Kết nối mạng và tích hợp thiết bị trạm sạc xe điện là gì
Kết nối mạng và tích hợp thiết bị trạm sạc xe điện là cấp nguồn, truy cập Internet cho các thiết bị phần cứng và dịch vụ tại một trạm sạc xe điện để chúng hoạt động cùng nhau như một giải pháp thông minh duy nhất.
Kết nối mạng và tích hợp thiết bị trạm sạc xe điện giúp giảm độ phức tạp và chi phí lắp đặt, tiết kiệm không gian, cải thiện độ tin cậy và bảo mật, đồng thời hỗ trợ thực hiện các hoạt động theo thời gian thực như xử lý thanh toán, giám sát video và chẩn đoán từ xa.
Bằng cách đáp ứng các yêu cầu đa dạng của các trạm sạc xe điện hiện đại, hệ thống tích hợp này giúp tạo ra các hệ sinh thái thông minh, tự duy trì, có thể hỗ trợ nhiều loại thiết bị và dịch vụ.
Với các tính năng đa dạng, cấu hình linh hoạt và khả năng quản lý từ xa, giải pháp IoT này sẵn sàng đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển và tiến hóa không ngừng của dịch vụ sạc xe điện.
Khó khăn khi thực hiện
Mở rộng mạng và tích hợp đa thiết bị
Trạm sạc xe điện hiện đại hoạt động như một hệ sinh thái số phức tạp thay vì chỉ đơn thuần là điểm cung cấp điện năng.
Hệ thống cần hỗ trợ đồng thời nhiều thiết bị kết nối với nhau bao gồm:
- Thiết bị đầu cuối thanh toán.
- Hệ thống giám sát.
- Bảng hiệu số.
- Cảm biến theo dõi môi trường.
- Thiết bị truyền thông.
Môi trường đa thiết bị này tạo ra những thách thức đáng kể trong thiết kế kiến trúc mạng và phân bổ tài nguyên.
Độ phức tạp kỹ thuật phát sinh từ nhu cầu hỗ trợ các thiết bị có yêu cầu băng thông khác nhau hoàn toàn, độ nhạy độ trễ khác nhau và giao thức truyền thông khác nhau.
Thiết bị đầu cuối thanh toán cần kết nối bảo mật với độ trễ thấp để xử lý giao dịch theo thời gian thực trong khi camera giám sát yêu cầu luồng băng thông rộng ổn định để theo dõi liên tục.
Hệ thống bảng hiệu số cần kết nối đáng tin cậy để cập nhật nội dung và quản lý từ xa, còn cảm biến IoT cần truyền dữ liệu định kỳ với mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.
Ví dụ: Tại một trạm sạc lớn như Tesla Supercharger, hệ thống phải xử lý đồng thời: 20 cổng sạc với dữ liệu giao dịch, 8 camera giám sát HD, 4 màn hình quảng cáo 4K, 15 cảm biến môi trường và hệ thống âm thanh.
Thách thức về khả năng mở rộng tăng lên khi các địa điểm sạc mở rộng từ thiết bị đơn lẻ thành khu vực sạc quy mô lớn với hàng chục điểm sạc.
Mỗi thiết bị bổ sung nhân lên độ phức tạp của quản lý mạng.
Vì vậy đòi hỏi các chiến lược tinh vi về ưu tiên lưu lượng, quản lý chất lượng dịch vụ (QoS) và phân bổ băng thông.
Cơ sở hạ tầng phải đáp ứng không chỉ yêu cầu thiết bị hiện tại mà còn các mở rộng tương lai và công nghệ mớ.
Do đó khiến thiết kế mạng linh hoạt và có tính module trở nên thiết yếu cho khả năng tồn tại lâu dài.
Quản lý nguồn điện và tối ưu không gian
Các phương pháp kết nối mạng truyền thống cho môi trường đa thiết bị thường đòi hỏi nguồn cấp điện riêng biệt và kết nối mạng riêng cho từng thành phần.
Từ đó tạo ra những thách thức đáng kể trong môi trường sạc ngoài trời có hạn chế về không gian.
Diện tích vật lý của nhiều bộ điều hợp nguồn, cáp và thiết bị mạng trở nên đặc biệt có vấn đề tại các điểm lắp đặt trong thành phố, nơi mỗi mét vuông không gian đều có chi phí cao.
