工控機(jī)在加油IC卡工程中的應(yīng)用

系統(tǒng)概述

中國石化加油IC卡工程是一個(gè)跨平臺、范圍廣、涉及面寬的全國性系統(tǒng)建設(shè)工程。中國石化股份有限公司應(yīng)對不斷提高的服務(wù)需求、順應(yīng)信息化帶動產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展趨勢，利用先進(jìn)的電子信息技術(shù)，以IC卡為載體，實(shí)現(xiàn)了中國石化成品油零售系統(tǒng)的改造。通過工程的建設(shè)，在中國石化轄域的所有加油站內(nèi)實(shí)現(xiàn)一卡在手，各地加油的目標(biāo)。以IC卡這一現(xiàn)代支付工具取代傳統(tǒng)的現(xiàn)金、油票等結(jié)算方式，在加油站安裝加油站管理控制了系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成品油零售業(yè)務(wù)的電子支付和交易數(shù)據(jù)的自動采集;提高加油站經(jīng)營管理的科技含量和服務(wù)水平，從而進(jìn)一步提高工作效率，降低成本，增強(qiáng)抵御市場風(fēng)險(xiǎn)的能力。中國石化加油IC卡工程將覆蓋中國石化股份有限公司所屬的20個(gè)省(自治區(qū)、直轄市、計(jì)劃單列市)石油分公司，260 余個(gè)地市級公司，1300余個(gè)縣級公司的25000余座加油站。

中國石化加油IC卡系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了4層結(jié)構(gòu)，即總公司級(包括中國石化管理總中心和中國石化數(shù)據(jù)交換總中心)、省級、地級以及各業(yè)務(wù)終端(包括縣級管理終端、加油站、發(fā)卡網(wǎng)點(diǎn)等)。中石化在前期將整個(gè)規(guī)劃為：

系統(tǒng)拓樸圖說明：

加油站：是中國石化成品油零售業(yè)務(wù)的發(fā)生地，直接面向客戶提供加油服務(wù)。

發(fā)卡網(wǎng)點(diǎn)：為用戶提供開戶、發(fā)卡、充值、圈存、掛失、查詢等服務(wù)。

地級前置系統(tǒng)：在發(fā)卡網(wǎng)點(diǎn)和加油站與省級數(shù)據(jù)中心提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

省級數(shù)據(jù)中心：建立用戶賬戶，進(jìn)行加油卡交易的清分、清算，是業(yè)務(wù)管理和數(shù)據(jù)處理核心。

中國石化總中心：負(fù)責(zé)對加油卡異地交易的清分和爭議的仲裁，對基于加油IC卡交易系統(tǒng)的零售業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。

省級管理中心：對省級石油公司所屬加油站的零售業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。

地級管理中心：對地(市)級石油公司所屬加油站的零售業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。

縣級管理終端：對縣級石油公司所屬加油站的零售業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。

系統(tǒng)要求

整個(gè)加油IC卡工程中的25000個(gè)加油站都將配置一臺管控PC做為業(yè)務(wù)終端。管控PC負(fù)責(zé)日常IC卡加油的數(shù)量和金額統(tǒng)計(jì)，交易票據(jù)的打印，加油機(jī)監(jiān)控，每日將銷售交易發(fā)往省數(shù)據(jù)中心，并將下載全國IC卡用戶的賬戶管理信息和最新油價(jià)等。以下是管控示意圖：

加油站的管控PC起著非常重要的作用，一旦管控PC發(fā)生故障，加油站的正常運(yùn)行將受到影響。中國石化的25000余個(gè)加油站分布比較分散，大部分加油站遠(yuǎn)離市中心，很多油站位于山區(qū)，一旦管控PC發(fā)生故障，維修更換會非常麻煩。因此，中國石化對管控PC的首要要求是系統(tǒng)的可靠性。其次，加油機(jī)通過串口與管控PC相連，加油站的加油機(jī)數(shù)目從2個(gè)到30余個(gè)不等，因此要求管控PC具有較強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。為了保證管控PC系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，中國石化選用了 Turbolinux Data Server做為管控PC的操作系統(tǒng)，因此要求管控PC在硬件上與Turbolinux完全兼容，并且能夠流暢運(yùn)行。

在管控PC設(shè)備選型之初，共有10余家商用PC和工業(yè)PC廠家參與選型。經(jīng)過多方比較，中石化最終將管控PC定為工業(yè)PC。工業(yè)PC在提高系統(tǒng)可靠性方面做了許多特殊設(shè)計(jì)，它的可靠性大大優(yōu)于商用PC。商用PC結(jié) 構(gòu)我們稱之為大主板結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)非常不適合現(xiàn)場使用和維護(hù)要求。主板上集成了南北橋控制芯片等有源器件。有源器件相比于電容電阻等無源器件容易損壞。一 旦母板損壞，進(jìn)行更換會非常麻煩：現(xiàn)場維護(hù)人員首先需要拔掉主板上的所有數(shù)據(jù)線、之后需要拔出插在主板上的所有外圍卡片，如網(wǎng)卡，顯卡等，最后需要將固定 主板的螺釘一一卸掉，才能將主板拆下。換上一個(gè)新主板還要一一重復(fù)上述過程。這樣更換一個(gè)損壞的主板，需要花30分鐘時(shí)間。這樣長的MTBF(平均故障維 護(hù)時(shí)間)對于加油站實(shí)際使用是不允許的。另外，商用PC對系統(tǒng)的防震沒有做特殊設(shè)計(jì)，在周圍存在振動干擾的場合，很容易出現(xiàn)硬盤損壞和卡片跳出的故障。硬盤一旦損壞，一天的交易數(shù)據(jù)將全部丟失。

