تتناول هذه المقالة تطور بروتوكول OCPP، والترقية من الإصدار 1.5 إلى 2.0.1، مع تسليط الضوء على التحسينات في الأمان، والشحن الذكي، وإضافات الميزات، وتبسيط التعليمات البرمجية في الإصدار 2.0.1، بالإضافة إلى دوره الرئيسي في شحن المركبات الكهربائية.
أولا: مقدمة لبروتوكول OCPP
الاسم الكامل لـ OCPP هو بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة، وهو بروتوكول مجاني ومفتوح طورته منظمة OCA (تحالف الشحن المفتوح)، وهي منظمة مقرها هولندا. بروتوكول نقطة الشحن المفتوحة (OCPP) هو مخطط اتصال موحد بين CS وأي نظام إدارة محطة شحن (CSMS). يدعم هيكل البروتوكول هذا الربط بين أي نظام إدارة مركزي لمزود خدمة الشحن مع جميع محطات الشحن، وهو مصمم في المقام الأول لمعالجة صعوبات الاتصال التي تنشأ في شبكات الشحن الخاصة. يدعم OCPP إدارة الاتصال بين محطات الشحن ونظام الإدارة المركزي لكل مزود. يدعم OCPP الاتصال بين محطات الشحن ونظام الإدارة المركزي لكل مزود. إنه يغير الطبيعة المغلقة لشبكات الشحن الخاصة، والتي تسببت في مشاكل لعدد كبير من مالكي السيارات الكهربائية ومديري العقارات، وأدى إلى دعوة واسعة النطاق لنموذج مفتوح في جميع أنحاء الصناعة.
فوائد بروتوكول OCPP
مفتوح ومجاني للاستخدام
يمنع الارتباط بمزود واحد (منصة الشحن)
يقلل من وقت/جهد التكامل ومشاكل تكنولوجيا المعلومات
1. تاريخ OCPP
2. مقدمة عن إصدار OCPP
كما هو موضح أدناه، من OCPP1.5 إلى أحدث إصدار OCPP2.0.1
نظرًا لكثرة البروتوكولات الملكية في هذا القطاع، مما يصعّب دعم تجربة خدمة موحدة وترابط تشغيلي بين مختلف خدمات المشغلين، تولّت OCA زمام المبادرة في تطوير البروتوكول المفتوح OCPP1.5. يُقيّد بروتوكول SOAP بقيود بروتوكوله الخاصة، ولا يُمكن نشره على نطاق واسع وسريع.
يتواصل OCPP 1.5 مع الأنظمة المركزية عبر بروتوكول SOAP المستند إلى بروتوكول HTTP لتشغيل نقاط الشحن، وهو يدعم الوظائف التالية: المعاملات المحلية والمباشرة عن بعد، بما في ذلك قياس الفواتير
(3) OCPP1.6 (SOAP/JSON)
إصدار OCPP 1.6، انضم إلى تطبيق تنسيق JSON، ووسّع نطاق الشحن الذكي. يعتمد إصدار JSON على اتصال WebSocket، ويمكنه تبادل البيانات في أي بيئة شبكة. أكثر البروتوكولات استخدامًا في السوق هو إصدار 1.6J، الذي يدعم بيانات تنسيق JSON المستندة إلى بروتوكول WebSocket لتقليل حركة البيانات.
يدعم بيانات بتنسيق JSON استنادًا إلى بروتوكول WebSockets لتقليل حركة البيانات (JSON، تمثيل كائنات JavaScript، هو تنسيق تبادل بيانات خفيف الوزن)، ويسمح بالعمل على الشبكات التي لا تدعم توجيه حزم نقاط الشحن (مثل الإنترنت العام). الشحن الذكي: موازنة الأحمال، والشحن الذكي المركزي، والشحن الذكي المحلي. يسمح لنقاط الشحن بإعادة إرسال معلوماتها الخاصة (بناءً على معلومات نقطة الشحن الحالية)، مثل آخر قيمة مُقاسة أو حالة نقطة الشحن.
