-Theo Westermo-

Nước sạch là một yêu cầu cơ bản đối với xã hội ngày nay. Nước thải hàng ngày phải được xử lý nhanh chóng và hiệu quả để ngăn ngừa dịch bệnh và bảo vệ môi trường. Để đảm bảo được điều đó, các nhà máy xử lý nước hiện đại phải hoạt động hoàn hảo 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần 365 ngày một năm. Vì lý do này, các nhà máy này hiện sử dụng mạng Ethernet có khả năng phục hồi như một xương sống để liên lạc xung quanh một địa điểm. Việc tích hợp các thiết bị kế thừa vào đường trục IP này thường là một điều cần thiết và quan trọng hơn, cần có quyền truy cập mạng từ xa cho các mục đích giám sát.

Với nhu cầu truy cập từ xa thông qua kết nối internet, nhu cầu về an ninh mạng để đảm bảo mạng không thể bị can thiệp dù vô tình hay cố ý. Nhà máy xử lý nước hiện đại có nhu cầu về các giải pháp truyền thông dữ liệu mạnh mẽ.

Dưới đây là một ví dụ thực tế của nhà máy xử lý nước tại Anh, với 6 triệu khách hàng - Anglian Water

Anglian Water nâng cấp mạng tăng khả năng dự phòng và kiểm soát các trạm bơm nước từ xa

Những thách thức đối với Anglian Water

Các hệ thống quan trọng trong chẳng hạn như hệ thống lọc nước, yêu cầu mạng dữ liệu an toàn và đáng tin cậy để đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và không bị gián đoạn. Tại một số địa điểm của Anglian Water, có thiết bị tự động hóa đã được lắp đặt cách đây hơn 30 năm, không cung cấp cơ sở hạ tầng phù hợp cho việc chuyển đổi sang các mạng truyền thông dựa trên IP hiện đại. Ví dụ, việc thay thế các bộ điều khiển PLC hiện có, được yêu cầu, khiến chúng không tương thích với các mạng dữ liệu hiện có và tạo ra nhu cầu nâng cấp toàn bộ hệ thống tự động hóa cùng một lúc. Lợi ích chính của việc nâng cấp hệ thống sẽ là tăng khả năng dự phòng của mạng và do đó độ tin cậy của dịch vụ của họ đối với khách hàng. Nó cũng sẽ cung cấp cho Anglian Water khả năng giám sát toàn diện hệ thống và truy cập vào dữ liệu thời gian thực.

Anglian Water đã nâng cấp mạng dữ liệu cho một trong các trang web của họ từ 2019. Mạng kết nối mười máy bơm từ xa trở lại nhà máy nước chính gần Kings Lynn bằng cách sử dụng một loạt cáp RS485. Một lựa chọn đơn giản là thay thế thiết bị truyền thông dữ liệu cũ kỹ hiện có bằng các thiết bị tương tự, nhưng điều đó sẽ không đáp ứng được yêu cầu về dự phòng và hiện đại hóa mạng. Ngoài ra, Anglian Water muốn sử dụng các loại cáp hiện có để giảm thiểu chi phí của dự án và triển khai mạng 4G để cung cấp dự phòng liên lạc.

Một sơ đồ mạng để xác định phạm vi đầy đủ và cấu hình mạng được xây dựng.

Giai đoạn thiết kế và cài đặt mạng

Làm việc với các kỹ sư Anglian Water, Westermo đã thiết kế một mạng dữ liệu sử dụng mạng ghép kênh hiện có và cáp RS-485 để cung cấp đường trục cho giao tiếp Ethernet và thêm một mạng di động 4G mới để cung cấp khả năng dự phòng. Với thiết kế này, mạng có thể tiếp tục hoạt động bằng cách sử dụng truyền thông 4G và một liên kết chính có thể được thêm vào khi chúng hoạt động, cho phép triển khai vận hành, thử nghiệm và tường lửa trên cơ sở mỗi trang web. Khi SHDSL (Single-pair high-speed digital subscriber line) hoạt động, bộ mở rộng đường dây Westermo Wolverine sẽ tự động định cấu hình lại mạng để hoạt động qua SHDSL.

