Настоящая статья продолжает серию публикаций, посвященных созданию интегрированной Автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления горнотранспортным комплексом (АСОДУ ГТК) «Иртыш», первоначально создававшейся для угольного разреза «Восточный» (Экибастузский район, Республика Казахстан). В ней раскрываются основные принципы и особенности создания современных автоматизированных систем управления для открытых разрезов и описаны основные подходы к реализации оперативно-диспетчерского управления промышленным железнодорожным и автомобильным транспортом при выполнении задач по транспортировке горной породы на примере интегрированной системы, охватывающей все основные технологические комплексы предприятия. Статья рассчитана на руководителей и технических специалистов предприятий горнодобывающей промышленности, промышленного железнодорожного транспорта и электроэнергетики.

Общие сведения

Основным компонентом технологической радиосети обмена данными Автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления «Иртыш» является система базовых станций (БС), обеспечивающих функционирование подвижной и стационарной подсетей. В составе АСОДУ ГТК предусмотрено развертывание двух БС подвижной и двух БС стационарной технологической радиосети обмена данными, работающих, соответственно, в поддиапазонах ультравысоких (УВЧ) и очень высоких (ОВЧ) частот диапазона ультракоротких волн (УКВ). С определенных проектом позиций эти базовые станции обеспечивают надежную электромагнитную доступность для пользователей системы на всех технологических площадках, включая собственно разрез, дорожную сеть, территорию угольных складов и отвалов. Технологическая радиосеть функционирует в круглосуточном режиме, что обусловлено особенностями технологического процесса добычи и транспортировки полезных ископаемых. Поскольку данный технологический процесс является непрерывным, а находящееся под управлением системы горнотранспортное оборудование (ГТО) эксплуатируется в режиме 24 часа в сутки, семь дней в неделю 365 дней в году, сбои и перерывы в работе АСОДУ ГТК связаны с серьезными финансовыми потерями и являются крайне нежелательными, а в некоторых случаях, абсолютно неприемлемыми. В связи с этим при ее создании особое внимание уделяется не только обеспечению ее высокой надежности1 и живучести2, но и организации удобной эксплуатации, предполагающей удаленную настройку и диагностику радиотехнического и инженерного оборудования, и исключение, в большинстве случаев, выезда технических специалистов для ликвидации сбоев в работе.

Типовой состав базовой станции

Базовая станция подвижной технологической радиосети обмена данными реализована на радиотехнической платформе Paragon/Gemini, технические характеристики которой представлены в выпуске № 2, посвященном созданию технологических радиосетей обмена данными на железнодорожном транспорте.

Базовая станция стационарной технологической радиосети обмена данными реализована на радиотехнической платформе Viper-SC+, технические характеристики которой представлены в выпуске № 4, посвященном созданию перспективных стационарных технологических радиосетей обмена данными общего назначения.

Система базовых станций технологической радиосети обмена данными АСОДУ ГТК «Иртыш» спроектирована как интегрированная с размещением радиотехнического оборудования в едином монтажном шкафу

Удаленная настройка и управление работой вышеуказанного оборудования обеспечиваются консольным сервером. Общая схема интегрированной БС АСОДУ ГТК «Иртыш» представлена на рис. 1.

O:\serge\ПРОЕКТЫ\00_text\СХЕМЫ\СХЕМА_Технологическая радиосеть-Восточный.jpg
Условные обозначения
- последовательное соединение RS-232
- соединение Ethernet 10/100Base-T
- питание

Рис. 1. Общая схема интегрированной БС АСОДУ ГТК «Иртыш»

В качестве консольного сервера применяется устройство Lantronix SLB, которое представляет собой монтируемое в стандартный шкаф 19-дюймовое изделие высотой 1U, объединяющее консольный сервер и устройство удаленного управления электропитанием. Консольный сервер позволяет организовать удаленный мониторинг и управление работой серверов, маршрутизаторов, коммутаторов, сетевых экранов (брандмауэров), телефонных станций и радиосвязного оборудования, источников бесперебойного питания (ИБП). Дополнительно устройство обеспечивает удаленное управление электропитанием, позволяя произвести включение, выключение или перезапуск контролируемого оборудования. Консольный сервер Lantronix SLB имеет два источника питания — основной и резервный — с автоматическим переключением на резервный в случае отказа основного.

Технические характеристики консольного сервера Lantronix SLB представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики консольного сервера Lantronix SLB.

