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河南西门子一级代理商
产品时间:2020-11-23
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安全运行对于IT基础设施至关重要。西门子俄罗斯的研究人员正在为此开发新技术。

天然气输送管道配备了用于监测压力异常的检测器。要不是有了这些检测器的帮助,当出现压力下降时,维护团队将不得不对绵延数百公里的管道进行泄漏排查。然而,通过网络布线将这些检测器连接起来是一项复杂的工作。正因如此,未来将采用无线技术在检测器之间传递这些数据。但是,基于无线局域网的传统无线传输标准,如家庭互联网所使用的标准,虽然已经被西门子改良用于工业设施,却并不适用于此处,因为管道监测检测器的耗电量必需特别低。

未来,采用无线技术的节能型管道检测器将能相互通信并报告泄漏。

位于俄罗斯圣彼得堡的西门子俄罗斯研究院的Alexander Smirnov说:“节能是工业无线数据传输领域的关键趋势之一,这不止是影响天然气输送管道的问题。”Smirnov是一位无线数据传输技术专家,他所倚重的是IEEE 802.15.4标准,这种经专门开发的标准旨在简化细密的检测器网状网络的搭建。这种网络的数据传输率很低,不过其耗电量同样也很低。其原因是:每一个检测器节点都兼具发送和接收功能,可以将信息传递给相邻节点。

针对这种检测器,西门子的“可靠嵌入系统研究小组”的13位研究人员开发了适用于电池供电的节能型小型计算机的软件,以支持这些基于Linux操作系统的计算机通过该IEEE标准发送检测器数据。可以按100米的间距将这些检测器安装到管道上,并在压缩机站安装有关计算机。无需进行复杂的布线。在这种应用中,安全是重中之重。正因如此,需要对数据传输协议加以保护,防止操纵控制事关安危的系统。Smirnov指出,“这也是IEEE 802.15.4标准的特性之一。”

Smirnov的工作侧重于降低已经具备防御能力的标准的能耗,而他的同事Maxim Nikolaev则面临着不同的挑战。Nikolaev的目标是使其系统符合IEC 61508标准安全完整性等级3的严格要求。问题是,计算机硬件的日新月异催生了新的潜在错误源——譬如,当计算机更新换代或安装新版本软件的时候。

在这一点上,尤为重要的是嵌入式系统——隐藏在诸如机车或X光机等机器内部的计算机。由于软件与硬件往往联系紧密,因此,可以侵入一个子系统并以此为跳板,攻击其他系统。更换缺陷计算机也隐含着风险,因为老机器的硬件通常早已停产。对于安全专家而言,从具备一颗处理器(被称为“内核”)的单片机,迁移至速度更快的多核处理器是一个重大问题。在这种情况下,研究人员不得不开发并验证新的软件——这是一个劳民伤财的过程。

对于这个问题,Nikolaev提出的解决办法是使用被称为管理程序的软件,在应用程序与实物硬件之间筑起一道隔离层。这样一来,这些应用程序就被蒙在鼓里,自以为是在适当的硬件上运行,从而正常发挥作用,但其实这些所谓“适当的硬件”并不存在。应用程序再也看不到实际存在的是哪种单片机,这种单片机具备多少颗内核或者有多少存储容量可供使用。得益于此,要求仅具备一颗内核的处理器的较早版本的应用程序就能在多核处理器上运行。专家将这种方法称为虚拟化。这种方法其实并无新意,但由于这个问题对于西门子推出的与安全有关的产品而言至关重要,因此西门子决定自行开发虚拟程序。

尽管管理程序能够减轻维护和IT支持人员的工作量,但这并非其初衷。研究小组负责人Sergey Sobolev表示,“相比于其他系统,我们平台的容错能力高得多。”由于管理程序将应用程序与有关硬件相分隔,因此,开发人员可以定义受到完全保护的计算机系统区域,以防止如攻击的外部访问。这样的区域可能包括X光机射线管功率控制区或者机械臂的紧急停止功能控制区。客户仍可访问系统的其他区域——譬如,进行远程维护。这两种区域都在同一台计算机上运行,但应用程序互不相扰。

西门子新的管理程序尚处于基础研究阶段。Nikolaev说,计划于2013年秋季推出原型。“我们将证明,管理程序能够满足面向安全产品的IEC认证要求。”

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