Ví dụ về cấu trúc liên kết mạng dự phòng

Tầm quan trọng của dự án này được thể hiện rõ ràng trong suốt giai đoạn thiết kế do nó hỗ trợ một hệ thống quan trọng trực tiếp. Giải pháp cần được thực hiện trong một lịch trình chặt chẽ và bắt đầu ngay lập tức mà không gặp bất kỳ sự cố nào. Switch là chìa khóa để hiểu đúng các yêu cầu mạng. Quan trọng nhất là các trạm bơm ở xa cần duy trì hoạt động hoàn toàn trong quá trình vận hành thử.

Mạng được xây dựng chủ yếu bằng các thiết bị Westermo WeOS, sử dụng giao thức định tuyến đường ngắn nhất mở trước (OSPF) không độc quyền và hỗ trợ mạng VPN. OSPF cung cấp một cơ chế để chọn các đường dẫn khác nhau cho lưu lượng mạng và VPN cung cấp một lớp bảo mật bổ sung cho mạng. Thiết lập phức tạp này đòi hỏi sự hiểu biết rõ ràng về cấu trúc mạng để xác định cách dữ liệu sẽ được định tuyến nếu có sự cố xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào trên SHDSL.

Để giúp khách hàng sử dụng mạng, Westermo đã cung cấp tài liệu hỗ trợ, được tạo bằng công cụ cấu hình mạng WeConfig của Westermo. Chức năng báo cáo của phần mềm gom toàn bộ mạng lại với nhau để trình bày tổng quan rõ ràng, mang lại sự tự tin trong giai đoạn thử nghiệm và vận hành. WeConfig cũng cho phép sao lưu toàn bộ trang web trong một lần quét và tổng quan chi tiết về các kết nối vật lý.

Mỗi địa điểm đều yêu cầu Anglian Water lắp đặt các ăng-ten bên ngoài mới để cung cấp vùng phủ sóng 4G phù hợp. Khi mạng 4G đã khả dụng và hoạt động, điều này cho phép các cáp xoắn đôi được cập nhật lần lượt. Sau khi các liên kết SHDSL được đưa vào sử dụng, mạng có thể định tuyến lại lưu lượng truy cập, thông qua đường trục SHDSL đến trang trung tâm của Anglian Water. Mạng 4G được đưa vào kế hoạch chỉ đơn giản là để cung cấp dự phòng, nhưng nó mang lại một lợi ích bất ngờ.

Các trường hợp không mong muốn trong quá trình vận hành

Trong quá trình vận hành mạng, đại dịch COVID-19 toàn cầu đã tấn công thế giới. Điều này gây khó khăn cho nhân viên hỗ trợ trong việc di chuyển an toàn tại chỗ và thúc đẩy nhu cầu quản lý từ xa để giám sát các địa điểm. May mắn thay, mạng kết nối mới được thiết kế và cấu hình cho phép truy cập từ xa, sử dụng kết nối 4G. Ban đầu điều này hỗ trợ các nhiệm vụ quản lý mạng, nhưng điều này cũng cung cấp một phương pháp cho các kỹ sư kết nối từ xa với mạng từ bên trong hệ thống Anglian Water để hỗ trợ mọi vấn đề kỹ thuật trong và sau khi mạng được định cấu hình. Các kỹ sư kỹ thuật của Westermo có thể hỗ trợ cho khách hàng, thông qua phương pháp này, đảm bảo mạng luôn hoạt động và tất cả các nhân viên liên quan đều được an toàn.

