矩阵式KVM在核电站模拟机中的应用及功能拓展研究论文_孙季红

摘要：矩阵式KVM对核电站模拟机的相关功能实现方面发挥了重要作用，本文对矩阵式KVM设备的功能应用进行了详细的介绍，并对矩阵式KVM的功能提出了功能拓展，为后续模拟机的硬件设计拓展了思路。

关键词：模拟机；矩阵式KVM；光纤通信；功能拓展

一 概述

KVM技术是一种新型的、应用广泛的数据通信技术，KVM就是KEY（键盘）、VEDIO（显示）、MOUSE（鼠标）的缩写，传输的数据也是视频、鼠标键盘信号。目前KVM传输技术广泛应用于能源、电力、航空、办公等我们工作生活的各个角落。KVM技术的核心思想是：通过适当的键盘、鼠标、显示器的配置，实现系统和网络的集中管理；提高系统的客观理性，提高系统管理员的工作效率；节约机房的面积，降低网络工程和服务器系统的总体拥有成本；避免使用多显示器产生的辐射，营建健康环保的机房。利用KVM多主机切换系统，系统管理员可以通过一套键盘、鼠标、显示器在多个不同操作系统的主机或服务器之间进行切换并实施管理。

二 矩阵式KVM介绍

传统的KVM切换器的设计理念就是让系统管理员可以通过一组键盘、显示器和鼠标，控制多台服务器或电脑主机的计算机外围设备。切换器处理能节省多个键盘和显示器的开销，还可以腾出更大的桌面空间。典型的KVM切换器有4进1出切换器，即通过一套鼠标键盘显示器控制4台主机；8进2出切换器，8台主机可以连接两套鼠标键盘显示器，每一套鼠标键盘显示器都可以控制8台主机。

伴随着KVM切换器连接的主机越来越多，数据通信线路越来越复杂。传统的KVM切换器以及DVI线路的接线方式已无法满足用户的设计需求，这时候矩阵式KVM网络切换器营运而生，解决了KVM切换器的所有问题。

相比与以往的KVM切换器，矩阵式KVM切换器有如下优点：

多路输入多路输出功能：矩阵式KVM切换器的核心理念是不管有多少路输入信号，都可以从任意的输出口输出，可以实现多路信号的同时输入与输出。按照目前市场上矩阵式KVM的产品性能，一个矩阵式KVM最多可以实现640路KVM信号的输入输出。即一台矩阵式KVM切换器最多可以连接640台主机，同时该KVM切换器上有640路输出信号，每一路输出端都可以切换640台主机的任意一台进行信息查看。

光纤通信功能：伴随着KVM切换器卡件越来越集成，KVM信号的传输距离也越来越长。传统的双绞线已无法满足集成空间及远距离数据通信需求，需要使用光纤进行数据通信。矩阵式KVM的光纤分为多模光纤和单模光纤，多模光纤一般最长传输距离为1km，单模光纤的最长传输距离为10km，但价格较高，所以大多数的矩阵式KVM都是使用多模光纤进行传输。

三 矩阵式KVM在AP1000模拟机的应用

1 操纵员对大屏画面的切换功能

AP1000核电站主控室由于采用了数字化仪控技术，减少了大量的盘台和硬开关，取而代之的是16块大屏显示器，分别显示电厂的运行工况、设备参数、就地设备状态等信息。这就需要操纵人员可以切换控制画面，使其显示运行状态下需要的控制画面。操纵人员在切换画面时，仅需将鼠标键盘信号投到大屏幕上，无需将视频信号传输到大屏幕上。在矩阵式KVM的连接方面，仅需将大屏服务器上的鼠标键盘信号线连接到矩阵式KVM网络上即可。

2 高操对操纵员的监视功能

为保证电厂画面的正常运行，高级操纵员虽然没有操纵功能，但是可以查看操纵员目前的控制画面，对操纵员的控制进行监视，提出合理的意见。既然仅实现监视功能，所以高级操纵员在监视操纵员画面时仅需调用视频信号，不调用鼠标键盘信号，调用的画面仍存在于操纵员工作站上，对操纵员的控制操作不造成任何影响，具体演示图如下：

3 模拟机教学的画面监视

为保证模拟机教学的顺利进行，在模拟机培训期间，模拟机教员需要随时调取操纵员、高级操纵员、大屏信号的控制画面，以便对学员的培训情况进行评价和经验反馈。矩阵式KVM实现的功能是教练员可以在后台随时调取操纵员、高级操纵员、大屏服务器的画面，同时对前台工作站的控制不造成任何影响。由于只是调取画面，不需要切换鼠标和键盘，所以仅需将视频信号线连接到矩阵式KVM即可。具体演示图如下：

4 维护人员模拟机维护

模拟机维护工作站作为模拟机运行维护保障中心，拥有最高权限，可以将任意一台服务器或工作站上的画面和鼠标键盘信号切换到维护工程师站上，同时也可以监视模拟机任意一台服务器的画面，而对其他工作站不造成任何影响。这就需要可以在维护工程师站上显示的服务器的视频、鼠标、键盘信号全部连接到矩阵式KVM上，这样维护工程师站既可以调用服务器的视频信号，又可以将画面控制权掌握在自己手中。演示图如下：

四 矩阵式KVM在核电站模拟机的拓展应用

既然矩阵式KVM网络的KVM切换功能如此强大，利用这种优势，未来核电站可以将更多的拓展应用融入其中。在网络硬件规划方面，为不影响模拟机的正常使用，其他的拓展功能可以连接到另外一台矩阵式KVM上，两台矩阵式KVM利用串口线进行连接。当不需要其他服务器时，可以将中间的串口接线断开，以免干扰到主模拟机设备。

严重事故模拟机的功能拓展应用：如果全范围模拟机连接着严重事故模拟机，为保证严重事故模拟机的运输数据不影响全范围模拟机，两者之间可以使用KVM矩阵连接，当严重事故模拟机不需要使用时可以人为断开。

其他模拟机模型计算机服务器拓展：如果一个电厂有多台模拟机同时使用，可以将两台模拟机的模型计算器全部串联到KVM矩阵中，当一台模型计算机故障或者有其他需要时，可以实现两台模型计算机服务器的任意切换。

其他终端拓展：除此之外，KVM矩阵上还可以连接应急接口服务器、其他终端显示类设备等。

参考文献：

[1]孙季红.AP1000核电站模拟机KVM网络的优越性.信息化技术与信息化，2015（02）

作者简介：孙季红（1986-10-09），女，汉族，吉林省四平市，员工，中级工程师，学士，研究方向：模拟机维护。

论文作者:孙季红

论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期

论文发表时间:2020/1/15

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