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什么是加固计算机?

日期:2019年5月10日 15:10

什么是加固计算机?

加固计算机是为适应各种恶劣环境的特殊计算机,在计算机设计时,对影响计算机性能的各种因素,如系统结构、电气特性和机械物理结构等,采取相应保证措施的计算机,又称抗恶劣环境计算机。其特点是:具有较强的环境适应性、高可靠性和高可维性;较强的实时处理能力;系列化、标准化和模块化;专用软件的开发是其应用的关键。我国军用计算机及军用外围设备加固方面的标准,标准中加固的分类情况,加固标准的各种技术要求,以及加固标准未来的可能情况,并提出了特殊环境条条下使用的军、民计算机采用加固计算机标准的建议。

 

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什么是计算机加固

加固,就是为适应某种恶劣环境,在计算机设计时对影响机器性能的各种因素,诸如系统结构、电气特性、机械结构等所采取的相应保证措施。也就是说,计算机要在各种恶劣环境下使用,都应采取相应措施,否则,机器难于正常运转,所采取的措施就是对机器进行加固。

加固计算机类型

1.军用普通型

军用普通型它对计算机高低温、温度冲击及湿热有较低的要求,目前的大多品牌商用计算机都能达到。主要适应两类环境:地面固定有空调机房环境及地面固定无空调机房环境。

2.初级加固型

初级加固型又称通用加固计算机,它对计算机高低温、温度冲击、湿热、振动冲击、跌落及运输都有要求,目前市场上有部份工控机可以达到要求,或是对工控机结构稍做加固处理即可。主要适应两类环境:车载有空调环境及舰载有空调舱室环境。

3.加固型

因此类计算机多用于室外环境,所以除了初级加固型的要求外,还增加了外壳防护、霉菌及盐霉要求,甚到有的还有压力、噪音等要求。其应用环境相当严酷,计算机从元器件开始就要选用工业级甚至军工级。此类计算机造价昂贵,多为专用型加固计算机。主要适应五类环境:车载无空调、舰载无空调舱室、舰载有掩蔽舱外、潜艇及机载可控环境。

4.全加固型

全加固型它是从计算机的体系结构和满足各种抗恶劣环境要求出发 ,严格按照一系列军用标准要求设计制造的,并且要得到指定机构的检验与认可。造价比军用普通型计算机高很多。可适用于各种最恶劣的军事野战环境,可以在野外、车载、舰载 、机载、水下和空中发射等环境中使用。设计的基本目标是全面满足军用规范与标准。

加固计算机技术要求

1.需要给出必要参数

对于技术标准来说,某种机器是不是加固机,是属于哪一类加固机,都要反映在标准中,要在标准中的“技术要求”条款中用一些必要的数据表示出来。在现有国家军用标准中,针对每种加固类别,都给出了相应环境要求的各种必要参数。

2.对计算机各个部件都有严格要求

另一方面,现有的标准都是产品的通用标准,而不是专门针对环境要求制定的标准。为了一项标准的完整性,因此,在标准的技术要求中,不仅有与环境相关的技术 内容,而且有与环境关系不大的内容,例如机器的功能、软硬件要求、安全等。为便于对加固性能集中叙述,故在本文中将机器的性能分为两类,一类是与加固类型关系不大的技术要求归为“通用要求”,另一类是与加固类型密切相关的技术要求。

3.加固计算机通用要求

  1. 外观结构:各类的要求一致
  2. 硬件、软件、结构设计:各类的要求一致。
  3. 安全性:各类的要求一致。
  4. 电磁兼容:各类的要求一致。
  5. 机器性能:由于产品更新换代非常快,而且各用户对产品的性能要求不一样,因此只给出了参考值。

加固计算机原理

加固技术与加固原理在不同环境条件下采用下列不同加固技术与原理:

  1. 恶劣力学环境,如冲击、振动、跌落、摇摆、颠振 、应力和噪声等,主要采用抗振动和抗冲击设计技术等。 
  2. 恶劣电磁环境,如强磁场、强电磁脉冲、雷电、静电和火花,主要采用电磁兼容设计和接地技术等。 
  3. 恶劣气候环境。如风、雨、雪、冰、霜、雾、高温 、低温、潮湿、干热、砂尘、高低气压、盐雾、工业大气和烟尘等,主要采用各种热设计技术、金属防护技术和隔离密封技术等。
  4. 恶劣的生物环境。如霉菌和昆虫等,主要采用有效的涂覆和防护技术等。
  5. 防信息泄漏计算机。通常采用两种方法,即包容法和抑源法。包容法是将计算机整体屏蔽起来,并在电源线和信号线上使用滤波器,抑制计算机通过空间和有关通道向外辐射发射和传导发射信息。抑源法是在设计电路和印制电路板时,就充分考虑对泄密信息的控制,防止其辐射。两种方法各有特点,应用于不同情况,有时两者结合使用。包容法设计简单,造价低,但效果不及后者,特别是屏蔽材料随时间增长会老化失效,从而降低屏蔽效果。抑源法成本较高,但效果好。
  6. 恶劣气侯环境。为了在恶劣的气侯环境下使用计算机,有时还应考虑到在较低温度或较高温度运行的需要,此时,加固计算机必须采用宽温的主板,必要时在主板和每一个附加卡(如网卡、显卡、视频采集卡等)上加装散热铝板以在高温时散热,或加装加热膜及温控开关,在应用环境低于一定温度时温控开关启动,通过加热膜加热的方式提高加固计算机内的温度至可工作的温度。
  7. 辐射环境。主要采用抗辐射加固技术。首先了解辐射环境和辐射效应损伤机理;其次,根据抗辐射指标和电子系统所要求完成的性能要求制定失效判据;最后,按照合理的安全系数进行加固设计。从器件生产、电路设计到组装成计算机系统,每个环节都可加固,但元器件加固是整个加固工作的基础。