Thách thức quản lý nguồn điện vượt xa những yêu cầu đơn giản về không gian, độ phức tạp, yêu cầu bảo trì và chi phí vận hành.
Mỗi điểm kết nối nguồn điện bổ sung tương ứng với một nguồn lỗi tiềm năng, thời gian lắp đặt tăng và chi phí bảo trì dài hạn cao hơn.
Hơn nữa, môi trường sạc ngoài trời thường đối mặt với hạn chế về dung lượng tủ điện và không gian ống dây có sẵn.
Do đó phân phối điện hiệu quả trở nên quan trọng cho tính khả thi của dự án.
Ví dụ: Một trạm sạc 12 cổng truyền thống có thể cần đến 36 nguồn cấp riêng biệt (cho camera, màn hình, cảm biến), trong khi giải pháp tích hợp chỉ cần 12 cáp PoE++).
Giải pháp đòi hỏi công nghệ cấp điện qua mạng tích hợp có thể đồng thời cung cấp cả kết nối dữ liệu và điện năng qua hệ thống cáp thống nhất.
Phương pháp này được thực hiện bởi Power over Ethernet (PoE++) và các công nghệ tương tự.
Do đó có thể cung cấp tới 90 watt mỗi cổng trong khi duy trì tốc độ truyền dữ liệu gigabit.
Tích hợp như vậy giảm độ phức tạp lắp đặt tới 40%, tối thiểu hóa quá trình dẫn cáp và tạo ra kết nối đáng tin cậy hơn bằng cách giảm số điểm lỗi tiềm năng trong kiến trúc hệ thống.
Khả năng chống chịu môi trường khắc nghiệt
Môi trường sạc xe điện ngoài trời đặt ra những thách thức hoạt động cực đoan vượt xa yêu cầu kết nối mạng trong nhà thông thường.
Thiết bị phải chịu được những yêu cầu sau:
- Biến động nhiệt độ từ -40°C đến +70°C.
- Độ ẩm vượt 95%.
- Tiếp xúc với bức xạ UV, muối biển tại các khu vực ven biển.
- Rung động vật lý từ giao thông gần đó cùng hoạt động sạc.
Thách thức môi trường trở nên đặc biệt gay gắt khi xem xét độ nhạy của thiết bị mạng chứa các thành phần điện tử chính xác.
Thiết bị mạng trong nhà truyền thống thường hỏng trong vài tháng khi triển khai trong môi trường ngoài trời không có bảo vệ phù hợp.
Vì vậy dẫn đến gián đoạn dịch vụ, tăng chi phí bảo trì và làm giảm trải nghiệm người dùng.
Ví dụ: Tại Bắc Âu, trạm sạc phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ xuống -30°C và tuyết rơi dày, trong khi tại Trung Đông, nhiệt độ có thể lên tới 60°C với bão cát.
Mỗi môi trường đòi hỏi giải pháp kỹ thuật riêng biệt.
Yêu cầu đạt được tiêu chuẩn IP65 hoặc cao hơn cùng với lựa chọn thành phần cấp công nghiệp, tác động đáng kể đến cả chi phí thiết bị và độ phức tạp thiết kế.
Hơn nữa, yêu cầu độ tin cậy cho cơ sở hạ tầng sạc xe điện thường vượt quá các ứng dụng mạng thương mại tiêu chuẩn.
Trạm sạc thường hoạt động 24/7 với số lần bảo trì tối thiểu.
Do đó đòi hỏi thiết bị mạng có thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF) vượt 100.000 giờ.
Vì vậy yêu cầu không chỉ thiết kế phần cứng mạnh mẽ mà còn đường truyền thông dự phòng, khả năng chuyển đổi dự phòng tự động và hệ thống chẩn đoán từ xa có thể dự đoán và ngăn ngừa lỗi trước khi chúng ảnh hưởng đến tình trạng sẵn sàng của dịch vụ.
Bảo mật và tương thích nhiều giao thức
Tích hợp các thiết bị đa dạng trong mạng sạc xe điện tạo ra những thách thức bảo mật phức tạp.
Mỗi thành phần kết nối có khả năng trở thành điểm xâm nhập cho các mối đe dọa mạng.
