Při stále rostoucí důležitosti instalace počítačů do mobilních systémů je potřeba specializovaný hardware s vysoce sofistikovanou ochranou dat. Výborným příkladem jsou železnice: jejich provozovatelé již využívají informační a automatizační technologie na všech úrovních svých služeb. V prostředí na železnicích jsou hlavními nepřáteli počítačového hardwaru extrémní teplo a chlad a vibrace. Skupina funkcí označovaných jako Moxa SafeGuard™ je užitečná nejen na železnici, ale i v dalších výkonných mobilních informačních a automatizačních systémech vyžadujících průmyslovou odolnost. Jejím cílem je zajistit nepřetržitou dostupnost pro centralizovanou zprávu, údržbu a dohled řídicích, komunikačních a zabezpečovacích systémů. To umožňuje zvýšení spokojenosti a bezpečnosti zákazníků.

Bezpečnostní funkce SafeGuard řeší u počítačů celou řadu výzev v mobilních aplikacích, které jsou mimo schopnosti komerčního IT hardwaru. Zejména je SafeGuard vyvinut na míru všudypřítomnému nepříznivému prostředí které se nachází na železnicích. Průmyslová norma EN 50155 byla ustanovena mezinárodními orgány tak, aby jednoznačně identifikovala zařízení vhodná pro použití na železnici, a řeší celou řadu problémů zahrnujících přepětí, výpadky napájení, vibrace, teploty a další. Moxa jako jeden z předních světových výrobců IA a IT zařízení se zaměřila na tyto globální požadavky a její odpovědí je funkce SafeGuard nabízející výkonné řešení pro železniční ale i další mobilní aplikace bez ohledu na náročnost provozních podmínek.

Typickým příkladem jsou palubní síťové videorekordéry složené z NVR softwaru který typicky běží na vyhrazených vestavných počítačích. Tato počítačová platforma přijímá datový tok s videem a ukládá ho ve snadno obnovitelném formátu. Výsledkem jsou velké nároky na úložnou kapacitu. Mechanická zařízení pro ukládání dat jsou velmi citlivá na vibrace a teploty, zatímco polovodičové SSD disky nabízejí mnohem vyšší odolnost vůči vibracím, ale jsou mnohem dražší a zůstávají citlivé na teplotní extrémy. SafeGuard™ odpovídá na všechny tyto technologické výzvy a nabízí ještě něco navíc.

Výzvy vlakových a traťových systémů

Výpočetní technika na palubách lodí a vlaků trpí, protože tyto masivní dopravní prostředky jsou poháněny výkonnými motory a zároveň spravována relativně malou posádkou. To znamená, že systém musí být centralizovaný odolný proti extrémním vibracím a teplotám. SafeGuard řeší tyto výzvy čtyřmi základními cestami:

• Centralizované napájení s lokální automatizovanou redundancí
• Aktivní a pasivní teplotní odolnost
• Pasivní tlumení a aktivní automatická ochrana proti vibracím
• Aktivní a pasivní přizpůsobení nespolehlivému napájení

Centralizované ovládání napájení

Centralizované řízení napájení vyžaduje úpravu systému BIOS tak, aby mohl být pro spuštění nebo vypnutí OS použit vzdáleně ovládaný digitální nebo analogový signál. Tak může obsluha vlaku současně zapnout nebo vypnout všechny počítače pouze jedním přepínačem s jistotou, že všechna zařízení jsou zapnuta nebo vypnuta tak jak je očekáváno.

Extrémní teplotní odolnost

Aktivní teplotní ochrana obvykle znamená použití ventilátorů, ale tyto komponenty jsou dalším bodem selhání systému a radikálně snižují MTBF zařízení. Moxa preferuje pasivní způsob chlazení využitím celé skříně zařízení jako jednoho velkého chladiče. Při použití vhodných materiálů a správném rozložení komponent na desce je možné dosáhnout velké teplotní tolerance pasivně a vypustit ventilátory.


