地鐵行業(yè)計算機設(shè)備的維護策略分析

劉鵬展

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司 遼寧 沈陽 110141

正文：

引言

地鐵行業(yè)中，自動化系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，典型應(yīng)用有環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）以及集成了其功能的綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）。在自控化系統(tǒng)中，諸多不同角色的計算機協(xié)同工作，完成了對所監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)信息采集、操作命令下發(fā)等功能，也承擔對被監(jiān)控設(shè)備信息數(shù)據(jù)的存儲、管理功能，更為調(diào)度人員、站務(wù)人員等操作人員提供了與被監(jiān)控設(shè)備的人機界面，實現(xiàn)人機互動。地鐵行業(yè)自動化系統(tǒng)使用的計算機有工業(yè)控制計算機、服務(wù)器乃至于小型機，而以工業(yè)控制計算機和服務(wù)器為主。計算機與PLC等設(shè)備共同構(gòu)成了地鐵自動化系統(tǒng)的核心，又因使用數(shù)量較大，且價格較高，故其維護工作是自動化系統(tǒng)維護工作中的重點。一般自動化系統(tǒng)全壽命周期不超過20年，而計算機產(chǎn)品的壽命不超過10年，因其具備電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快的特點，其維護可分為三個階段，故每個階段應(yīng)有相應(yīng)的維護策略：

1 初期維護策略

地鐵自動化系統(tǒng)所采用的計算機基本為工業(yè)級產(chǎn)品，穩(wěn)定性相對較高，且服務(wù)器產(chǎn)品多為冗余配置，故初期除了進行內(nèi)部除塵、定期重啟等計劃性檢修外，配備適當數(shù)量同型號整機備件基本滿足維護需求。同時為了保證維護的經(jīng)濟性，可輔以配備適當數(shù)量電源、硬盤等相對容易損壞部件，其中由于服務(wù)器硬盤多采用RAID配置，為了保證RAID功能穩(wěn)定，故服務(wù)器的硬盤在采購時需保證其品牌、容量、固件號等相關(guān)參數(shù)一致。

2 中期維護策略

地鐵自動化系統(tǒng)計算機需要7×24小時工作，且負荷相對穩(wěn)定，但多數(shù)計算機并未設(shè)置在精密空調(diào)機房，現(xiàn)場散熱條件、空氣質(zhì)量均一般，故一般計算機多在使用6～8出現(xiàn)老化跡象，性能明顯下降，不僅電源、硬盤的故障率上升，主板以及服務(wù)器的RAID卡等板卡故障率也明顯上升。

由于計算機產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，此時除電源、硬盤類硬件在市場相對容易采購?fù)?，主板等專業(yè)部件乃至原型號或同等型號的整機采購市場已經(jīng)開始萎縮且采購價格大幅上升，此時完全自主維護無論從專業(yè)技術(shù)、資金以及故障處理效率均不理想，此時可考慮將計算機的故障處理委托專業(yè)維修單位。專業(yè)維修單位維修優(yōu)勢在于其專業(yè)性強，維修效率高，且與產(chǎn)品供貨商存在良好合作關(guān)系，備件渠道比較可靠。

3 遠期維護策略

隨著時間推移，計算機性能不可避免的加速老化，加之市場上備件日益枯竭，此時維修成本越來越高，此時計算機的大批量置換必不可免。但是，此時采購的主流計算機硬件與既有操作系統(tǒng)以及運行于操作系統(tǒng)上的監(jiān)控軟件三者間的兼容性問題就凸顯出來。

操作系統(tǒng)的研發(fā)建立在計算機芯片組之上，而監(jiān)控軟件平臺的研發(fā)基于相應(yīng)的操作系統(tǒng)，由于計算機更新?lián)Q代過快，新型號計算機所采用的新型芯片組，往往已不支持自控化系統(tǒng)建設(shè)時搭載的操作系統(tǒng)，也就意味著相應(yīng)的監(jiān)控軟件無法使用。比如，施耐德Citect7.0可運行與WindowsServer2003操作系統(tǒng)，但是無法運行于后期的WindowsServer2008/2012/2016等操作系統(tǒng)，而近些年市面上的服務(wù)器產(chǎn)品均已不支持WindowsServer2003操作系統(tǒng)。此時，采用新版本操作系統(tǒng)，需要將Citect7.0編寫的工程文件升級到高版本的Citect工程文件，會產(chǎn)生新版本操作系統(tǒng)及高版本Citect軟件的采購費用。而且，高版本Citect軟件因軟件結(jié)構(gòu)變化較大，原有Citect7.0編寫的工程文件同樣需要升級，會產(chǎn)生升級的服務(wù)費用。