Giám sát hệ thống

Ngoài việc thiết kế mạng và cấu hình các thiết bị mạng, Westermo cũng định cấu hình khả năng giám sát thông tin liên lạc 4G và trạng thái cổng SHDSL bằng Giao thức quản lý mạng đơn giản (SNMP). Bằng cách giám sát mạng, Anglian Water có thể xác định xem kết nối đang sử dụng mạng chính Ethernet hay mạng di động 4G. Điều này giúp họ hiểu liệu có lỗi xảy ra trên một trong các dòng SHDSL hay không.

Ngôn ngữ hỗ trợ

Khi mạng đã ở đúng vị trí và hoạt động, tường lửa đã được thêm vào. Do đại dịch, không thể có hỗ trợ tại chỗ khi thêm tường lửa, có nghĩa là hỗ trợ từ xa là lựa chọn duy nhất. Mọi sửa đổi tường lửa phải được lên kế hoạch cẩn thận để đảm bảo rằng các kỹ sư hỗ trợ không bị khóa trong quá trình thử nghiệm. Cấu hình tường lửa được thực hiện bằng các lệnh thông qua kết nối 4G. Các cấu hình của tường lửa đã được hoàn thành trước tiên tại trang trung tâm để đảm bảo rằng giao tiếp đến tất cả các trang từ xa hoạt động chính xác, trước khi triển khai một mạng hoàn toàn an toàn.

Charlie Pritchard, Giám đốc Dự án Cơ sở hạ tầng tại Anglian Water cho biết: “Chúng tôi cảm thấy được Westermo hỗ trợ toàn diện trong suốt quá trình thiết kế và lắp đặt. Chúng tôi rất vui vì giờ đây chúng tôi đã có một hệ thống được nâng cấp, có thể hỗ trợ và điều này đã đạt được trong thời gian cực kỳ khó khăn. Sự hợp tác giữa hai bên đã làm nên thành công này”.

Sản phẩm được sử dụng trong ứng dụng

Tổng cộng 12 bộ line extender Wolverine DDW-142 và DDW-225 đã được lắp đặt để cho phép sử dụng lại các loại cáp hiện có để tạo ra các mạng Ethernet hiệu quả trên khoảng cách xa đến các địa điểm ở xa. Wolverines sử dụng công nghệ SHDSL, giúp bạn có thể tái sử dụng nhiều loại cáp đồng có sẵn từ trước, giúp tiết kiệm tài chính đáng kể. Tất cả các thiết bị Wolverine đều được cung cấp bởi hệ điều hành Westermo’s WeOS, cho phép cấu hình các chức năng mạng phức tạp một cách dễ dàng.

Mười bộ định tuyến di động MRD-455 của Westermo đã được lắp đặt, mỗi bộ định tuyến tại mỗi điểm, để tạo ra mạng 4G. Cùng với việc hình thành mạng 4G, các bộ định tuyến di động cung cấp một cổng vào mạng IP và một phương pháp duy nhất để chuyển tiếp cổng cho phép hỗ trợ và giám sát từ xa. Một bộ chuyển mạch định tuyến công nghiệp Westermo RedFox RFI-211-T3G đã được lắp đặt tại vị trí trung tâm, cung cấp chức năng lớp 3 cần thiết cho loại ứng dụng này. Tất cả các thiết bị Westermo đều được cấu hình sẵn để tiết kiệm thời gian và giảm rủi ro cho dự án.

Kết quả

Sau khi được cài đặt, bất chấp những thách thức do đại dịch COVID-19 gây ra, Anglian Water vẫn có thể triển khai một mạng ổn định, an toàn và cực kỳ mạnh mẽ với hỗ trợ truy cập từ xa thay thế cho hỗ trợ tại chỗ. Điều này đã đảm bảo hệ thống mạng hoạt động trơn tru mà không có bất kỳ sự gián đoạn nào. Kết quả của việc nâng cấp mạng thành công này, khu vực địa phương có thể tiếp tục được cung cấp nước sạch và không bị gián đoạn mỗi ngày.