Vastupidav arvuti

Vastupidav arvuti (ingl rugged computer või ruggedized computer) on süle-, tahvel- või pihuarvuti, mis on spetsiaalselt loodud töökindlaks tööks karmides keskkondades ja tingimustes, nagu märjad või tolmused tingimused, äärmuslikud temperatuurid, tugev vibratsioon ning võimalik kokkupuude põrutusega. Vastupidavaid arvuteid kasutatakse sageli tööstuslike, sõjaliste ja välioperatsioonide puhul, kus tavalised arvutid on rikke suhtes vastuvõtlikumad.

Ajalugu

Astronaut John Creighton koos arvutiga Grid Compass kosmosesüstik Discovery missioonil 1985. aastal

• 1940.–1950. aastad – Vastupidavate arvutite päritolu võib seostada varajaste sõjaliste arvutite väljatöötamisega Teise maailmasõja ajal, nagu Colossus ja ENIAC. Need masinad ei olnud tänapäeva mõistes vastupidavad, kuid nende arendamine tähistas algust jõulisemate arvutusseadmete suunas sõjaliseks ja tööstuslikuks otstarbeks.
• 1960.–1970. aastad – Kuna kaasaskantav andmetöötlustehnoloogia arenes 1960ndatel ja 1970ndatel, kasvas ka nõudlus vastupidavate arvutite järele. Ettevõtted hakkasid välja töötama vastupidava disainiga kaasaskantavaid arvuteid, näiteks GRiD Systems Corp poolt loodud Grid Compass, mis anti välja 1982. aastal ning mille disainis Bill Moggridge. Grid Compass oli üks esimesi vastupidavaid sülearvuteid ning seda kasutasid nii USA sõjavägi kui ka NASA oma kosmosesüstiku missioonidel.
• 1980.–1990. aastad – Vastupidavate arvutite kasutamine laienes sõjalistest rakendustest kaugemale ka erinevatesse tööstus- ja kaubandussektoritesse. Ettevõtted hakkasid arendama vastupidavaid sülearvuteid, tahvelarvuteid ja pihuarvuteid, et vastata ehituse, kaevanduse, transpordi ja hädaabiteenuste tööstusharude nõudmistele. Standardite väljatöötamine, nagu MIL-STD-810 ja IP reitingud aitasid kehtestada juhised vastupidavate arvutite disaini ja vastupidavuse kohta. Panasonic ja Itronix hakkasid tootma vastupidavaid sülearvuteid ja pihuarvuteid avalikus turvalisuses, kommunaalteenuste ja väliteenuste valdkonnas kasutamiseks. 1996. aastal välja tulnud Panasonic Toughbookist sai üks tuntumaid vastupidavate sülearvutite kaubamärke.
• 2000. aastad – Vastupidavad arvutid arenesid aina edasi. Tootjad keskendusid vastupidavuse, töökindluse ja jõudluse parandamisele. Arenenud materjalide (näiteks magneesiumsulami) kasutamine ja paremad tihendustehnoloogiad võimaldasid vastupidavatel seadmetel muutuda vastupidavamaks veele, tolmule ja kokkupõrgetele. Tänapäeval on vastupidavad arvutid olulised tööriistad erinevates tööstusharudes ja organisatsioonides, mis nõuavad töökindlaid arvutusseadmeid keerulistes keskkondades. Kuna tehnoloogia areneb edasi, on tõenäoline, et vastupidavad arvutid muutuvad veelgi mitmekülgsemaks ja vastupidavamaks, laiendades veelgi nende rakendusi ja võimalusi.

Disain

Vastupidavad arvutid on ehitatud vastu pidama karmides keskkondades kaasates erinevaid kaitsvaid disainifunktsioone. Peamisteks disainielementideks on:

MIL-STD-810 sertifikaadiga vastupidav server 1U

1. Tugevdatud korpus – Korpus on tavaliselt valmistatud vastupidavatest materjalidest, nagu magneesiumisulam või alumiinium. Need materjalid tagavad tugeva, löögikindla raami, mis talub juhuslikke kukkumisi ja ekstreemseid tingimusi.
2. Löögikinnitusega komponendid – Vibratsioonist või põrutusest tulenevate kahjustuste ohu minimeerimiseks paigaldatakse sisemised komponendid, nagu kõvakettad, emaplaadid ja kuvarid, lööke neelavatele materjalidele. See aitab summutada ootamatute löökide ja vibratsiooni mõju, tagades seadme jätkuva funktsionaalsuse.
3. Suletud liidesed ja pistikud – Vastupidavatel arvutitel on sageli suletud liidesed, pistikud ja sisend-/väljundseadmed, mis kaitsevad tolmu, mustuse ja vee sisse sattumise eest. See tihendus saavutatakse tihendite, kummeeritud katete või spetsiaalsete pistikute kasutamisega, mis on ette nähtud saasteainete seadmesse sattumise vältimiseks.
4. Suurendatud temperatuuritaluvus – Vastupidavad arvutid on loodud töötama äärmuslikel temperatuuridel, alates jääkülmast kuni kõrvetava kuumuseni. See saavutatakse spetsiaalsete komponentide, näiteks tööstuslike protsessorite ja jahutussüsteemide kasutamisega, mis suudavad tõhusalt hajutada soojust kõrge temperatuuriga keskkondades või isoleerida komponente madala temperatuuriga keskkondades. Vastupidavad arvutid on võimelised töötama äärmuslikel temperatuuridel, kus temperatuuri vahemik võib olla -40 ℃ kuni 85 ℃. Soojust aitavad tõhusalt hajutada jahutusradiaatorid, mis juhtivad soojust sisemistest komponentidest välisesse tugevasse metallkorpusesse. Jahutusradiaatorid on valmistatud heast juhtivast materjalist, näiteks alumiinium ja vask.
5. Kõrge eraldusvõimega kuvar – Välistingimustes kasutamiseks on vastupidavatel arvutitel sageli kõrge heledus- ja kontrastsussuhtega kuvarid, mis muudab nende lugemise otsese päikesevalguse käes lihtsamaks. Need kuvarid võivad sisaldada ka pimestamisvastaseid katteid, takistuslikke või mahtuvuslikke puuteekraane ja tugevdatud klaasi, et kaitsta löökide ja kriimustuste eest.
6. IP-kood – Vastupidavad arvutid on sertifitseeritud IP-koodiga, mis määrab, kui hästi on süsteem kaitstud tolmu ja vee sissepääsu eest. IP-kood koosneb kahest kümnendkohast. Koodi esimene number näitab, kui hästi süsteemi korpus talub pisikesi tolmuosakesi. Hinnangu tulemus ulatub 0 kuni kõrgeima hindeni 6. Teine number näitab, kui hästi suudab süsteemi korpus kaitsta süsteemi veega kokkupuute eest. Hinnangu tulemus ulatub madalaimast skoorist 0 kuni kõrgeima skoorini 9K, mis näitab tihedat tihedust veega kokkupuute eest.
7. MIL-STD-810 sertifikaat – Paljud vastupidavad arvutid on loodud vastama MIL-STD-810 standardi nõuetele. See on USA kaitseministeeriumi poolt välja töötatud testide seeria, et hinnata seadmete vastupidavust ja töökindlust erinevates keskkonnatingimustes. Vastavus sellele standardile on tugev näitaja vastupidava arvuti võimest taluda karmi keskkonda.
8. Vastupidavad välisseadmed – Vastupidavad arvutid on sageli varustatud spetsiaalsete välisseadmetega, nagu vee- või tolmukindlad klaviatuurid ja hiired, et tagada kogu süsteemi funktsionaalsus ka keerulistes tingimustes.

Tüübid

Vastupidavaid arvuteid on erinevat tüüpi erinevateks rakendusteks ja vajaduste rahuldamiseks. Enam levinud on süle-, tahvel- ning pihuarvutid.