Nicméně pokud jsou aktivní komponenty dostatečně odolné a spolehlivé, mohou být také použity. Pro dosažení extrémnější teplotní odolnosti je potřeba nainstalovat teplotní čidlo a monitorovací software, který odpojí napájení pevného disku v případě potřeby a počítač zaznamenává data dočasně do non-volatilní SSD paměti, dokud se provozní podmínky nevrátí do přijatelných mezí.

A konečně v podnebích s teplotami klesajícími pod bod mrazu nabízí SafeGuard plně automatizované interní vytápění pro zahřátí komponent na provozní teplotu.

Odolnost proti vibracím a rázům

Působení vibrací je jednou z největších výzev pro mobilní výpočetní techniku. Solid State disky jsou jednou z odpovědí, ale při velké kapacitě je jejich cena extrémně vysoká a přesto jsou citlivé na teplo a chlad. SafeGuard přichází s řešením používajícím průmyslové pevné disky s velkou odolností proti vibracím a rázům, které jsou montovány do asymetrických držáků účinně tlumících rezonance při vibracích. Tím se snižují pohyby ve středu disku a kmity se rozkládají do mnoha axiálních os a významně se zlepšuje již tak vysoká odolnost samotných disků. SafeGuard jde ale opět ještě dál a používá nezávislý sensor vibrací (G-sensor) umožňující provozovatelům sledovat a protokolovat provozní podmínky pro pozdější analýzu. Díky lepší informovanosti a výše zmíněnému sofistikovanému uchycení disků se významně zvyšuje MTBF a lze dosáhnout odolnosti potřebné pro vibracemi zatížené prostředí ve vlacích. Navíc je SafeGuard G-senzor natolik citlivý a přesný, že ho mohou technici používat jako další zdroj informací o situaci ve vozidle.

Ochrana proti nepříznivým vlivům napájení

Ochrana proti nepříznivým vlivům napájení je poslední zásadní problém který musí systémy na železnici překonat. Prvním stupněm je SafeGuard ochrana optickými izolátory a kondenzátory v napájecím modulu. Kondenzátory mají dostatečnou kapacitu pro udržení přístroje v provozu při výpadku napájení na 10ms a optická izolace poskytuje silnou ochranu proti přepětí.


Přesto je možné zvýšit spolehlivost systému spárováním počítače Moxa s UPS jednotkou přes sériový port nebo digitální I/O. UPS může být nastavena tak, aby poskytovala ochranu proti přepětí, umožňovala redundanci napájení a prováděla lokální monitorování rozvodné sítě. Pokud dojde ke ztrátě napájení, může UPS udržovat normální provoz až do bezpečného vypnutí. Tímto způsobem jsou počítače odříznuté od stálého napájení schopny ukončit provoz standardním ukončením systémových procesů při zajištění synchronizace a bezpečnosti dat.

Závěr

Zvláštní provozní podmínky v dopravních prostředcích, zejména těch které jsou provozovány na kolejích vyžadují sofistikovanější a promyšlenější návrhy než je tomu u komerčního IT hardwaru. V těchto nevyhnutelných podmínkách jsou zapotřebí pokročilé technologie k ochraně těchto počítačů a jedním z nich je řešení Moxa SafeGuard s automatickou ochranou proti vlivům nestabilního napájení a vibrací, vestavěnými teplotními a vibračními senzory a jednoduchým automatickým řízením provozu s ohledem na aktuální provozní podmínky. SafeGuard je důležitým prvkem pro to, aby byl počítač schválen pro EN 50155 systémy při dostatečném výkonu potřebném v mobilních aplikacích všeho druhu.

Chcete-li se dozvědět více o technických detailech technologie SafeGuard™, přečtěte si podrobnou studii o systémech ochrany a zabezpečení dat v železničních NVR řešeních, nebo navštivte tématické stránky věnované systému SafeGuard.