地鐵行業(yè)計(jì)算機(jī)設(shè)備的維護(hù)策略分析

劉鵬展

沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 遼寧 沈陽(yáng) 110141

正文：

引言

地鐵行業(yè)中，自動(dòng)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(jì)算機(jī)協(xié)同工作，完成了對(duì)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(dān)對(duì)被監(jiān)控設(shè)備信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、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(jī)界面，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。地鐵行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)使用的計(jì)算機(jī)有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、服務(wù)器乃至于小型機(jī)，而以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和服務(wù)器為主。計(jì)算機(jī)與PLC等設(shè)備共同構(gòu)成了地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，又因使用數(shù)量較大，且價(jià)格較高，故其維護(hù)工作是自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)工作中的重點(diǎn)。一般自動(dòng)化系統(tǒng)全壽命周期不超過(guò)20年，而計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的壽命不超過(guò)10年，因其具備電子產(chǎn)品更新?lián)Q代快的特點(diǎn)，其維護(hù)可分為三個(gè)階段，故每個(gè)階段應(yīng)有相應(yīng)的維護(hù)策略：

1 初期維護(hù)策略

地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的計(jì)算機(jī)基本為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，穩(wěn)定性相對(duì)較高，且服務(wù)器產(chǎn)品多為冗余配置，故初期除了進(jìn)行內(nèi)部除塵、定期重啟等計(jì)劃性檢修外，配備適當(dāng)數(shù)量同型號(hào)整機(jī)備件基本滿足維護(hù)需求。同時(shí)為了保證維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，可輔以配備適當(dāng)數(shù)量電源、硬盤等相對(duì)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(gòu)時(shí)需保證其品牌、容量、固件號(hào)等相關(guān)參數(shù)一致。

2 中期維護(hù)策略

地鐵自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要7×24小時(shí)工作，且負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，但多數(shù)計(jì)算機(jī)并未設(shè)置在精密空調(diào)機(jī)房，現(xiàn)場(chǎng)散熱條件、空氣質(zhì)量均一般，故一般計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，此時(shí)除電源、硬盤類硬件在市場(chǎng)相對(duì)容易采購(gòu)?fù)猓靼宓葘I(yè)部件乃至原型號(hào)或同等型號(hào)的整機(jī)采購(gòu)市場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始萎縮且采購(gòu)價(jià)格大幅上升，此時(shí)完全自主維護(hù)無(wú)論從專業(yè)技術(shù)、資金以及故障處理效率均不理想，此時(shí)可考慮將計(jì)算機(jī)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(shì)在于其專業(yè)性強(qiáng)，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(yuǎn)期維護(hù)策略

隨著時(shí)間推移，計(jì)算機(jī)性能不可避免的加速老化，加之市場(chǎng)上備件日益枯竭，此時(shí)維修成本越來(lái)越高，此時(shí)計(jì)算機(jī)的大批量置換必不可免。但是，此時(shí)采購(gòu)的主流計(jì)算機(jī)硬件與既有操作系統(tǒng)以及運(yùn)行于操作系統(tǒng)上的監(jiān)控軟件三者間的兼容性問(wèn)題就凸顯出來(lái)。

操作系統(tǒng)的研發(fā)建立在計(jì)算機(jī)芯片組之上，而監(jiān)控軟件平臺(tái)的研發(fā)基于相應(yīng)的操作系統(tǒng)，由于計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代過(guò)快，新型號(hào)計(jì)算機(jī)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(shí)搭載的操作系統(tǒng)，也就意味著相應(yīng)的監(jiān)控軟件無(wú)法使用。比如，施耐德Citect7.0可運(yùn)行與WindowsServer2003操作系統(tǒng)，但是無(wú)法運(yùn)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(shí)，采用新版本操作系統(tǒng)，需要將Citect7.0編寫的工程文件升級(jí)到高版本的Citect工程文件，會(huì)產(chǎn)生新版本操作系統(tǒng)及高版本Citect軟件的采購(gòu)費(fèi)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(jí)，會(huì)產(chǎn)生升級(jí)的服務(wù)費(fèi)用。