加固计算机的IP防护等级

加固计算机的防护等级用IP**表示,前一位是防尘等级,后一位是防水等级。防尘等级最高为6,防水最高为8 。

加固计算机的类型

1.上架式

上架式计算机可以安装在标准的机柜上,其宽度为标准的19英寸,高度一般有1U(44mm)、2U(88mm)、4U(176mm)等,

上架式特点

整机采用Intel酷睿双核低功耗CPU ATX架构主板,支持多个PCI-E、PCI扩展; 配置1个宽温笔记本硬盘,1个3.5吋硬盘位和一个460W宽温电源。 扩展卡加固安装; I/O接口航空插头引出。 宽温、抗振、EMC性能优异,其环境性能满足GJB 322A车载加固型要求,EMC性能符合GJB 151A陆军地面设备相关要求。 可陆军车载,空军地面应用,可用作音/视频数据处理、测控、通信与指挥等。

上架式技术参数

  • 处理器: T7500 2.2GH,最高支持2.4GHz
  • 内存: 板载2GB DDRⅡ667MHz,SO-DIOMM扩展到4GB
  • 存储体: SATAⅡ 80G宽温笔记本硬盘1个(1个3.5吋SATAⅡ硬盘可选)
  • I/O接口:后面板:VGA、PS/2、2个USB2.0、2个串口、2个1000Mbps网口、 Mic-in、SPK-out、并口;前面板2个USB2.0
  • 扩展槽: 1个PCI-E*16,2个PCI-E*1,4个PCI
  • 电源: 400W 以上工业级ATX电源
  • 外形尺寸: 482mm(宽)×177mm(高)×480mm(深)
  • 工作温度: -15℃~55℃(-25℃~65℃可选)
  • 贮存温度: -40℃~65℃
  • 湿热贮存: 40℃,95%RH
  • 抗振动: 符合GJB 322A加固型(全加固型可选)
  • 抗冲击: 符合GJB 322A加固型(全加固型可选)
  • EMC性能: 符合GJB 151A相关要求, 可靠性: MTBF≥10000h
  • 维修性: MTTR≤0.5h

2.便携式

便携式加固计算机主要作为环境恶劣的移动计算机应用在野外或需要随时移动使用的场合,对抗震、防水、防尘要求较高,甚至有宽温要求,要求能在-40至80度均能工作。

便携式技术参数

  • 处理器 CORE2 1.6GHz
  • 内存 2G
  • 显示屏 14.1″TFT
  • 硬盘 80G电子硬盘
  • 光驱 52X光驱
  • 键盘 三防键键盘,带三防摇杆鼠标
  • 电源 250W电源模块
  • 工作温度 -40℃~80℃
  • 防水防尘满足军标GJB322A-98 的要求 防盐雾PH<6(40℃),连续喷雾72小时无变化 淋雨满足军标GJB322A-98的要求
  • 电磁兼容满足军标GJB151A-97的要求
  • 振动4.2G(50~500Hz)
  • 重量8.5Kg
  • 尺寸367×280×90mm

3.嵌入式

嵌入式加固计算机外壳一般采用铝型材制造,很坚固,散热性能也很好,可以安置在设备内、车载、桌面等,对抗震、防尘、防水、宽温等要求严格的环境。

嵌入式特点

采用超低功耗3.5英寸主板; 采用酷睿双核CPU;  无风扇密封设计,外壳散热,适合水下工作; 产品结构紧凑、坚固,抗振性能好; 接口全部采用密封航空插头; 广泛应用于各种微型嵌入式应用系统

嵌入式技术参数

  • 处理器: Intel Core 2 Duo CPU 最高 1.86 GHz
  • 芯片组: Intel GS45+ ICH9M-SFFE FSB 1066MH
  • 内存: 板载1G DDR2 800MHz
  • 存储体: 4GB CF卡,宽温SSD可选
  • I/O接口: 前置:2个USB2.0、1000Mbp网口、电源接口 后置:VGA、COM1~COM4
  • 扩展槽: PC-104 Plus扩展
  • 电源: 5V DC输入,+5%/-3%
  • 外形尺寸: 152mm (宽) × 50mm(高)× 166mm (深)
  • 工作温度: -30℃~+70℃
  • 贮存温度: -50℃~70℃
  • 湿热贮存: 40℃,95%RH
  • 抗振动: 符合GJB 322A加固型 (全加固型可选)
  • 抗冲击: 符合GJB 322A加固型(全加固型可选)
  • 防护性能: IP68等级,可在深水下长期工作
  • EMC性能: 符合GB 9254,GJB 151A可选
  • 可靠性: MTBF≥10000h 维修性: MTTR≤0.5h

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