基于工控機在IC卡加油工程中的應用

一、中國石化加油工程背景和項目簡介

中國石化加油工程是一個跨平臺、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針對中國石化成品油零售系統(tǒng)進行改造。通過工程的建設(shè)，在中國石化轄域的所有加油站內(nèi)實現(xiàn)“一卡在手，各地加油”的目標。中國石化加油工程將覆蓋中國石化股份有限公司所屬的20個省(自治區(qū)、直轄市、計劃單列市)石油分公司，260余個地市級公司，1300余個縣級公司的25000余座加油站。

中國石化加油工程系統(tǒng)在設(shè)計上采用了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)點等)。中石化在前期將整個規(guī)劃為：

二、中石化對管控機硬件的要求

整個加油工程中的25000個加油站都將配置一臺工控機作為業(yè)務(wù)終端。工控機負責日常IC卡加油的數(shù)量和金額統(tǒng)計，交易票據(jù)的打印，加油機監(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等。

加油站的管控機起著非常重要的作用，一旦發(fā)生故障，加油站的正常運行將受到影響。中國石化的25000余個加油站分布比較分散，大部分加油站遠離市中心，很多油站位于山區(qū)，發(fā)生故障時維修更換會非常麻煩。因此，中國石化對管控機的首要要求是系統(tǒng)的可靠性。其次，加油機通過串口與管控機相連，加油站的加油機數(shù)目從2個到30余個不等，因此要求管控機具有較強的功能擴展性。為了保證管控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，中國石化選用了Linux作為管控機的操作系統(tǒng)，因此要求管控機在硬件上與Linux完全兼容，并且能夠流暢運行。

經(jīng)過多方比較，中石化最終將管控機定為工控機。工控機在提高系統(tǒng)可靠性方面做了許多特殊設(shè)計，它的可靠性大大優(yōu)于商用PC。下面是商用PC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：這種結(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，進行更換會非常麻煩：現(xiàn)場維護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，才能將主板卸下。換上一個新主板還要重復上述過程。更換一個損壞的主板，需要花30分鐘時間。這樣長的MTBF(平均故障維護時間)對于加油站實際使用是不允許的。另外，商用PC對系統(tǒng)的防震沒有做特殊設(shè)計，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，工控機在結(jié)構(gòu)上做了很大改進，以下是工控機的結(jié)構(gòu)示意圖：工控機的主板做成插卡的形式，插在無源底板(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)動器具有硬盤減震架和減震橡膠墊，能減輕振動對硬盤的損壞。

為了使工控機能可靠工作在高粉塵環(huán)境下，在工控機的前面入風口，具有可更換的防塵網(wǎng)。如左圖所示：

防塵網(wǎng)設(shè)計能有效防止灰塵進入機箱三、 Nematron的中石化管控機硬件解決方案

Nematron公司充分研究了加油站現(xiàn)場應用對管控機的可靠性等方面要求，提出了如下硬件解決方案