(4) OCPP 2.0 (JSON)
يُحسّن OCPP 2.0، الذي صدر عام 2018، معالجة المعاملات، ويعزز الأمان، ويعزز إدارة الأجهزة: إذ يضيف وظيفة الشحن الذكي، للهياكل المزوّدة بأنظمة إدارة الطاقة (EMS)، ووحدات التحكم المحلية، وللمركبات الكهربائية المزوّدة بأنظمة شحن ذكية متكاملة، ومحطات شحن، وأنظمة إدارة محطات شحن. يدعم معيار ISO 15118: متطلبات التوصيل والتشغيل والشحن الذكي للمركبات الكهربائية.
(5) OCPP 2.0.1 (JSON)
OCPP 2.0.1 هو أحدث إصدار تم إصداره في عام 2020. وهو يوفر ميزات وتحسينات جديدة مثل دعم ISO15118 (التوصيل والتشغيل) وأمانًا معززًا وأداءً محسنًا بشكل عام.
3. توافق إصدار OCPP
OCPP1.x متوافق مع الإصدارات الأقدم، OCPP1.6 متوافق مع OCPP1.5، OCPP1.5 متوافق مع OCPP1.2.
OCPP2.0.1 غير متوافق مع OCPP1.6، على الرغم من أن بعض محتويات OCPP1.6 متوافقة أيضًا، إلا أن تنسيق إطار البيانات أصبح مختلفًا تمامًا عن ذلك المرسل.
ثانيًا، بروتوكول OCPP 2.0.1
1. الفرق بين OCPP 2.0.1 و OCPP 1.6
بالمقارنة مع الإصدارات السابقة مثل OCPP 1.6، يحتوي OCPP 2.0.1 على تحسينات كبيرة في المجالات التالية:
أ. تحسين الأمن
تم تعزيز أمان OCPP2.0.1 من خلال تقديم اتصالات HTTPS تعتمد على طبقة مآخذ التوصيل الآمنة ونظام إدارة شهادات جديد لضمان أمان الاتصالات.
ب. إضافة ميزات جديدة
يضيف OCPP2.0.1 العديد من الميزات الجديدة، بما في ذلك إدارة الشحن الذكية، وإعداد تقارير وتحليلات أكثر تفصيلاً للأخطاء.
ج. تصميم أكثر مرونة
تم تصميم OCPP2.0.1 ليكون أكثر مرونة لتلبية احتياجات التطبيقات الأكثر تعقيدًا وتنوعًا.
د. تبسيط الكود
يقوم OCPP2.0.1 بتبسيط الكود، مما يجعل تنفيذ البرنامج أسهل.
تم إضافة التوقيع الرقمي إلى تحديث البرنامج الثابت OCPP2.0.1 لمنع تنزيل البرنامج الثابت بشكل غير كامل، مما يؤدي إلى فشل تحديث البرنامج الثابت.
في التطبيق العملي، يمكن استخدام بروتوكول OCPP2.0.1 لتحقيق التحكم عن بعد في كومة الشحن، والمراقبة في الوقت الحقيقي لحالة الشحن، ومصادقة المستخدم وغيرها من الوظائف، مما يحسن بشكل كبير من استخدام معدات الشحن والكفاءة والسلامة. تفاصيل ووظائف OCPP2.0.1 أكثر من إصدار 1.6 من العديد، كما زادت صعوبة التطوير.
2. مقدمة عن وظيفة OCPP2.0.1
بروتوكول OCPP 2.0.1 هو أحدث إصدار من بروتوكول OCPP. مقارنةً بـ OCPP 1.6، شهد بروتوكول OCPP 2.0.1 العديد من التحسينات والتحسينات. تتضمن المحتويات الرئيسية ما يلي:
تسليم الرسائل: يضيف OCP 2.0.1 أنواع رسائل جديدة ويعدل تنسيقات الرسائل القديمة لتحسين الكفاءة والأداء.
الشهادات الرقمية: في إصدار OPC 2.0.1، أُدخلت آليات أمان قائمة على الشهادات الرقمية لتوفير مصادقة مُعززة للجهاز وحماية سلامة الرسائل. يُمثل هذا تحسينًا كبيرًا مقارنةً بآليات أمان OCPP1.6.
نموذج البيانات: يقوم OPC 2.0.1 بتحديث نموذج البيانات ليشمل الدعم لأنواع الأجهزة والميزات الجديدة.
إدارة الأجهزة: يوفر OPC 2.0.1 وظائف إدارة الأجهزة الأكثر شمولاً، بما في ذلك تكوين الجهاز، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وتحديثات البرامج، وما إلى ذلك.
