芯方案 | 基于兆芯通用处理器的电力通讯管理机助力能源电力行业应用的平滑迁移

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  • 摘要:​基于兆芯通用处理器开发的电力通讯管理机,能够满足设备对于通讯越规的转换、接口数量与拓展性能的需求,同时在性能表现与价格上也可以取得相对的平衡,满足电力行业对国产化的迫切需求……

基于兆芯通用处理器开发的电力通讯管理机,能够满足设备对于通讯越规的转换、接口数量与拓展性能的需求,同时在性能表现与价格上也可以取得相对的平衡,满足电力行业对国产化的迫切需求……

信息化时代,每个人、每个公司、每个机构都离不开电力,小到生活琐碎,大到国家安全,每一个领域都需要依靠电力能源的支撑,因此,对于这种国家层级的基础保障项目,长久以来,党中央、国务院从保障国家能源安全的高度出发,大力支持能源装备自主化发展。

 

国际上近些年对于能源保障与电力供应方面的攻击也从未停止过,不断的有电力企业受到网络攻击或是设备内部的后门被入侵,导致电力供应瘫痪。

2019年6月

《纽约时报》报道称,美国向俄罗斯电网发起了网络攻击。据该报道,美国军方黑客利用计算机代码将电网作为攻击目标,以回应克里姆林宫在2018年中期选举中的黑客行动以及怀疑俄罗斯对能源部门的黑客攻击。

2017年8月

沙特阿美(Saudi Aramco)成为网络攻击的目标,当时黑客将公司的石化厂之一的安全系统作为攻击目标。

2015年12月

黑客进入了乌克兰西部一家电力公司的系统,将电力切断,导致225,000个家庭断电。

2014年12月

韩国核电和水电公司Korea Hydro and Nuclear Power(KHNP)遭到黑客攻击。黑客窃取并在线发布了两个核反应堆的计划和手册以及10,000名员工的数据,韩国水核电公司的内部文件相继遭泄露。

从上述案例来看,对于电力安全与能源保障领域来说,能够采用自主设备从最大程度上抑制这些攻击是必然的道路。

提速“新基建”给予国产化设备项目部署新机遇

随着2019年年末的政府工作报告中写入“新基建”的概念,国内的“新基建”开始全面提速。“新基建”主要领域为5G的基站建设、特高压、城际高铁、城市轨道、新能源的充电桩、大数据中心、人工智能和工业互联网七大领域。

在传统的国家电力相关项目逐步减缓的今天,“新基建”的到来给予了项目国产化一个全新的机遇,电力、特高压、增量配电等各类全新项目陆续进场,同时国家层面也给到了足够的政策与资金的支持。

对这些新项目的部署而言,采用基于国产自主化设备将会是一个全新的选项,并且对于设备提供商而言,这一轮的“新基建”项目对自主化设备也是一次全新的挑战与机遇,能否凭借着这一轮东风成为同领域市场的领导者,并建立一套属于中国自己的标准,就是国产化电力通讯管理机的一个机遇。

电力通讯管理机——承上启下的管理调度枢纽

在一条完整的电力线路中,包含一次设备、二次设备、网络系统。一次设备是直接用于电力生产和输配电能的设备,包含发、变压器、各类开关等;二次设备辅助功能,对一次设备的工作进行监测和操作控制及保护,包含保护电器、测量和检查设备等。

通讯管理机也称作DPU,其具有多个下行通讯接口及一个或者多个上行网络接口,相当于前置机,即监控计算机,用于将一个变电所内所有的智能监控/保护装置的通讯数据整理汇总后,实时传送至上级主站系统(监控中心后台机和),完成遥信、遥测功能。另一方面接收后台机或DCS下达的命令,并转发给变电所内的智能系列单元,完成对厂站内各开关设备的分、合闸远程控制或装置的参数整定,实现遥控和遥调功能。同时还应该配备多个串行接口即便于厂站内的其它智能设备进行通讯。

电力通讯管理机的用处很广泛,多用于电力变电所、调度站,但其实在各种规模较大、要求较高的综合自动化系统和调度自动化系统中都可以通过电力通讯管理机实现管理控制。

电力通讯管理机迁移时需要考虑的四大因素

就整个电力行业来说,传统电力通讯管理机,无论是硬件还是应用软件,大都采用x86的架构来实现。在做硬件设备和软件应用迁移的时候,除了需要考虑整个平台的性能和稳定性之外,还需要考虑四大因素:

1通讯规约的兼容性

因为电力通讯管理机需要在项目现场进行现场部署,同时作为一个中间设备,需要与各种自动化装置、智能化仪表、变电站智能辅助设备等等进行连接,并完成上传下达的任务,而各个设备之间都有不同的通讯规约,因此电力通讯管理机必须能够满足这些协议的需要。

2接口数量

对于工业计算机设备,接口的数量与可扩展性能是衡量产品能否满足需要的重要标准,整个方案的需求实践都需要由各种不同的设备来完成,而连接这些设备的工作很多时候就是由工业计算机来完成,电力通讯管理机自然就是这样的产品。I/O接口的数量是否能够满足现有的设备连接需求;是否有足够的扩展性来应对日后方案更新的所需,都是必须考虑的重点。