表1 Citect與操作系統(tǒng)的兼容性

鑒于計算機硬件、操作系統(tǒng)以及運行于操作系統(tǒng)上的監(jiān)控軟件三者的兼容性的問題，可有三種方案可供考慮：

方案1：計算機硬件、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件同步分批次升級/改造

根據(jù)線路設(shè)備使用情況，選擇適當比例分批次對的計算機、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件進行同步升級置換，或是置換計算機但選用其他的操作系統(tǒng)及監(jiān)控軟件的組合。置換下來的計算機作為未置換的計算機的備件，考慮維護專業(yè)性及備件的采購難度，同時采用委托專業(yè)維護單位方式對未置換的計算機進行故障維修，直至自控化系統(tǒng)整體置換。

優(yōu)點：升級/改造的計算機為新型號，性能有較大提升，備件市場充裕，維護方便。

缺點：不僅產(chǎn)生計算機硬件的采購費用，同時產(chǎn)生操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件的采購費用以及由此可能帶來的工程文件升級或軟件二次開發(fā)的服務(wù)費用，整體費用較高。

方案2：搭載虛擬機軟件的計算機硬件升級

通過在新型號計算機上部署虛擬機軟件以實現(xiàn)原有老版本操作系統(tǒng)的安裝，使新型號計算機運行原有操作系統(tǒng)及監(jiān)控軟件，未置換的計算機的使用、維護方式與方案1相同。

優(yōu)點：升級過程相對簡單，升級過程中對自控化系統(tǒng)運行影響小，同時費用較低。

缺點：虛擬機軟件同樣不可能永久向后兼容老芯片組，未來同樣面臨計算機硬件、虛擬機軟件、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件之間兼容性問題。此外，虛擬機軟件對基于非x86指令集架構(gòu)的操作系統(tǒng)支持能力有限，比如基于SPARC架構(gòu)的Solaris操作系統(tǒng)。

方案3：云計算操作系統(tǒng)的應(yīng)用

通過搭建云平臺，在云平臺上虛擬出需要置換的計算機，實現(xiàn)既有自控化系統(tǒng)中計算機的功能，考慮到信息安全因素，應(yīng)采用私有云平臺而非公有云平臺。雖然在云平臺在運營商、政府及公共事業(yè)、能源等領(lǐng)域成功案例較多，但目前在地鐵行業(yè)中多在論證及試驗階段。如果是單個自動化系統(tǒng)的計算機置換，考慮到地鐵兩級管理、三級控制的架構(gòu)以及系統(tǒng)的可靠性要求和網(wǎng)絡(luò)通訊壓力，不應(yīng)在單個云平臺實現(xiàn)所有車站及控制中心全部計算機的功能，應(yīng)設(shè)置多個云平臺，未置換的計算機的使用、維護方式與方案1相同。

如果多個自動化系統(tǒng)計算機同時置換而共享云平臺，可以根據(jù)置換計劃在控制中心及相應(yīng)車站分別設(shè)置云平臺，未置換的計算機的使用、維護方式與方案1相同。

優(yōu)點：對老版本操作系統(tǒng)的兼容性高，擴展性強。

缺點：目前云平臺自身費用不菲，而且云平臺因其維護專業(yè)性要求較高而極有可能產(chǎn)生委外維護費用。此外，地鐵建筑基本都在地下，而建設(shè)規(guī)劃時預(yù)留房間有限，機房選擇存在一定困難。

結(jié)束語：

以上為地鐵行業(yè)自動化系統(tǒng)中計算機維護策略的分析，三個階段的劃分、策略的選擇應(yīng)該充分考慮自動化系統(tǒng)整體的產(chǎn)品更新動態(tài)及產(chǎn)品市場情況，同時結(jié)合本單位的技術(shù)能力、經(jīng)濟實力而制定。