نماذج المكونات: يُقدّم OCP 2.0.1 نموذج مكونات أكثر مرونةً يُمكن استخدامه لوصف أجهزة وأنظمة شحن أكثر تعقيدًا. يُساعد هذا على تفعيل ميزات أكثر تطورًا مثل V2G (من المركبة إلى الشبكة الكهربائية).
الشحن الذكي: يضيف OCPP2.0.1 الدعم للشحن الذكي، على سبيل المثال، يمكن تعديل طاقة الشحن بشكل ديناميكي وفقًا لظروف الشبكة أو احتياجات المستخدم.
هوية المستخدم والتفويض: يوفر OCPP2.0.1 آليات محسنة لتحديد هوية المستخدم والتفويض، ويدعم طرق مصادقة متعددة للمستخدم، ويطرح متطلبات أعلى لحماية بيانات المستخدم.
ثالثًا: مقدمة عن وظيفة OCPP
1. الشحن الذكي
نظام إدارة الطاقة الخارجية (EMS)
يعالج الإصدار 2.0.1 من OCPP هذه المشكلة من خلال إدخال آلية إشعار تُبلغ نظام إدارة محطات الشحن (CSMS) بالقيود الخارجية. تُمكّن مُدخلات الشحن الذكي المباشرة، التي تدعم أنظمة إدارة الطاقة (EMS)، من حلّ العديد من الحالات:
المركبات الكهربائية المتصلة بنقاط الشحن (وفقًا لمعيار ISO 15118)
يدعم OCPP 2.0.1 بروتوكول ISO 15118 المُحدّث للاتصال بين المركبات الكهربائية (EVSE) والمركبات الكهربائية الأخرى. يُسهّل OCPP 2.0.1 تطبيق الشحن والتشغيل الفوري (التوصيل والتشغيل) والشحن الذكي (بما في ذلك مُدخلات المركبات الكهربائية) وفقًا لمعيار ISO 15118. يُمكّن هذا البروتوكول مُشغّلي محطات الشحن من إرسال رسائل (من نظام CSMS) حول محطات الشحن لعرضها على سائقي المركبات الكهربائية.
استخدامات الشحن الذكي:
(1) موازن التحميل
مُوازن الحمل مُصمم بشكل رئيسي للحمل الداخلي لمحطة الشحن. تتحكم محطة الشحن بطاقة شحن كل محطة شحن وفقًا للإعداد المُسبق. تُهيأ محطة الشحن بقيمة حدية ثابتة، مثل أقصى تيار خرج. بالإضافة إلى ذلك، يتضمن الإعداد خيارات إضافية لتحسين توزيع طاقة محطات الشحن على كل محطة. يُعلم هذا الإعداد محطة الشحن بأن معدلات الشحن الأقل من هذه القيمة غير صالحة، وأنه يجب اختيار استراتيجيات شحن أخرى.
(2) الشحن الذكي المركزي
يفترض الشحن الذكي المركزي أن حدود الشحن يتم التحكم فيها بواسطة نظام مركزي، والذي يحسب جزءًا أو كل جدول الشحن بعد تلقي معلومات التنبؤ الخاصة بمشغل الشبكة حول سعة الشبكة، وسوف يفرض النظام المركزي حدود الشحن على محطات الشحن ويضع حدود الشحن من خلال الاستجابة للرسائل.
(3) الشحن الذكي المحلي
يتم تنفيذ الشحن الذكي المحلي بواسطة وحدة تحكم محلية، تُعادل وكيل بروتوكول OCPP، مسؤولة عن استقبال الرسائل من النظام المركزي والتحكم في سلوك شحن محطات الشحن الأخرى في المجموعة. يمكن تجهيز وحدة التحكم نفسها بمحطات شحن أو لا. في وضع الشحن الذكي المحلي، تُحدد وحدة التحكم المحلية طاقة شحن محطة الشحن. أثناء الشحن، يمكن تعديل قيمة الحد. يمكن تكوين قيمة حد مجموعة الشحن محليًا أو من خلال النظام المركزي.