3性能与预算的平衡

在任何一个工程项目中,预算都是必须考虑的因素,而对于设备性能的需求又是需要权衡的,如何在两者之间取得一个平衡通常是用户在做应用迁移时重点考虑的。作为一个数据转换、传输的核心设备,电力通讯管理机的性能与价格的平衡很大程度能够影响方案整体性能表现的重要因素。

4应用迁移与系统整合的难易度

对于集成商来说,重新开发一整套新的方案,需要投入大量的人力、金钱与时间。除了基本的方案逻辑不同之外,相配套的应用与驱动等系统整合适配也是必须解决的问题。电力通讯管理机作为一个在中间进行接受、传达工作的设备,如何做到用最少的成本实现应用的平滑迁移,是必须考虑的核心要素。

电力通讯管理机国产化部署,从核“芯”开始

兆芯开先®系列通用处理器,兼容x86指令集,支持Windows操作系统和多款主流国产操作系统(如统信操作系统UOS、中标麒麟、中科方德等),同时提供杰出的软硬件兼容性,性能显著提升且功耗控制出色。

基于兆芯通用处理器开发的电力通讯管理机,完全能够满足这类设备对于通讯越规的转换、接口数量与拓展性能的需求,同时在性能表现与价格上也可以取得相对的平衡,同时也能够应对电力行业对国产化的迫切需求。

兼容主流生态 实现国产化方案的平滑过渡

电力通讯管理机部署在整套方案的网络层中,支持多种通讯规约,用于完成自动装置、测控仪表等智能电子装置与主计算机系统、云平台系统之间的信息交互。因此基于兆芯通用处理器开发的产品,兼容国际主流生态,能够直接将现有已开发的方案平滑地迁移到基于兆芯的平台上,无需二次开发,只要进行一些相关驱动的适配与调试即可直接部署使用,无缝将现有的方案进行迁移,最大程度上降低设备调整对整体工程的影响。

同时基于兆芯通用处理器的设备也能够兼容各个国产化操作系统,如统信操作系统UOS、中标麒麟、中科方德、深度等国产化linux操作系统,在应对国产化的需求时能够循序渐进的对现有方案进行推进。在完成了软件与方案的更新后,也能够直接于基于兆芯的产品上进行部署,帮助用户兼顾到现在与未来,用一套设备完成从现有方案到国产化方案的过渡。

解决方案

基于兆芯通用处理器的电力通讯管理机

研祥SPC-8231-ZX数据通讯网关机为一款19”2U标准上架型多网口行业专用整机。针对电力行业变电站远动终端管理和智能电网调度通信管理机设备而设计,机箱的前面板和主体部分都采用钣金结构,整机采用多网口设计方案,并具有优良的密封防尘、散热与良好EMC性能。可以满足污染大,灰尘多,电磁干扰严重等恶劣环境的使用。

机箱前面板采用钣金面板,主控板采用 COM Express 核心板架构,基于兆芯开先® ZX-C C4580 处理器与 ZX-100S 芯片组,配备4GB DDR3L内存,在2U标准整机后端提供16个网口(其中8个电口载板,8个电口模块)和8个串口模块,整机采用优良的机壳被动散热设计,系统支持AC/DC110V/220V冗余双电源接口。

产品特点:

· 2U标准上架型多网口行业专用整机;

· 板载8网口,可扩展8网口和8串口两种模块,并支持两种模块任意组合;

· 4GB DDR3L内存,双存储、冗余电源,高可靠行业专用平台;

 · EMC性能满足国家电力4级要求;

· 国产麒麟、Linux、Windows等多种操作系统适配;

总结

在电力与能源行业中,国家对于自主化的需求早已明确,在如今国家提出加快“新基建”的情况下,更多的相关项目会加速进行部署,考虑到项目的进程与日后升级国产化的需求,无疑选择基于兆芯通用处理器的产品是现在最能兼顾的各方面的选择。

选择基于兆芯通用处理器的方案来进行项目部署,既能够满足现有方案的快速迁移应用,同时也为日后国产化方案成型后的调整留下一条可行的方案。

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关于兆芯

兆芯致力于通过技术创新与兼容主流的发展路线,为行业用户提供通用处理器和配套芯片等产品,推动国家信息产业的整体发展。兆芯通用处理器具有杰出的操作系统和软硬件兼容性,性能领先,广泛应用于电脑整机、笔记本、一体机、服务器和嵌入式计算平台等,能够为党政办公、金融、教育、医疗、交通、网络安全、能源等行业提供稳定可靠的解决方案。

 

兆芯是国内领先的芯片设计厂商之一,总部位于上海,在北京、深圳、西安、武汉等地设有研发中心和分支机构。兆芯同时掌握CPU、GPU、芯片组三大核心技术,且具备三大核心芯片及相关IP设计与研发的能力。

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