Sülearvutid

Winmate vastupidav tahvelarvuti

Vastupidavad sülearvutid on loodud töötama tolmustes või niisketes keskkondades ja tingimustes. Need arvutid on paksema ja tugevama korpusega kui tavalisel sülearvutil ning neid kasutatakse peamiselt tööstus-, ehitus- ja sõjalistel eesmärkidel. Konstrueeritud olemaks mobiilsed, vibratsiooni-, põrutus-, kukkumis- ja tolmu ning veekindlad, kuid vastavad ka muudele olulistele nõuetele, nagu kõrge jõudlus ja valitsuse tasemel turvalisus. Sülearvutid on varustatud nii praeguste kui ka pärand-I/O-portidega, sealhulgas jada-, ExpressCard-, PCMCIA-, VGA- ja muude väliskeskkondades tavaliselt kasutatavate portidega. Vastupidavuse tasemed ei ole standardiseeritud, kuid neid mõõdetakse erinevate sertifikaatidega, nagu MIL-STD-810, IP või ATEX.

Tahvelarvutid

Vastupidavad tahvelarvutid võivad olla pooleldi vastupidavad või täielikult vastupidavad. Pooleldi vastupidaval tahvelarvutil võib olla kaitseümbris või vihmakindel korpus, samas täielikult vastupidavad tahvelarvutid on konstrueeritud töötama äärmuslikes temperatuurides ja muudes karmides tingimustes. Täielikult vastupidavad tahvelarvutid on tolmu- ja veekindlad ning loodud vastu pidama kukkumistele, põrutustele ja vibratsioonile. Tahvelarvutil on sisemine pooljuhtketas ja sellel pole liikuvaid osi. Erinevalt paljudest sülearvutitest ei vaja enamik tahvelarvuteid ventilaatorit, parandades nende tolmu- ja veekindlust. Vastupidavuse taset mõõdetakse erinevate sertifikaatidega, nagu IP, MIL-STD-810 või ATEX.

X-Tel 7500 vastupidav nutitelefon

Nutitelefonid

Vastupidaval nutitelefonil on paksem ja täielikult suletud korpus, mis kaitseb seda vee, tolmu, põrutuste ja vibratsiooni eest. Vastupidavad nutitelefonid on loodud vastu pidama äärmuslikele ilmastikutingimustele ja temperatuuridele, juhuslikele vigastustele ja karmile käsitsemisele, muutes need ideaalseks välitingimustes või karmides keskkondades töötamiseks ning kasutamiseks ekstreemspordialadel, nagu purjetamine, kaljuronimine jne. Enamiku vastupidavaid nutitelefone vastavad IP68 spetsifikatsioonile Mõnedel vastupidavatel nutitelefonidel on vahetu ühenduse võimalused, NFC ja vöötkoodilugeja funktsioonid, mis sobivad kasutamiseks tööstus- ja ehituslogistikas.

Rakendused

Vastupidavaid arvuteid kasutatakse paljudes tööstusharudes, sealhulgas:

• Sõjavägi: hädavajalik sõjalisteks operatsioonideks karmides keskkondades, pakkudes usaldusväärset side-, navigeerimis- ja andmetöötlusvõimet.
• Hädaabiteenused: Esmareageerijad ja hädaabitöötajad kasutavad vastupidavaid arvuteid rasketes tingimustes suhtlemiseks, juhtumite haldamiseks ja andmetele juurdepääsuks.
• Õli ja gaas: Kasutatakse uurimis-, puurimis- ja tootmisoperatsioonidel andmete kogumiseks ja töötlemiseks äärmuslikes tingimustes.
• Ehitus: Kasutatakse ehitusplatsidel projektijuhtimiseks, andmete kogumiseks ja suhtlemiseks.
• Väliteenindus: Tehnikud ja insenerid kasutavad vastupidavaid arvuteid seadmete tõrkeotsinguks ja hoolduseks kaugetes või karmides keskkondades.

Standardid

Arvutite vastupidavuse määramiseks kasutatakse mitmeid standardeid. Nendeks on:

