地铁行业计算机设备的维护策略分析

刘鹏展

沈阳地铁集团有限公司运营分公司 辽宁 沈阳 110141

正文：

引言

地铁行业中，自动化系统应用非常广泛，典型应用有环境与设备监控系统（BAS系统）以及集成了其功能的综合监控系统（ISCS）。在自控化系统中，诸多不同角色的计算机协同工作，完成了对所监控设备状态信息采集、操作命令下发等功能，也承担对被监控设备信息数据的存储、管理功能，更为调度人员、站务人员等操作人员提供了与被监控设备的人机界面，实现人机互动。地铁行业自动化系统使用的计算机有工业控制计算机、服务器乃至于小型机，而以工业控制计算机和服务器为主。计算机与PLC等设备共同构成了地铁自动化系统的核心，又因使用数量较大，且价格较高，故其维护工作是自动化系统维护工作中的重点。一般自动化系统全寿命周期不超过20年，而计算机产品的寿命不超过10年，因其具备电子产品更新换代快的特点，其维护可分为三个阶段，故每个阶段应有相应的维护策略：

1 初期维护策略

地铁自动化系统所采用的计算机基本为工业级产品，稳定性相对较高，且服务器产品多为冗余配置，故初期除了进行内部除尘、定期重启等计划性检修外，配备适当数量同型号整机备件基本满足维护需求。同时为了保证维护的经济性，可辅以配备适当数量电源、硬盘等相对容易损坏部件，其中由于服务器硬盘多采用RAID配置，为了保证RAID功能稳定，故服务器的硬盘在采购时需保证其品牌、容量、固件号等相关参数一致。

2 中期维护策略

地铁自动化系统计算机需要7×24小时工作，且负荷相对稳定，但多数计算机并未设置在精密空调机房，现场散热条件、空气质量均一般，故一般计算机多在使用6～8出现老化迹象，性能明显下降，不仅电源、硬盘的故障率上升，主板以及服务器的RAID卡等板卡故障率也明显上升。

由于计算机产品更新换代较快，此时除电源、硬盘类硬件在市场相对容易采购外，主板等专业部件乃至原型号或同等型号的整机采购市场已经开始萎缩且采购价格大幅上升，此时完全自主维护无论从专业技术、资金以及故障处理效率均不理想，此时可考虑将计算机的故障处理委托专业维修单位。专业维修单位维修优势在于其专业性强，维修效率高，且与产品供货商存在良好合作关系，备件渠道比较可靠。

3 远期维护策略

随着时间推移，计算机性能不可避免的加速老化，加之市场上备件日益枯竭，此时维修成本越来越高，此时计算机的大批量置换必不可免。但是，此时采购的主流计算机硬件与既有操作系统以及运行于操作系统上的监控软件三者间的兼容性问题就凸显出来。

操作系统的研发建立在计算机芯片组之上，而监控软件平台的研发基于相应的操作系统，由于计算机更新换代过快，新型号计算机所采用的新型芯片组，往往已不支持自控化系统建设时搭载的操作系统，也就意味着相应的监控软件无法使用。比如，施耐德Citect7.0可运行与WindowsServer2003操作系统，但是无法运行于后期的WindowsServer2008/2012/2016等操作系统，而近些年市面上的服务器产品均已不支持WindowsServer2003操作系统。此时，采用新版本操作系统，需要将Citect7.0编写的工程文件升级到高版本的Citect工程文件，会产生新版本操作系统及高版本Citect软件的采购费用。而且，高版本Citect软件因软件结构变化较大，原有Citect7.0编写的工程文件同样需要升级，会产生升级的服务费用。

表1 Citect与操作系统的兼容性

鉴于计算机硬件、操作系统以及运行于操作系统上的监控软件三者的兼容性的问题，可有三种方案可供考虑：

方案1：计算机硬件、操作系统、监控软件同步分批次升级/改造

根据线路设备使用情况，选择适当比例分批次对的计算机、操作系统、监控软件进行同步升级置换，或是置换计算机但选用其他的操作系统及监控软件的组合。置换下来的计算机作为未置换的计算机的备件，考虑维护专业性及备件的采购难度，同时采用委托专业维护单位方式对未置换的计算机进行故障维修，直至自控化系统整体置换。

优点：升级/改造的计算机为新型号，性能有较大提升，备件市场充裕，维护方便。

缺点：不仅产生计算机硬件的采购费用，同时产生操作系统、监控软件的采购费用以及由此可能带来的工程文件升级或软件二次开发的服务费用，整体费用较高。

方案2：搭载虚拟机软件的计算机硬件升级

通过在新型号计算机上部署虚拟机软件以实现原有老版本操作系统的安装，使新型号计算机运行原有操作系统及监控软件，未置换的计算机的使用、维护方式与方案1相同。

优点：升级过程相对简单，升级过程中对自控化系统运行影响小，同时费用较低。

缺点：虚拟机软件同样不可能永久向后兼容老芯片组，未来同样面临计算机硬件、虚拟机软件、操作系统、监控软件之间兼容性问题。此外，虚拟机软件对基于非x86指令集架构的操作系统支持能力有限，比如基于SPARC架构的Solaris操作系统。

方案3：云计算操作系统的应用

通过搭建云平台，在云平台上虚拟出需要置换的计算机，实现既有自控化系统中计算机的功能，考虑到信息安全因素，应采用私有云平台而非公有云平台。虽然在云平台在运营商、政府及公共事业、能源等领域成功案例较多，但目前在地铁行业中多在论证及试验阶段。如果是单个自动化系统的计算机置换，考虑到地铁两级管理、三级控制的架构以及系统的可靠性要求和网络通讯压力，不应在单个云平台实现所有车站及控制中心全部计算机的功能，应设置多个云平台，未置换的计算机的使用、维护方式与方案1相同。

如果多个自动化系统计算机同时置换而共享云平台，可以根据置换计划在控制中心及相应车站分别设置云平台，未置换的计算机的使用、维护方式与方案1相同。

优点：对老版本操作系统的兼容性高，扩展性强。

缺点：目前云平台自身费用不菲，而且云平台因其维护专业性要求较高而极有可能产生委外维护费用。此外，地铁建筑基本都在地下，而建设规划时预留房间有限，机房选择存在一定困难。

结束语：

以上为地铁行业自动化系统中计算机维护策略的分析，三个阶段的划分、策略的选择应该充分考虑自动化系统整体的产品更新动态及产品市场情况，同时结合本单位的技术能力、经济实力而制定。