原创《一种防止车载PIS掉电损坏系统的技术方法》
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【摘 要】 郑州地铁1 号线一期车载PIS 系统采用X86 架构,列车在运行中车载LCD 控制器实时接收来自郑州广电的视频节目信息,在各车厢显示屏上播出,但列车回厂断电后时常造成系统损坏、硬盘故障,造成整列车黑屏现象.文章通过对郑州地铁1 号线一期车载PIS 系统损坏、硬盘故障情况进行深入调查分析,针对问题原因进行了软硬件升级改造,降低了车载PIS 黑屏故障率,成功攻克了车载LCD 控制器掉电系统损坏这一技术难题,为车载PIS 系统的安全稳定运行奠定了基础.
【关键词】 LCD 控制器 车载PIS 系统 影子系统
一、车载PIS 系统现状
车载PIS 系统采用网络数字多媒体技术,通过一根网络电缆完成音/ 视频信号的传输.郑州地铁1 号线采用6 编组车辆,车载PIS 系统在每列车放置4 台车载交换机,两端司机室各放置两台车载LCD 控制器,作为冗余备份设计,通过eLTE 车地无线网络从控制中心接收郑州广电发来的直播视频.由于车载PIS 系统采用X86 架构,列车回库断电后时常导致车载LCD 控制器系统损坏、错误对话框弹出、硬盘损坏等故障发生,造成上线列车客室LCD 显示屏出现黑屏故障.
经调研国内各地铁采用X86 架构的车载PIS 系统故障率较高,系统损坏和硬盘故障高发是常见问题,较难克服,目前有些地铁在新线车载PIS 系统中采用ARM 嵌入式架构.郑州地铁1 号线一期车载PIS 系统共设置50 台车载LCD 控制器,分别安装在车头车尾司机室机柜中,由于LCD 控制器采用X86 架构,操作系统使用Windows XP,列车回库断电后时常导致LCD 控制器系统或硬盘损坏,造成整列车上线后客室LCD 显示屏黑屏故障.
二、原因分析
（1）车载LCD 控制器采用SandForce 2282 非企业主控芯片固态硬盘,由于列车回厂断电会造成硬盘固件程序丢失和无法认盘故障；
（2）车载LCD 控制器采用Windows XP 系统,意外断电造成系统文件丢失无法启动、错误对话框等问题；
（3）系统无保护机制,偶发“延缓写入失败”错误,无法加载播控软件.
三、制定对策
QC 小组认真分析车载PIS 系统软硬件构造,通过会议讨论,认为解决操作系统损坏和硬盘损坏是问题的关键,对此提出软件+ 硬件的改造方案：Windows Embedded Standard7( 简称WES7) 嵌入式系统+Intel PC29AS21CA0 企业级主控硬盘+PowerShadow 影子保护系统.
WES7 是基于Windows 7 针对嵌入式设备而开发的嵌入式操作系统,WES7 比原有Windows XP 系统占用硬盘少、占用内存和CPU 资源也少,Register Filter 功能可防止注册表被恶意修改,安全保护系统稳定运行,用户体验比WindowsXP 更好, 可屏蔽自动弹出的消息框和对话框.将现有WindowsXP 操作系统更换为WES7 后可提高操作系统的稳定性,有效降低错误对话框问题[1].
Intel SSD DC S3500 采用了Intel 的第三代SSD 主控：PC29AS21CA0, 其FTL 映射表抛弃了以往的B-tree 结构而转用1：1 的平面结构,并通过高达1GiB 的DDR3-1600DRAM 将整个映射表缓冲,从而达到了极为出色的随机访问性能.
Intel 控制器的映射表保存在特定的NAND 芯片上,分别为16MiB 和64MiB,这个Cache 完全不保存用户数据,仅保存映射表,搭配两个35V 47uF 电容,通过添加DC-DC 升压线路将电压从+5V/+12V 升到33.29V,工作时电容上的电压高达33.29V,仅对该NAND 芯片进行供电,掉电后NAND信息不丢失.
将原有金士顿硬盘（主控为SandForce 2282 主控）更换为Intel SSD DC S3500 后,可防止掉电后硬盘损坏问题.影子系统的实现原理是在硬盘上划分一个区域,把系统及软件的所有的操作全部保存到该区域中建立起映射关系,在影子系统模式下所有操作都是虚拟的,一旦硬件重启这种映射关系就会被撤销,等同于对操作系统做了Ghost 恢复,影子系统模式下可以防止一切误操作、病毒、恶意破坏等,对Windows 操作系统而言起到了安全防护作用.
影子系统可在内存中建立覆盖层,将磁盘保护卷中的所有应用程序、文件系统的写操作重定向到该覆盖层中,以建立相应的映射关系,当设备掉电或系统重新启动后,这种映射关系不复存在,内存中的数据清零,系统及软件恢复到原始状态.
PowerShadow 安装后,开机会出现3 个模式选择菜单：正常模式、单一影子模式、完全影子模式,选择进入单一影子保护模式,系统盘（一般是C 盘）将被保护起来,木马或病毒攻击系统都是无效的,即使将C 盘的文件删除,重启后恢复原状.
通过安装PowerShadow 软件可增加系统保护机制,系统如出现问题掉电重启后,一切又恢复最佳状态.
车载LCD 控制器改造前后对比如表1 所示.
四、改造实施及效果
改造分为以下几个步骤：
（1） 将车载LCD 控制器固态硬盘更换为IntelPC29AS21CA0 企业级主控硬盘；
（2） 将车载LCD 控制器操作系统替换成Windows 7EMB 嵌入式系统,并重新安装播控软件；
（3）禁用Windows 错误报告提示框：打开注册表编辑器后并在左侧菜单定位至：HKEY_CURRENT_USER/Software/Microsoft/Windows/Windows Error Reporting, 在右侧窗口中找到并双击打开DontshowUI,然后在弹出的窗口中将默认值“0”修改为“1”,在设备管理器中,将磁盘驱动器中的“启用设备上的写入缓存”进行关闭；
（4）安装PowerShadow 影子保护系统,对系统分区C盘开启单一影子模式（安装PowerShadow 后,该软件有几项重要操作：
注册一个Windows 服务；开机启动一个shadowtip 的进程；修改boot.ini 配置文件实现开机时 “影子模式”的选择,PowerShadow 会生成一个ShadowService.txt 文件,记录相关信息）[2].
通过对策实施,QC 小组于8 月7 日完成了改造工程,经过6 个月的线上跟踪测试,未发生一起车载PIS 系统损坏故障,系统运行良好.
五、结束语
综上所述,该方法对1 号线一期车载LCD 控制器进行改造后,解决了车载PIS 系统掉电导致系统损坏这一设备缺陷问题,该软硬件改造方法不仅提高了车载PIS 系统的稳定性、还降低了广告商的投诉率,大大提升了郑州地铁1 号线的运营服务质量,该方法可为X86 架构车载PIS 系统提供借鉴和参考依据.
系统论文参考资料：
小结,上文是一篇关于损坏和车载和防止方面的相关大学硕士和系统本科毕业论文以及相关系统论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