• MIL-STD-810: Täpsemalt MIL-STD-810G CN1 (2014), 1962. aastal välja antud Ameerika Ühendriikide sõjaväestandard, mis kirjeldab erinevaid keskkonnakatseid, et mõõta seadme jõudlust erinevates tingimustes. Testid hõlmavad temperatuuri, niiskust, kõrgust, lööki, vibratsiooni jne. Vastavus standardile MIL-STD-810 tagab, et arvuti talub sõjategevusele omaseid karme tingimusi.
• MIL-STD-461: Ameerika Ühendriikide sõjaline standard, mis määrab elektroonikaseadmete elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) nõuded. See standard on ülioluline tagamaks, et vastupidav arvuti ei segaks teisi elektroonikaseadmeid ega sidesüsteeme, eriti sõjalistes tingimustes.
• MIL-S-901: Ameerika Ühendriikide sõjaväestandard, mis määrab kindlaks nõuded ja testimisprotseduurid laeva masinate, seadmete ja süsteemide põrutuskindluse kohta. Selle standardi peamine eesmärk on tagada, et seadmed taluvad veealuste plahvatuste, löökide või muude põrutust põhjustavate sündmuste tekitatud lööki ja vibratsiooni ning jätkavad töökindlust merekeskkonnas. MIL-STD-901 sisaldab kolme erinevat testimise taset (klassid). Klass määratakse kindlaks seadme kaalu ja suuruse järgi:

1. Klass A: kerge varustus, mis kaalub kuni 22,7 kg ja mille raskuskese on kinnituspunktidest 61 cm raadiuses.
2. Klass B: keskmise raskusega seadmed, mis kaaluvad 22,7–544,3 kg ja mille raskuskese on kinnituspunktidest 76,2 cm raadiuses.
3. Klass C: raskekaalu seadmed, mis kaaluvad üle 544,3 kg või mille raskuskese ületab A- või B-klassi seadmete jaoks ettenähtud piire.

MIL-S-901 testimine viiakse läbi kahe peamise meetodiga:

1. Haamri test (tüüp A): test hõlmab vasarataolise seadme kasutamist, et anda seadmele kindlaksmääratud löökjõud. Mõju simuleerib šokisündmusi, mida võib merekeskkonnas kogeda. Seda testi kasutatakse tavaliselt kergete seadmete jaoks (klass A).
2. Praamkatse (tüüp B): katse viiakse läbi, paigaldades seadmed ujuvale katsepraamile ja allutades sellele erinevatel kaugustel veealuseid plahvatusi. Seadmeid jälgitakse hoolikalt, et hinnata nendes tingimustes nende toimivust ja struktuuri terviklikkust. Seda testi kasutatakse nii keskmise kaaluga (klass B) kui ka raskekaaluliste (klass C) seadmete puhul.

• IP-kood: määrab seadme korpuse tagava kaitsetaseme tahkete osakeste (tolm, mustus) ja vedelike (vesi) sissetungimise eest. Hindamissüsteem koosneb kahest numbrist: esimene number (0-6) tähistab kaitset tahkete osakeste eest, teine number (0-8) aga kaitset vedelike eest. Näiteks IP65 reiting tähendab, et seade on tolmukindel ja kaitstud mis tahes nurga alt tuleva vedeliku eest.
• ATEX/IECEx: rahvusvahelised standardid plahvatusohtlikes keskkondades kasutatavate seadmete jaoks, näiteks nafta-,gaasi- ja keemiatööstuses või kaevanduses. ATEX (Euroopa) ja IECEx (rahvusvaheline) sertifikaadid tagavad, et vastupidav arvuti on disainitud ja testitud vältimaks sädemete teket või ülekuumenemist, mis võib plahvatusohtlikku keskkonda süütada.
• NEMA: National Electrical Manufacturers Association (NEMA) reitingud määratlevad kaitsetaseme, mida kaitseümbris pakub keskkonnaohtude, nagu vesi, tolm või korrosioon, eest. NEMA reitinguid kasutatakse laialdaselt Põhja-Ameerikas ja neid saab rakendada vastupidavate arvutite puhul. NEMA 4 ja NEMA 4X on selliste seadmete tavalised hinnangud.
• ANSI/ISA 12.12.01: Põhja-Ameerika standard seadmetele, mis on ette nähtud kasutamiseks ohtlikes (salastatud) kohtades, kus võib esineda süttivat tolmu. Selle standardi järgimine tagab, et vastupidav arvuti on loodud töötama ohutult tolmurohketes keskkondades süttimist põhjustamata.
• EN 50155: Euroopa standard, mis hõlmab raudteeveeremil kasutatavaid elektroonikaseadmeid. Standard katab temperatuuri, niiskust, lööki, vibratsiooni jne.

Vaata ka

• Colossus
• ENIAC
• IP-kood
• Panasonic Corporation