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                            信息安全面临威胁?国产Linux测控系统打消后顾之忧!

                            2021/10/28
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                             “如果不使用我国自主研发的操作系统,系统的后门钥匙始终掌握在别人手里,那么我国的信息安全就没有保障?!?——中国工程院院士倪光南

                            操作系统作为软硬件纽带,在安全领域扮演着核心地位。在中国的崛起之路上,面临着诸多封锁与调整。尤其在高端智造和安全控制领域,操作系统若非自主可控,则企业甚至国家在功能安全、信息安全和网络安全方面就会存在一定的隐患。   发展本土化操作系统,是应对系统安全威胁需直接面对的问题。1999年4月8日,中国第一款基于Linux/Fedora的国产操作系统Xteam Linux 1.0 发布,这也宣告着操作系统国产化之路已然起航。

                            系统国产化之路,任重道远

                            放眼当下,操作系统国产化即是发展所需,也是机遇之源。它既包含着重重挑战,又蕴含着无限机遇。   

                             测控设备的国产化包括系统级的国产化、OS级的国产化和芯片级的国产化“三步走战略”。在前文中,得益于研华国产化方案的助力,刘总成功实施了设备国产化,实现了系统的自主可控,为企业的生产效率及产品质量带来质的改变。在成功攻破系统级国产化的难关之后,刘总最近又接到了一个新的升级任务,那就是对目前使用的基于windows的设备改用国产Linux操作系统。   

                            接到任务的一刹那,刘总也是毫无头绪。在工业领域,windows系统已广泛应用多年,且许多成熟的开发工具和组态软件相继衍生,形成了普及度较高的企业用户群。而Linux系统在此领域的开发相对较少,企业工程师对该系统也颇感陌生,甚至对于Linux系统“专业高冷”的形象望而生畏。

                            从信息安全的角度出发考虑,工业领域在重大应用项目上应导入Linux系统,但奈何该系统在工业领域的普及程度尚未成熟,让刘总十分犯难。这时,有着先前成功经验的刘总再次想到研华,并听说研华已成功帮助国内最大的水电站水电机组运维,成功实施了基于国产linux系统的水电机组状态监测。于是,刘总找到该项目的总工彭工。于是乎,一场操作系统国产化的变革,正式开启。

                            水电站系统国产化,数字赋能

                            要知道,数字化转型成绩已成为近些年工业发展的主旋律。而我国水电站的数字化升级之路,挑战来源自“国产化”,优势同样源自“国产化”。作为我国能源产业的重要组成部分,水电站的数字化升级必须实现完全自主技术,才能进一步在保证功能安全、信息安全和网络安全的基础上,实现数字化赋能。   

                             理想很丰满,但付诸于行动却需要投入更大的努力。水电站主要设备包括发电机、水轮机、调速器、辅助系统、主变压器等。对于水电机组状态监测,需通过高频数据采集技术、红外热成像技术、光纤测温技术,实现水电机组的工况识别、故障诊断、趋势分析等功能,进而通过大数据平台进行AI建模与优化,使水电站的运维具备数字化优势。   

                            过去,机组状态监测系统一直使用美国的成套设备。为应对国产化和安全性课题,该水电站正式启用基于国产中标麒麟Linux系统开发的软件,并配以研华高速采集卡及多功能卡,进行现地数据采集。


                             


                            该监测系统采用稳定的“IPC+国产中标麒麟Linux+DAQ”三层架构模式:

                            1. 在Linux下提供完善驱动,便于快速开发和实现现场功能
                            2. 高效能嵌入式无风扇工业电脑在不同场合,采用不同配置,提供性价比更佳方案
                            3. DAQ数据采集方案使用多种规格的数据采集卡。在这一层架构中,研华的优势得以彻底发挥

                            其中,研华PCI-1714高速采集卡用于采集超声波信号。PCI-1714是高速、高分辨力、高容量是PCI数据采集卡,配备4组模拟输入端,具备同步采集功能。当4组模拟输入同时使用时,采样频率最高可达30MS/s。此外,其搭配自动校正功能且在触发数据采集方面,提供多样选,可实现多卡同步采集功能。

                            用于采集温度压力流量等信号的研华PCI-1715采集卡,是一个带有PCI总线的隔离?;さ母咚倌D馐淙肟?。它提供32路模拟输入通道,采样速率可达500KS/s,12位分辩率和2500VDC的隔离?;?。

                            而PCIE-1810多功能卡则负责采集振动、摆度信号。当需要12位多功能卡,并且有模拟触发器、波形发生器的功能,那么拥有16路模拟输入、500 KS/s采样速率以及 12位分辨率的PCIE-1810卡将是理想的选择。其采样速率为500KS/s,能够使用户在一个波形中获得更多的数据以便其完整地描绘实测波形。

                            在研华高速采集卡和多功能卡的加持下,该水电站的系统国产化成功实现。在保证系统精度的前提下,选用了对国产Linux系统支持好的硬件方案,避免了原系统采集硬件价格高、市场供应不足的缺点,同时研华提供的细致高效服务,让系统国产化之路再次加速。

                            ETC系统国产化,再添胜绩

                            无独有偶,在一家智能交通领域从事系统集成的总工吴工,同样也为刘总提供了宝贵的系统国产化经验。

                            吴工曾参与多项ETC系统的涉及实施。众所周知,ETC是通过路侧单元RSU与车载单元OBU的信息交换,自动识别车辆,采用电子支付方式,自动完成车辆通行费扣除的全自动收费方式。ETC系统可使车辆免停车快速通过,拥有通行能力强和服务水平高、免除现金交易、简化收费管理、降低环境污染等优点。

                            在这样一套耳熟能详的ETC系统中,同样沿用了Windows系统,并在今年接到了改用Linux系统的需求。



                            对于ETC系统的国产化,同样要从其数据采集方式入手。该系统的主要工作原理是通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯,利用计算机联网技术与预先绑定的IC卡或是银行账户进行后台结算处理,从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。

                            这一流程涵盖了ETC天线、车道控制器、费额显示器、自动栏杆机、车辆检测器等设备,涉及到的关键技术是自动车辆识别技术、自动车型分别技术、短程数据通讯技术及视频采集分析技术。选用研华IPC-610工业电脑和PCI-1761继电器控制卡等控制自动栏杆,并在研华提供的丰富计算机平台、各种控制与通讯卡、完善的Linux驱动支持下,ETC系统国产化的改造得以按时保质完成。

                            借助水电站及ETC系统国产化的宝贵经验,刘总采用了开源的国产Linux操作系统,并在研华的帮助下重拾信心,通过双方的密切合作,刘总成功实施了系统国产化,实现了系统的安全自主可控。

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