表1 Citect與操作系統(tǒng)的兼容性

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

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

根據(jù)線路設(shè)備使用情況，選擇適當(dāng)比例分批次對(duì)的計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件進(jìn)行同步升級(jí)置換，或是置換計(jì)算機(jī)但選用其他的操作系統(tǒng)及監(jiān)控軟件的組合。置換下來(lái)的計(jì)算機(jī)作為未置換的計(jì)算機(jī)的備件，考慮維護(hù)專業(yè)性及備件的采購(gòu)難度，同時(shí)采用委托專業(yè)維護(hù)單位方式對(duì)未置換的計(jì)算機(jī)進(jìn)行故障維修，直至自控化系統(tǒng)整體置換。

優(yōu)點(diǎn)：升級(jí)/改造的計(jì)算機(jī)為新型號(hào)，性能有較大提升，備件市場(chǎng)充裕，維護(hù)方便。

缺點(diǎn)：不僅產(chǎn)生計(jì)算機(jī)硬件的采購(gòu)費(fèi)用，同時(shí)產(chǎn)生操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件的采購(gòu)費(fèi)用以及由此可能帶來(lái)的工程文件升級(jí)或軟件二次開(kāi)發(fā)的服務(wù)費(fèi)用，整體費(fèi)用較高。

方案2：搭載虛擬機(jī)軟件的計(jì)算機(jī)硬件升級(jí)

通過(guò)在新型號(hào)計(jì)算機(jī)上部署虛擬機(jī)軟件以實(shí)現(xiàn)原有老版本操作系統(tǒng)的安裝，使新型號(hào)計(jì)算機(jī)運(yùn)行原有操作系統(tǒng)及監(jiān)控軟件，未置換的計(jì)算機(jī)的使用、維護(hù)方式與方案1相同。

優(yōu)點(diǎn)：升級(jí)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，升級(jí)過(guò)程中對(duì)自控化系統(tǒng)運(yùn)行影響小，同時(shí)費(fèi)用較低。

缺點(diǎn)：虛擬機(jī)軟件同樣不可能永久向后兼容老芯片組，未來(lái)同樣面臨計(jì)算機(jī)硬件、虛擬機(jī)軟件、操作系統(tǒng)、監(jiān)控軟件之間兼容性問(wèn)題。此外，虛擬機(jī)軟件對(duì)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(jì)算操作系統(tǒng)的應(yīng)用

通過(guò)搭建云平臺(tái)，在云平臺(tái)上虛擬出需要置換的計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)既有自控化系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的功能，考慮到信息安全因素，應(yīng)采用私有云平臺(tái)而非公有云平臺(tái)。雖然在云平臺(tái)在運(yùn)營(yíng)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(yàn)階段。如果是單個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)置換，考慮到地鐵兩級(jí)管理、三級(jí)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(gè)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)所有車站及控制中心全部計(jì)算機(jī)的功能，應(yīng)設(shè)置多個(gè)云平臺(tái)，未置換的計(jì)算機(jī)的使用、維護(hù)方式與方案1相同。

如果多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)同時(shí)置換而共享云平臺(tái)，可以根據(jù)置換計(jì)劃在控制中心及相應(yīng)車站分別設(shè)置云平臺(tái)，未置換的計(jì)算機(jī)的使用、維護(hù)方式與方案1相同。

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)老版本操作系統(tǒng)的兼容性高，擴(kuò)展性強(qiáng)。

缺點(diǎn)：目前云平臺(tái)自身費(fèi)用不菲，而且云平臺(tái)因其維護(hù)專業(yè)性要求較高而極有可能產(chǎn)生委外維護(hù)費(fèi)用。此外，地鐵建筑基本都在地下，而建設(shè)規(guī)劃時(shí)預(yù)留房間有限，機(jī)房選擇存在一定困難。

結(jié)束語(yǔ)：

以上為地鐵行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)維護(hù)策略的分析，三個(gè)階段的劃分、策略的選擇應(yīng)該充分考慮自動(dòng)化系統(tǒng)整體的產(chǎn)品更新動(dòng)態(tài)及產(chǎn)品市場(chǎng)情況，同時(shí)結(jié)合本單位的技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)實(shí)力而制定。