№ Наименование характеристики Параметр
1 Внешний вид O:\serge\ПРОЕКТЫ\00_text\КАРТИНКИ\SLB-front-back-stacked-top-right-480x480-01.jpg
2 Габаритные размеры (Ш х В х Г), см 43,8 х 30,6 х 4,4
3 Потребляемая мощность, Вт не более 30
4 Встроенная операционная система Linux
5 Количество подключаемых устройств с возможностью удаленного контроля электропитания 8
6 Рабочая температура, °С от 0 до 50
7 Температура хранения, °С от -20 до 70
8 Относительная влажность, % от 10 до 90, без образования конденсата
9 Виды доступа

– 10Base-T/100Base-TX (разъем RJ45);

– локальная консоль, USB или встроенный модем
10 Безопасность и идентификация

  • защищенный доступ Secure Shell (SSH v1, v2, Public Key);

  • индивидуальная конфигурация прав доступа для каждого пользователя;

  • уровни защищенных сокетов SSL v3, TLS v1;

  • использование протоколов удаленной идентификации LDAP, Active Directory, NIS, RADIUS, Kerberos, TACACS+;

  • фильтрация информационных пакетов (сетевой экран);

  • индивидуальный доступ к каждому порту
11 Доступ по последовательному порту

  • доступ к Telnet/SSH из командной строки;

  • Множество одновременных удаленных подключений по протоколам Telnet/SSH;

  • Прямое подключение с использованием протоколов Telnet/SSH/RAW-TCP по IP-адресу или номеру порта ввода-вывода данных;

  • Одновременное подключение нескольких пользователей к одному порту;

  • Использование протоколов Web Telnet/SSH;

  • многоуровневые настраиваемые меню пользователей
12 Сбор данных и уведомления

  • буферизация данных (256 кб на порт);

  • ведение журнала системных событий;

  • регистрация журнала событий по каждому порту на жесткий диск или внешний USB-накопитель;

  • отображение данных журнала событий локально с использованием общего протокола доступа к файлам Интернет CIFS (Common Internet File System);

  • распознавание событий (RegExp)

  • одновременное уведомление о событиях с передачей информации на консоль (по электронной почте) и в удаленный файл NFS
13 Управление устройством

  • клавиатура на передней панели/ЖКД для отображения сетевых настроек и состояний портов;

  • с применением протокола SNMP (MIB II) версии v1, v2, v3;

  • быстрая настройка и конфигурирование с использованием счетчиков Web состояний или интерфейса командной строки CLI (Command line interface) по протоколам Telnet, SSH, web Telnet/SSH или прямом доступе к последовательному порту;

  • ведение журнала событий при конфигурировании
14 Управление питанием

  • индивидуальный контроль питания в каждой розетке: состояния вкл./выкл./переключение;

  • мониторинг параметров тока с генерацией сигналов тревог;

  • конфигурирование задержке при переключениях;

  • индивидуальный контроль потребляемого тока для каждой розетки
15 Поддерживаемые протоколы

  • динамическая IP-адресация DHCP и BOOTP;

  • адресация с использованием DNS;

  • синхронизация времени от NTP-сервера;

  • Использование протоколов SSH, SSL, Telnet, TCP и UDP, PPP с/PAP/CHAP, NFS и CIFS для внутренних и внешних соединений;

  • передача файлов в FTP, TFTP, SFTP, SCP;

  • использование RIP и RIPv2
16 Интерфейсы

  • 2 сетевых порта Ethernet 10/100Base-T;

  • 8 последовательных портов для подключения внешних устройств (RS-232, разъем RJ45, скорость обмена данными от 300 бит/с до 230,4 кбит/с);

  • консольный порт (RS-232, разъем RJ45, скорость обмена данными от 300 бит/с до 230,4 кбит/с);

  • порт USB (стандарт USB-2.0);

  • встроенный телефонный модем v.92 (скорость обмена данными 56 кбит/с);

  • порт питания
Питание В/Гц 220/50, 2 блока питания

В составе АСОДУ ГТК «Иртыш» консольный сервер Lantronix SLB применяется для управления работой радиотехнического оборудования базовых станций и аппаратуры электропитания, включая ИБП. Каждая базовая станция как мобильной, так и стационарной технологической радиосети, подключена к информационной системе предприятия по каналу сети Ethernet (на рисунке подключение показан синим цветом). Данный канал используется для обмена оперативной информацией.