Môi trường thiết bị không đồng nhất thường bao gồm thiết bị từ nhiều nhà sản xuất.
Khi đó mỗi nhà có cách triển khai bảo mật khác nhau, lịch trình cập nhật khác nhau và cấu hình lỗ hổng khác nhau.
Thách thức bảo mật được nhân lên bởi tính chất quan trọng của cơ sở hạ tầng sạc và sự tích hợp ngày càng tăng với hệ thống lưới điện thông minh.
Các cuộc tấn công mạng thành công vào mạng sạc có thể tác động không chỉ đến từng trạm mà còn đến tính ổn định của lưới điện rộng lớn hơn.
Ví dụ: Năm 2021, một cuộc tấn công ransomware vào Colonial Pipeline đã gián đoạn cung cấp nhiên liệu tại Đông Bắc Mỹ. Tương tự, các trạm sạc xe điện cũng có thể trở thành mục tiêu tấn công nhằm làm tê liệt giao thông điện.
Rủi ro này đòi hỏi triển khai các chiến lược bảo mật phòng thủ nhiều tầng bao gồm phân đoạn mạng, truyền thông mã hóa, cập nhật bảo mật thường xuyên và hệ thống giám sát liên tục.
Thêm vào đó, thách thức tương thích giao thức phát sinh từ yêu cầu truyền thông đa dạng của các loại thiết bị khác nhau.
Trong khi một số thiết bị cần kết nối TCP/IP đơn giản, những thiết bị khác có thể cần các giao thức công nghiệp chuyên biệt như Modbus, DNP3 hoặc các tiêu chuẩn mới dành riêng cho xe điện như OCPP (Giao thức điểm sạc mở).
Cơ sở hạ tầng mạng phải cung cấp nền tảng thống nhất có thể kết nối liền mạch giữa các phương pháp truyền thông khác nhau này trong khi duy trì ranh giới bảo mật và đảm bảo truyền dữ liệu đáng tin cậy trên tất cả các hệ thống kết nối.
Đặc điểm của giải pháp
Kiến trúc đa cổng cấp công nghiệp
Cấu hình 24 cổng của SWM280 đại diện cho sự chuyển đổi cơ bản từ các phương pháp kết nối mạng truyền thống trong môi trường sạc xe điện.
SWM280 cung cấp 12 cổng PoE+ và 12 cổng Ethernet trong một nền tảng chuyển mạch tập trung duy nhất.
Kiến trúc cổng kép này hoạt động như hệ thống thần kinh trung ương cho hệ sinh thái trạm sạc.
Vì thế loại bỏ các vấn đề kết nối phân mảnh thường gặp trong các lắp đặt thông thường.
Ý nghĩa kỹ thuật của phương pháp thống nhất này trở nên rõ ràng khi xem xét các yêu cầu thiết bị đa dạng điển hình trong các cơ sở sạc hiện đại.
12 cổng Ethernet cung cấp kết nối tốc độ cao chuyên dụng cho chính các bộ sạc xe điện.
Do đó tạo ra mạng xương sống ổn định hỗ trợ truyền thông thời gian thực, cân bằng tải và giám sát tập trung.
Kết nối chuyên dụng này đảm bảo các hoạt động sạc duy trì quyền truy cập ưu tiên vào tài nguyên mạng, ngăn ngừa can thiệp từ các hệ thống phụ trợ.
Ví dụ: Tại trạm sạc xe điện hoặc các trung tâm thương mại lớn, một switch như SWM280 có thể quản lý đồng thời: 12 đầu sạc nhanh, 6 camera an ninh, 4 màn hình thông tin, 8 cảm biến môi trường và hệ thống thanh toán. Tất cả từ một thiết bị duy nhất.
Hơn nữa, triết lý thiết kế tích hợp mở rộng xa hơn số lượng cổng đơn giản để bao quát quản lý lưu lượng thông minh và ưu tiên thiết bị.
Kiến trúc của switch hỗ trợ các giao thức chất lượng dịch vụ (QoS) có thể phân bổ băng thông động dựa trên tầm quan trọng của thiết bị.
Từ đó đảm bảo các hoạt động sạc thiết yếu duy trì hiệu suất tối ưu ngay cả trong thời gian sử dụng thiết bị phụ trợ cao điểm.
