مقدمه:

تصحیح کننده‌های مودم دار (Modem-enabled Gas Volume Correctors) نسل جدیدی از تجهیزات اندازه‌گیری در ایستگاه‌های گاز هستند که علاوه بر اعمال ضریب‌های اصلاح دما، فشار و تراکم، امکان ارسال داده از طریق شبکه‌های مخابراتی را نیز فراهم می‌کنند. این تجهیزات در فرآیند هوشمندسازی ایستگاه‌های گاز و مانیتورینگ از راه دور نقش کلیدی دارند، اما مسائل امنیتی و هزینه‌بر بودن برخی مدل‌ها، توسعه آن‌ها را در ایران با محدودیت مواجه کرده است.

[ez-toc]

خلاصه مقاله:

تصحیح کننده مودم دار چیست؟

یک تصحیح کننده گاز مودم دار دستگاهی است که با دریافت پالس از کنتور گاز توربینی، حجم گاز عبوری را با اعمال ضرایب اصلاحی PT، T یا PTZ محاسبه کرده و از طریق مودم داخلی، داده را به سیستم‌های مرکزی ارسال می‌کند.

ویژگی‌های اصلی:

• دارای تأییدیه استاندارد EN12405-1

• قابلیت نصب در مناطق مستعد انفجار (EX)

• ذخیره‌سازی اطلاعات ساعتی، روزانه و ماهانه

• ارسال داده از راه دور (GPRS / LTE)

 الزامات امنیتی تصحیح کننده مودم دار

بر اساس بررسی‌های سازمان افتا (ریاست جمهوری ایران)، برخی تجهیزات دارای ضعف‌های امنیتی مهمی بودند که باعث توقف توسعه آن‌ها در شرکت‌های گاز استانی شد.

 چالش‌های امنیتی رایج:

• مودم‌های داخلی اسمبل شده بدون قابلیت مانیتورینگ ترافیک داده

• عدم دسترسی به تنظیمات پروتکل‌ها و الگوریتم‌های رمزنگاری

• نبود امکان مدیریت کلیدهای رمزنگاری توسط بهره‌بردار

• فریمور قفل شده بدون قابلیت سفارشی‌سازی امنیتی

بررسی مدل‌های جهانی تصحیح کننده مودم دار

EK280 | شرکت Elster (Honeywell)

• پروتکل: DLMS/COSEM

• رمزنگاری: AES-128

• مودم: iCM280-2G GSM/GPRS

• باتری: 16Ah لیتیوم، حداقل 5 سال عمر

• تاییدیه ATEX و نصب در مناطق EX

PTZ-BOX 5.0 | شرکت Vemmtec (آلمان)

• پروتکل: Modbus TCP

• شبکه: GSM/GPRS 2G/3G

• باتری: 1 تا 3 عدد باتری سایز D با کارکرد 2 تا 5 سال

• سنسورهای داخلی دما، فشار، پالس‌خوان، نمایشگر

MacBAT 5

• مشخصات فنی مشابه PTZ-BOX 5.0

• امکان استفاده در شرایط سخت صنعتی

MICRO-Z5 | شرکت Rflo (ترکیه)

• پروتکل اختصاصی

• مودم: GPRS

• باتری سایز D با عمر 5 تا 10 سال

• وابسته به بازه ارسال و تعداد آلارم‌ها

ELCORlite | شرکت Elgas

• شبکه: 2G / 4G LTE-Cat1/M1/NB

• باتری: D سایز با کارکرد 5 تا 20 سال

• طراحی برای صنایع نفت و گاز

• پشتیبانی از سناریوهای مختلف قرائت و ارسال

picoELCOR-2 (کنتور دیافراگمی هوشمند)

• ارتباط: GPRS / LTE-Cat1 / LTE-NB

• خروجی دیجیتال و آنالوگ

• باتری D با عمر 5 تا 12 سال

• برای مصارف گاز خانگی و تجاری طراحی شده

 مزایا و معایب تصحیح کننده مودم دار

تصحيح كننده های مودم دار  یک مبدل حجم گاز است که در داده قرائت شده از کنتورهای توربینی ضریب های اصلاح دما، فشار و تراکم گاز را اعمال می کند و پیکربندی آن می تواندPT ، T یا PTZ باشد.