2. مقدمة عن النظام
الإطار المنهجي
هندسة البرمجيات
تتضمن الوحدات الوظيفية في بروتوكول OCPP2.0.1 بشكل أساسي وحدة نقل البيانات، ووحدة التفويض، ووحدة الأمان، ووحدة المعاملات، ووحدة قيم العداد، ووحدة التكلفة، ووحدة الحجز، ووحدة الشحن الذكي، ووحدة التشخيص، ووحدة إدارة البرامج الثابتة، ووحدة عرض الرسائل.
رابعًا. التطور المستقبلي لـ OCPP
1. مزايا OCPP
OCPP هو بروتوكول مجاني ومفتوح، وهو أيضًا طريقة فعالة لحل مشكلة الربط بين أكوام الشحن الحالية، وقد تم ترويجه واستخدامه في العديد من البلدان حول العالم، وسيكون للربط المستقبلي بين خدمات المشغل لغة للتواصل.
قبل ظهور OCPP، كان كل مُصنِّع لمحطات الشحن يُطوِّر بروتوكوله الخاص للاتصال الخلفي، مما يُقيِّد مُشغِّلي محطات الشحن بشركة مُصنِّعة واحدة. الآن، ومع دعم جميع مُصنِّعي الأجهزة تقريبًا لـ OCPP، أصبح لمُشغِّلي محطات الشحن حرية اختيار الأجهزة من أي مُورِّد، مما يزيد من تنافسية السوق.
ينطبق الأمر نفسه على مالكي العقارات/الشركات؛ فعند شراء محطة شحن غير تابعة لـ OCPP أو التعاقد مع مُشغّل محطة شحن غير تابع لـ OCPP، فإنهم مُلزمون بمحطة شحن ومُشغّل محطة شحن مُحددين. ولكن مع أجهزة الشحن المُتوافقة مع OCPP، يُمكن لمالكي المنازل البقاء مُستقلين عن مُزوّدي الخدمة. ويُتاح لهم اختيار مُشغّل محطة شحن أكثر تنافسية، أو أفضل سعرًا، أو أفضل أداءً. كما يُمكنهم توسيع شبكتهم من خلال دمج أجهزة محطات شحن مُختلفة دون الحاجة إلى تفكيك التركيبات الحالية.
بالطبع، الميزة الرئيسية للسيارات الكهربائية هي عدم حاجة سائقيها للاعتماد على مُشغّل محطة شحن واحد أو مُورّد سيارات كهربائية واحد. وكما هو الحال مع محطات شحن OCPP المُشتراة، يُمكن لسائقي السيارات الكهربائية الانتقال إلى محطات شحن CPO/EMP أفضل. ميزة ثانية، ولكنها بالغة الأهمية، هي إمكانية استخدام التجوال الإلكتروني.
2. OCPP في دور شحن المركبات الكهربائية
(1) يساعد OCPP كل من EVSE وCSMS على التواصل مع بعضهما البعض
(2) السماح لمستخدمي المركبات الكهربائية ببدء الشحن
(3) التعديل عن بعد لتكوين الشحن، التحكم في الشحن عن بعد (بدء/إيقاف)، مسدس فتح القفل عن بعد (معرف الموصل)
(4) حالة محطة الشحن في الوقت الفعلي (متوفرة، متوقفة، معلقة، مركبة كهربائية/مركبة كهربائية صغيرة غير مصرح بها)، بيانات الشحن في الوقت الفعلي، استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي، فشل مركبة كهربائية صغيرة في الوقت الفعلي
(5) الشحن الذكي (تقليل الحمل على الشبكة)
(6) إدارة البرامج الثابتة (OTAA)
تأسست شركة Linkpower في عام 2018، بهدف توفير البحث والتطوير الجاهز للاستخدام لمحطات شحن السيارات الكهربائية AC / DC على مدار أكثر من 8 سنوات، بما في ذلك البرامج والأجهزة والمظهر وما إلى ذلك.
تم الانتهاء من اختبار كلٍّ من شاحن التيار المتردد والمستمر السريع المزود ببرنامج OCPP1.6 مع أكثر من 100 مورد لمنصة OCPP. وفي الوقت نفسه، تمكنا من تحديث OCPP1.6J إلى OCPP2.0.1، كما أن حل EVSE التجاري مزود بوحدات IEC/ISO15118، مما يُمثل خطوةً فعّالة نحو تحقيق الشحن ثنائي الاتجاه V2G.
وقت النشر: ٢١ أكتوبر ٢٠٢٤