Khả năng này đặc biệt có giá trị tại các khu vực sạc lưu lượng cao nơi hàng chục thiết bị cạnh tranh tài nguyên mạng đồng thời.
Tích hợp Power over Ethernet Plus (PoE+)
Tính năng PoE+ của SWM280 cung cấp tới 30W mỗi cổng với tổng ngân sách điện 300W.
Vì vậy nó đại diện cho sự chuyển đổi mô hình trong thiết kế cơ sở hạ tầng trạm sạc xe điện khi loại bỏ yêu cầu truyền thống về nguồn cấp riêng biệt cho các thiết bị phụ trợ.
Phương pháp tích hợp này hoạt động như một lưới điện phân tán.
Hệ thống cung cấp cả nguồn điện và truyền thông dữ liệu qua đường dây cáp đơn lẻ đến mỗi thiết bị kết nối.
Triển khai kỹ thuật sử dụng tiêu chuẩn IEEE 802.3at PoE+, hỗ trợ truyền đồng thời dữ liệu Gigabit Ethernet và tới 30 watt điện năng qua cáp Cat5e hoặc Cat6 tiêu chuẩn.
Khả năng này đặc biệt có lợi cho các thiết bị tiêu thụ nhiều điện như camera bảo mật PTZ thường tiêu thụ 20-25W trong hoạt động, màn hình bảng hiệu số yêu cầu 15-20W và các điểm truy cập ngoài trời cần 20-30W để mở rộng phạm vi bao phủ.
Ví dụ: Một trạm sạc tại sân bay có thể vận hành 8 camera giám sát (200W), 4 màn hình thông tin (80W) và các cảm biến IoT (20W) với tổng công suất tiêu thụ là 300W chỉ từ một switch SWM280 duy nhất.
Hơn nữa, hệ thống cung cấp điện thống nhất giảm đáng kể độ phức tạp lắp đặt và chi phí bảo trì dài hạn.
Các lắp đặt truyền thống yêu cầu dẫn điện riêng cho mỗi thiết bị thường liên quan đến nhiều hơn 40-60% cơ sở hạ tầng cáp, tăng yêu cầu tủ điện và nhiều điểm lỗi tiềm năng.
Phương pháp tích hợp của SWM280 giảm yêu cầu di dây cáp tới 50%.
Vì vậy tối thiểu hóa kết nối điện và cung cấp khả năng giám sát điện tập trung hỗ trợ bảo trì chủ động và tối ưu hóa sử dụng năng lượng trên toàn bộ hệ sinh thái địa điểm sạc.
Nền tảng TswOS cấu hình mạng thông minh
TswOS (Hệ điều hành Switch Teltonika) của Teltonika biến SWM280 từ thiết bị mạng cơ bản thành nền tảng quản lý mạng thông minh.
Nó cung cấp kiểm soát toàn diện về cấu hình switch, giám sát và tối ưu hóa.
Hệ điều hành độc quyền này hoạt động như bộ não của mạng sạc.
Vì vậy giúp quản trị viên tinh chỉnh các thông số hiệu suất và thích ứng với yêu cầu vận hành đang phát triển.
Giao diện trực quan của nền tảng giải quyết những thách thức cấu hình phức tạp vốn có trong môi trường sạc xe điện đa thiết bị.
TswOS cung cấp khả năng quản lý VLAN hỗ trợ phân đoạn mạng để tối ưu hóa bảo mật và hiệu suất.
Do đó hỗ trợ cơ sở hạ tầng sạc quan trọng hoạt động trên các phân đoạn mạng cô lập trong khi các thiết bị phụ trợ hoạt động trên các mạng riêng biệt, được kiểm soát.
Phương pháp phân đoạn này tăng cường cả bảo mật và hiệu suất bằng cách ngăn lưu lượng thiết bị phụ trợ tác động đến các hoạt động sạc thiết yếu.
Ví dụ: Tại một trạm sạc ở khu đô thị mới, TswOS có thể tạo 3 VLAN riêng biệt: một cho hệ thống sạc chính, một cho camera an ninh và một cho dịch vụ khách hàng (WiFi, màn hình), đảm bảo mỗi hệ thống hoạt động độc lập và bảo mật.