تصحیح کننده ها باید دارای تائیدیه استاندارد EN12405-1 باشند که می تواند با هر کنتور گازی سازگار باشد و در ایستگاه های گاز که مستعد انفجار هستند نصب شود و قابلیت ذخیره سازی داده ها را داشته باشد تا بتواند گزارش های ساعتی ، روزانه و ماهانه در اختیار بهره بردار قرار دهد.

 تصحيح كننده های مودم دار

در سال های گذشته توسط شرکت های مختلفی مدل هایی از این تصحیح کننده مانند EK280 و Elgas در ایران نصب شد و به دلیل موارد امنیتی از توسعه آنها در شرکت های گاز استانی ممنوع شد و دستور به جمع آوری آنها داده شد بجز موارد امنیتی این مدل ها هم بسیار گرانقیمت بودند و هم نیاز به تعویض باتری در فواصل زمانی کمتر داشتند از جمله ایرادات امنیتی که افتا ریاست جمهوری به این نوع تصحیح کننده ها وارد دانست شامل موارد زیر است :

• در برخی از مدل ها مودم های GPRS به صورت اسمبل شده در برد تصحيح كننده قرار گرفته و امكان مانيتور كردن دقيق داده­هاي رد و بدل شده بين برد و مودم وجود ندارد و ممکن است اطلاعات به محل دیگری به منظور خرابکاری ارسال گردد و یا از راه دور کنترل هایی روی آن صورت گیرد.
• موارد امنيتي از جمله پروتكل ارسال ديتا و رمزنگاري در آنها در اختيار مصرف كننده براي اعمال تغييرات نمي­باشد، و نیاز است علاوه بر تغییر پروتکل امکان تغییر الگوریتم های رمز نگاری در کنار مدیریت کلیدهای خصوصی نیز وجود داشته باشد (در حقیقت بخش امنیتی فریمور داخلی قابلیت تغییرات داشته باشد)

مدل هاي مختلفي از اين تصحيح كننده ها با قابليت هاي امنيتي متفاوتي در بازار جهانی وجود دارد. در ادامه به نمونه هايي از اين تصحيح كننده ها كه در ساير كشورها مورد استفاده قرار مي­گيرد مي­پردازيم.

• تصحيح كننده EK280 (یکی از تصحيح كننده های مودم دار پرکاربرد در صنعت گاز)

اين تصحيح كننده توسط شركت آلماني Elster و با همكاري شركت Honeywell ساخته شده است. از لحاظ امنيتي پروتكل ارتباطي اين تصحيح كننده DLMS/COSEM است و از رمزنگاري AES-128 نيز پشتيباني مي نمايد. براي بستر ارتباطي اين تصحيح كننده از مودم Modem module iCM280-2G (GSM/GPRS) استفاده شده كه از يك باتري ليتيومي 16 آمپر ساعت براي تغذيه مودم بهره مي برد كه در شرايط استاندارد (قرائت روزانه يكبار ) حداقل 5 سال كاركرد را تضمين مي نمايد در ‏شکل زیر بخشي از مشخصات اين تصحيح كننده نشان داده شده است.

• تصحيح كننده PTZ-BOX 5.0

اين تصحيح كننده ساخت شركت آلماني Vemmtec مي باشد. پروتكل ارتباطي اين تصحيح كننده ModBus TCP است و بستر مورد استفاده در آن GSM/GPRS 2G/3G  مي باشد كه با يك باتري سايز D (3.7v 17Ah) در صورت قرائت ساعتي حداقل كاركرد 2 سال را تضمين مي نمايد و در صورت استفاده از دوباتري سايز D و قرائت 12 ساعت يكبار حداقل كاركرد 5 سال را تضمين مي نمايد (اين تصحيح كننده قابليت نصب 3 باتري سايز D را دارد). لازم به ذكر است كه ساير بخش هاي تصحيح كننده شامل سنسور دما ، فشار ، پالس خوان، نمايشگر و ارتباط پورت نوري نيز از همين باتري تغذيه مي نمايند.

