثنائي محسّن إلى بروتوكول قائم على خدمات الويب من جانب الخادم. يحافظ هذاالحل على بساطة توصيل تطبيقات الطرف الثالث بالمكثف ويعطي أقصى قدر من التحسين للبيانات المنقولة.

الميزة الكبيرة هي إذا كان بإمكان المكثف توفير وحدات اتصال للإنترنت عبر الهاتف المحمول أو الإيثرنت أو الواي فاي أو غيرها من الواجهات. دائمًا ماتكون الحلول الخارجية أكثر تكلفة وقد لا تكون متوافقة بنسبة 100%.

الإدارة والتشخيص والتكوين

تعمل برامج التشخيص عالية الجودة على حل المواقف الإشكالية في الشبكة وتزيد من نسبة نجاح قراءة البيانات وموثوقية الشبكة بأكملها. يسمح برنامجالتكوين بتغيير سلوك النظام ليعمل وفقًا لمتطلبات العملاء المحددة.

يجب أن تكون هذه البرمجيات مصممة بحيث تكون سهلة الاستخدام، بحيث يتمكن العملاء من استخدامها بأنفسهم دون الاعتماد على شركة التوريد. وبالمثل،يجب أن يركز على الأمان وحقوق وصول المستخدم.

الخاتمة

كان الهدف من هذه المقالة هو تسليط الضوء على حقيقة أن مكثف البيانات ليس بوابة ذات وظائف بسيطة، ولكن يمكن أن يكون له تأثير كبير على إنتاجيةالاتصالات، وجمع البيانات ذات الصلة، وإدارة الشبكة والأمن.

لهذا السبب، من المهم إيلاء المزيد من الاهتمام لاختيار هذا الجهاز. يؤثر اختيار مكثف البيانات على الوظيفة العامة للشبكة الذكية كما يؤثر اختيار عدادالكهرباء.

هل تريد تجربة اتصال خط الطاقة السريع والموثوق به؟