Thêm vào đó, TswOS bao gồm các tính năng nâng cao như sao chép cổng để phân tích mạng.
Bên cạnh đó còn hỗ trợ SNMP cho hệ thống giám sát doanh nghiệp và khả năng chuyển đổi dự phòng tự động đảm bảo tính liên tục của mạng trong các lỗi thành phần.
Khả năng của hệ thống trong cung cấp phân tích lưu lượng thời gian thực và giám sát hiệu suất thiết bị hỗ trợ các chiến lược bảo trì dự đoán có thể xác định các vấn đề tiềm năng trước khi chúng tác động đến tình trạng sẵn sàng dịch vụ.
Những khả năng này đặc biệt có giá trị trong môi trường sạc 24/7 nơi thời gian ngừng hoạt động của mạng trực tiếp chuyển thành mất doanh thu và thất vọng của khách hàng.
Tích hợp 5G tốc độ cao qua Router RUTC50
Tích hợp router 5G RUTC50 với tốc độ di động lên tới 3.4 Gbps tạo ra kết nối mạnh mẽ.
Vì vậy biến các trạm sạc xe điện từ những điểm cung cấp điện cô lập thành các nền tảng dịch vụ số kết nối đầy đủ.
Kết nối tốc độ siêu cao này hỗ trợ truyền thông thời gian thực với hệ thống quản lý dựa trên đám mây, mạng xử lý thanh toán và cơ sở hạ tầng quản lý lưới điện.
Thông lượng 3.4 Gbps cung cấp dung lượng dư đáng kể cho các yêu cầu kết nối hiện tại và tương lai.
Do đó hỗ trợ đồng thời truyền video độ nét cao từ nhiều camera bảo mật, xử lý giao dịch thời gian thực cho nhiều điểm sạc và truyền dữ liệu liên tục cho tích hợp lưới điện và hệ thống quản lý tải.
Khả năng này đặc biệt quan trọng trong các thời kỳ sử dụng cao điểm khi nhiều xe sạc đồng thời trong khi các hệ thống phụ trợ hoạt động ở mức công suất đầy đủ.
Ví dụ: Tại một trạm sạc lớn ở khu vực sân bay hoặc trung tâm thương mại, băng thông 3.4 Gbps có thể hỗ trợ: 20 xe sạc đồng thời (100 Mbps), 12 camera 4K (240 Mbps), dịch vụ WiFi khách hàng (500 Mbps) và vẫn còn dư 2.6 Gbps cho các ứng dụng tương lai.
Hơn nữa, tích hợp 5G hỗ trợ các khả năng nâng cao như ứng dụng điện toán biên.
Đây là nơi sức mạnh xử lý cục bộ có thể xử lý các thuật toán phức tạp cho định giá động, bảo trì dự đoán và tối ưu hóa năng lượng mà không cần kết nối đám mây liên tục.
Độ trễ thấp của mạng 5G thường dưới 10 mili giây hỗ trợ các ứng dụng thời gian thực như hệ thống ứng phó khẩn cấp, cân bằng tải động và xác minh thanh toán tức thì nhằm tăng cường cả hiệu quả vận hành và trải nghiệm người dùng.
Hệ thống quản lý từ xa (RMS) kiểm soát tập trung
Hệ thống quản lý từ xa (RMS) của Teltonika cung cấp khả năng giám sát từ xa toàn diện.
Nó loại bỏ yêu cầu truyền thống về can thiệp kỹ thuật tại chỗ trong các tác vụ quản lý mạng thường xuyên.
Nền tảng dựa trên đám mây này hoạt động như trung tâm chỉ huy tập trung, hỗ trợ giám sát thời gian thực, quản lý cấu hình và bảo trì chủ động trên các lắp đặt mạng sạc phân tán.
Nền tảng RMS giải quyết những thách thức vận hành quan trọng trong quản lý cơ sở hạ tầng sạc xe điện.
Đó à chi phí cao và độ phức tạp của điều động nhân viên kỹ thuật đến các địa điểm sạc từ xa để bảo trì thường xuyên hoặc cập nhật cấu hình.
Hệ thống cung cấp giám sát trạng thái thiết bị thời gian thực.