(اين تصحيح كننده شامل 5 عدد ورودي ديجيتال نيز مي­باشد)  در ‏شکل زیر بخشي از ديتاشيت اين Gas Volume Corrector  نمايش داده شده است.

• تصحيح كننده MacBAT 5

مشخصات اين تصحيح كننده نيز مشابه تصحيح كننده PTZ-BOX 5.0 است در ‏شکل زیر  بخشي از كاتالوگ مربوط به تصحيح كننده فوق نمايش داده شده است

• تصحيح كننده MICRO-Z5

اين تصحيح كننده ساخت شركت تركيه اي Rflo است كه پروتكل اختصاصي خود را دارد و با استفاده از يك مودم GPRS و يك باتري سايز D مي تواند بين 5 تا 10 سال عملكرد را (بسته به تعداد آلارم ها و بازه قرائت (حداقل روزانه يكبار) تضمين نمايد در ‏شکل زیر  بخشي از مشخصات EVC فوق نمايش داده شده است.

• تصحيح كننده ELCORlite

اين تصحيح كننده ساخت شركت ELGas مي باشد كه پروتكل ارتباطي اختصاصي خود را دارد  و از بستر ارتباطي 2G (GPRS) / 4G (LTE-Cat1) / 4G (LTE-M1) / 4G (LTE-NB) پشتيباني مي كند و با يك باتري سايز D جهت تغذيه مودم و تصحيح كنند بهره مي برد كه بسته به نوع بستر ارتباطي مورد استفاده و بازه قرائت از راه دور 5 تا 20 سال كاركرد را با يك باتري تضمين مي نمايد.

در ‏شکل زیر  بخشي از مشخصات اين تصحيح كننده که در صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرد آورده شده است.

از ديگر محصولات اين شركت كه تشابه زيادي به راهكار مورد نظر دارد مي توان به كنتور ديافراگمي هوشمند picoELCOR-2 اشاره نمود كه اين كنتور از بسترهاي  ارتباطي modem GPRS or LTE-Cat 1 or LTE-Cat NB مي تواند استفاده كند و بسته به بستر ارتباطي استفاده شده با در نظر گرفت قرائت روزانه يكبار بين 5 تا 12 سال كاركرد را با يك باتري سايز D تضمين مي­نمايد در ‏شکل ذیل بخشي از مشخصات اين كنتور ساخت كمپاني ELGas نمايش داده شده است.

( اين كنتور داراي يك خروجي ديجيتال و يك خروجي آنالوگ نيز مي باشد)

جمع‌بندی و پیشنهاد نهایی

تصحیح کننده مودم دار تحولی در دقت، امنیت و خودکارسازی فرآیندهای قرائت حجم گاز ایجاد کرده است. اما همان‌طور که دیده شد، انتخاب ناآگاهانه می‌تواند باعث بروز ریسک‌های امنیتی، هزینه‌های سنگین نگهداری و وابستگی به شرکت‌های خارجی شود.

پیشنهاد می‌شود در پروژه‌های آینده از مدل‌هایی با پروتکل باز، رمزنگاری قابل پیکربندی، و امکان نظارت بومی استفاده شود.

 سوالات متداول

 آیا استفاده از مودم داخلی در تصحیح کننده ایمن است؟

در صورتی که پروتکل و رمزنگاری قابل تغییر توسط بهره‌بردار باشد، می‌توان امنیت آن را تأمین کرد. در غیر این صورت توصیه نمی‌شود.

 عمر باتری این تجهیزات چقدر است؟

بسته به برند، نوع باتری و بازه ارسال داده بین ۲ تا ۲۰ سال متفاوت است.

تفاوت EVC با کنتور هوشمند چیست؟

EVC (تصحیح‌کننده حجم گاز) پس از کنتور نصب می‌شود و اصلاحات فشار/دما را اعمال می‌کند، در حالی که کنتور هوشمند معمولاً شامل واحد EVC درون خود است.

 آیا تصحیح کننده مودم دار فقط در صنعت گاز کاربرد دارد؟

خیر، اما کاربرد اصلی آن در ایستگاه‌های گاز شهری و صنعتی است. در صنایع دیگر مثل نفت و پتروشیمی نیز استفاده می‌شود.