Технический контроль за работой аппаратуры БС и их настройка производятся по последовательному каналу (показан зеленым цветом). Для базовой станции подвижной радиосети обеспечивается удаленный мониторинг и настройка следующих рабочих параметров:

  • MAC-адрес устройства;

  • номинал рабочей частоты;

  • выходная мощность;

  • скорость обмена данными;

  • входное напряжение питания;

  • напряжение питания усилителя мощности;

  • рабочая температура;

  • мощность прямой волны;

  • мощность обратной волны;

  • коэффициент стоячей волны;

  • скорость вращения вентиляторов;

  • установленные пороговые значения для сигналов тревог;

  • сигналы тревог.

Для базовой станции стационарной радиосети обеспечивается удаленный мониторинг и настройка следующих рабочих параметров:

  • MAC-адрес устройства;

  • номинал рабочей частоты;

  • выходная мощность;

  • скорость обмена данными;

  • входное напряжение питания;

  • напряжение питания усилителя мощности;

  • рабочая температура;

  • мощность прямой волны;

  • мощность обратной волны.

В ситуации, когда локализовать сбой в работе оборудования удаленно оказывается невозможным, консольный сервер Lantronix SLB позволяет отключить и вновь включить питание для его перезапуска. Следует отметить, что в процессе работ по созданию АСОДУ ГТК консольный сервер позволил организовать надёжное подключение развернутого на территории Российской Федерации стенда главного конструктора к установленным на объекте в Республике Казахстан базовым станциям. Соединение было организовано через два промежуточных сервера, работающих в составе разнесенных ЛВС, оснащенных сетевыми экранами с соблюдением всех принятых у заказчика правил обеспечения информационной безопасности.

На этапе эксплуатации системы применение консольного сервера позволяет упростить техническое сопровождение и исключить необходимость привлечения к нему персонала заказчика, обладающего специальными навыками и квалификацией, поскольку основные работы могут выполняться исполнителем удаленно в рамках договора на техническое сопровождение. Преимуществами такого решения является возможность реализации следующих функций:

  • удаленного управления с одной консоли группой подключаемых по последовательному порту устройств с использованием протоколов telnet, SSH или TCP;

  • удаленного управления питанием группы устройств, перезагрузки, включения и выключения каждого из них. Питание может включаться автоматически в заданном порядке с настраиваемым интервалом от 1 до 2,5 секунд. Каждый порт может быть настроен в одном из трех состояний: включен, отключен, воспроизвести последнее состояние;

  • непрерывного автоматического мониторинга потребляемого тока для каждого подключенного устройства с возможностью отправки уведомлений на электронную почту, в случае превышения установленного значения суммарной силы потребляемого тока;

  • мониторинга дополнительных устройств по протоколу SNMP;

  • формирование и хранение на локальный компьютер или удаленный сервер журналов событий:

  • определения состояние консольного сервера Lantronix SLB;

  • изменения конфигурации консольного сервера (с указанием пользователя, внесшего изменения);

  • получения информации о подключенных к консольному серверу устройствах, включая перечень полученных ими от консольного сервера команд;

  • идентификации пользователей, подключавшихся через консоль, по Web-интерфейсу или контролируемые устройства. Процедура идентификации выполняется с использованием NIS, LDAP, RADIUS, Kerberos, TACACS+;

  • использования NFS и CIFS протоколов для конфигурационных файлов;

  • построения VPN-канала связи между консольным сервером SLB и удаленным сервером.

  • выполнения сетевых настроек и поддержки статической маршрутизации и протокола RIP (v1, v2);

  • настройки Web-интерфейса:

  • установки продолжительности сеанса связи;

  • просмотра активных подключений к контролируемому устройству;

  • загрузки дополнительного SSL-сертификата.

Использование консольного сервера Lantronix SLB позволило существенно сократить количество выездов технического персонала на позиции БС на этапе ввода оборудования в эксплуатацию. Кроме того, в период испытаний технический персонал исполнителя, размещавшийся на средствах стенда главного конструктора в г.Москве, имел возможность продолжать работу после того, как технический персонал заказчика завершал ее в г.Экибастузе (учитывая разницу во времени, а также графике работы технического персонала на объекте это позволило сократить общие сроки ввода АСОДУ ГТК «Иртыш» в эксплуатацию, не говоря уже о снижении затрат, связанных с необходимостью выезда технических специалистов на объект).

Таким образом, решаемые консольным сервером Lantronix SLB задачи − удаленная настройка и мониторинг работы, а также управление электропитанием − обеспечили непрерывный автоматизированный контроль и бесперебойную работу базовых станций АСОДУ ГТК «Иртыш», как на этапе их развертывания, так и в период промышленной эксплуатации. Применение данного изделия в составе технически сложной автоматизированной системы позволило существенно упростить процедуры ее настройки и сократить связанные с этим финансовые затраты.