Do đó giúp quản trị viên xác định các vấn đề hiệu suất, sự cố kết nối hoặc lỗi phần cứng ngay khi xảy ra.
Khả năng này giảm thời gian giải quyết sự cố trung bình từ hàng giờ hoặc hàng ngày xuống còn vài phút.
Từ đó cải thiện đáng kể độ tin cậy dịch vụ và sự hài lòng của khách hàng.
Ví dụ: Một công ty vận hành 50 trạm sạc trên toàn quốc có thể giám sát và điều chỉnh tất cả từ văn phòng trung tâm ở TP.HCM, phát hiện sớm sự cố và khắc phục từ xa mà không cần cử kỹ thuật viên đi công tác.
Ngoài ra, khả năng cập nhật tự động và quản lý cấu hình của nền tảng đảm bảo rằng các bản vá bảo mật, cập nhật tính năng và thay đổi cấu hình có thể được triển khai trên toàn bộ mạng đồng thời.
Hệ thống bao gồm 24 tháng RMS miễn phí với mỗi lần mua SWM280, cung cấp quyền truy cập ngay lập tức vào khả năng quản lý mạng cấp doanh nghiệp mà không cần đầu tư cơ sở hạ tầng bổ sung.
Phương pháp giám sát toàn diện này hỗ trợ các chiến lược bảo trì dự đoán có thể giảm thời gian ngừng hoạt động không theo kế hoạch tới 70% trong khi tối ưu hóa hiệu quả vận hành trên các mạng sạc phân tán.
Thiết kế chịu môi trường vận hành khắc nghiệt
Thông số thiết kế công nghiệp của SWM280 giải quyết các điều kiện môi trường khắc nghiệt điển hình trong các lắp đặt sạc xe điện ngoài trời.
Đây là nơi thiết bị phải hoạt động tin cậy bất chấp biến động nhiệt độ cực đoan, tiếp xúc ẩm ướt, rung động và nhiễu điện từ.
Cấu trúc cấp công nghiệp đảm bảo hiệu suất mạng nhất quán trong môi trường có thể nhanh chóng làm suy giảm thiết bị mạng thương mại thông thường.
Switch kết hợp phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng, thường từ -40°C đến +75°C, hỗ trợ triển khai tại các vị trí địa lý đa dạng mà không cần vỏ bọc bảo vệ môi trường.
Thiết kế mạnh mẽ bao gồm bảo vệ cho bo mạch, đầu nối cấp công nghiệp và hoạt động không quạt nhằm loại bỏ các điểm lỗi cơ học trong khi duy trì quản lý nhiệt tối ưu.
Các yếu tố thiết kế này quan trọng trong các lắp đặt ngoài trời nơi thay thế thiết bị đòi hỏi gián đoạn dịch vụ đáng kể và triển khai nhân viên kỹ thuật.
Ví dụ: Tại các tỉnh phía Bắc như Lào Cai, nhiệt độ có thể xuống 0°C vào mùa đông, trong khi tại các tỉnh Nam Trung Bộ như Ninh Thuận, nhiệt độ có thể lên 40°C với độ ẩm cao. SWM280 vẫn duy trì hoạt động ổn định trong mọi điều kiện này.
Hơn nữa, các tính năng độ tin cậy công nghiệp mở rộng đến thông số tương thích điện từ (EMC) đảm bảo hoạt động phù hợp trong môi trường có nhiễu điện xung quanh thiết bị sạc xe điện công suất cao.
Switch duy trì hiệu suất mạng ổn định bất chấp nhiễu điện từ được tạo ra bởi hệ thống sạc DC nhanh, thiết bị chuyển đổi điện và các hoạt động chuyển mạch dòng điện cao.
Khả năng chống chịu này, kết hợp với các tùy chọn đầu vào nguồn dự phong và bảo vệ sét tiên tiến.
Vì thế tạo ra nền tảng mạng có khả năng hỗ trợ cơ sở hạ tầng sạc quan trọng với kỳ vọng độ tin cậy cấp doanh nghiệp.
Có thể bạn quan tâm
Liên hệ
Địa chỉ
Tầng 3 Toà nhà VNCC
243A Đê La Thành Str
Q. Đống Đa-TP. Hà Nội
info@comlink.com.vn
Phone
+84 98 58 58 247