相對于商用PC，工業(yè)PC在結(jié)構(gòu)上做了很大改進(jìn)，以下是工業(yè)PC的結(jié)構(gòu)示意圖：

工業(yè)PC的主板做成插卡的形式，插在無源底板(passive backplane)上。無源底板上只有ISA，PCI 總線接插件以及電容電阻等無源器件，因此無源底板損壞的概率非常低，通常無更換之憂。如果主板損壞，只需要將主板拔出即可。因此系統(tǒng)的MTBF時(shí)間大大縮 短。此外系統(tǒng)的主板和外圍卡有專門的固定壓條，防止板卡跳出。硬盤驅(qū)動器具有硬盤避振架和減震橡膠墊，能減輕振動對硬盤的損壞。為了使工業(yè)PC能可靠工作在高粉塵環(huán)境下，在工業(yè)PC的前面入風(fēng)口，具有可更換的防塵網(wǎng)。

解決方案

在決定將管控PC硬件平臺定為工業(yè)PC后，中石化用對國內(nèi)包括研祥在內(nèi)的幾家工業(yè)PC廠家進(jìn)行了考察，經(jīng)過多方面考察，最后工業(yè)PC最終以高質(zhì)量、高性價(jià)比的特性獲得中石化的信賴。

在中石化的應(yīng)用中，需要充分考慮加油站現(xiàn)場應(yīng)用對管控PC的可靠性等方面要求，怎樣從多方面入手增強(qiáng)工業(yè)PC的系統(tǒng)可靠度是關(guān)鍵，如下有幾點(diǎn)?

1. 主板

工業(yè)主板是管控PC的核心，綜合考慮速度和可靠性要求，同時(shí)邀請性價(jià)比高，必須采用完善的工業(yè)設(shè)計(jì);

2.RAID卡

加油站的管控PC在日常使用中會涉及到大量數(shù)據(jù)保存的問題，這些數(shù)據(jù)包括油價(jià)、加油數(shù)量，加油客戶數(shù)據(jù)等。一旦數(shù)據(jù)損壞，將會造成嚴(yán)重后果。但硬盤屬于易損件，很容易因?yàn)檎駝?、沖擊等原因而損壞。為了確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。在管控PC的系統(tǒng)中配了一塊Promise SMA RAID卡。Raid卡將兩個(gè)同樣規(guī)格的硬盤組成Raid 1(磁盤鏡像)。這樣，在一個(gè)硬盤損壞的情況下，管控PC依然能正常操作。

3.工業(yè)電源

市電供電不穩(wěn)定是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)損壞的重要原因。在郊區(qū)、農(nóng)村等地，供電網(wǎng)存在電壓過高過低或浪涌電壓等情況。這會導(dǎo)致計(jì)算機(jī)不能啟動或電源被擊穿。另外，管控PC配置的電源為寬范圍工業(yè)電源，在外部電壓范圍為85V~265V的環(huán)境下也能正常工作。

4.電磁兼容

電磁兼容性也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。電磁兼容測試包括CE,FCC等。管控PC在國家電磁測試中心達(dá)到FCC A級標(biāo)準(zhǔn)、在去年，我公司即將工控機(jī)產(chǎn)品交付國家電子計(jì)算機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢測中心進(jìn)行監(jiān)測。通過了中石化IC卡加油管控機(jī)--電磁快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗(yàn)的A級指標(biāo)。即峰值在正負(fù)2000V電壓，重復(fù)頻率為5KHZ的條件下工控機(jī)正常工作(國家生產(chǎn)許可證檢測要求為正負(fù)1000V電壓)。為工控機(jī)入圍中石化項(xiàng)目做了技術(shù)指標(biāo)方面的認(rèn)證。

5.系統(tǒng)的擴(kuò)展性

管控PC具有4個(gè)PCI槽和7個(gè)ISA槽，完全可以滿足以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展要求。為了保證整機(jī)的可靠性，在產(chǎn)品檢測方面，整機(jī)出廠前還需要是進(jìn)行了24小時(shí)動態(tài)燒機(jī)測試。這樣保證每一臺出廠的工業(yè)PC都能在惡劣環(huán)境中可靠運(yùn)行。

系統(tǒng)評價(jià)

自2004年開始，中石化加油IC卡工程陸續(xù)在湖北、廣西、山西等省實(shí)施。在這些省的管控PC絕大部分用的是工業(yè)PC。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，管控PC在現(xiàn)場運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，獲得中石化的好評。