Miten valita teollisuuden käyttöön tarkoitettu robusti PC ulkokäyttöön?

Teollisuuden kestavien tietokoneiden perusvaatimusten ymmärtäminen ulko-olosuhteissa

Luotettavan tietotekniikan kasvava tarve vaativissa ulko-olosuhteissa

Nykyään monet teollisuudenalat sijoittavat tietokonejärjestelmiä paikkoihin, joissa tavallinen varustus ei kestä kovia olosuhteita. Mieti kaikkia ääriolosuhteita: erittäin alhaiset lämpötilat, hiekkamyrskyt, kosteus kaikkialla ja jatkuva tärinä, joka repii tavallisen laitteiston palasiksi. Teollisuudesta viime vuonna julkaistujen lukujen mukaan noin kaksi kolmasosaa kaikista ulkona tapahtuvista vioista johtuu heikoista ympäristönsuojauksesta. Tämä maksaa yrityksille paljon: he menettävät vuosittain noin 740 000 dollaria, kun järjestelmät lakkaavat toimimasta (Ponemon Institute -tutkimus vuodelta 2023). Katsotaanpa, mitä eri aloilla tapahtuu nykyään. Merelliset öljyalustat tarvitsevat kestävää laitteistoa, joka kestää suolavesien aiheuttaman korroosion. Sotilaistoimet luottavat tietokoneisiin, jotka eivät pettää karkealla maastoliikenteellä. Jopa maanviljelijät, jotka käyttävät automatisoituja järjestelmiä syrjäseuduilla, ovat alkaneet sijoittaa erityisesti rakennettuihin koneisiin. Nämä robustit ratkaisut pitävät järjestelmät toiminnassa, olipa kyseessä sitten pakkonen miinus neljänkymmenen asteen pakkonen arktisissa tutkimusasemissa tai viisikymmentäviisi astetta kuumuus aavikoiden aurinkovoimalaitoksissa.

Mikä on teollinen rönsy-PC? Määritelmä ja keskeiset ominaisuudet

Teolliset rönsy-PC:t (IRPC) on suunniteltu toimimaan jatkuvasti hallitsemattomissa ympäristöissä kolmen keskeisen ominaisuuden kautta:

• Laajennettu lämpötila-alue : Toiminta luotettavasti -40 °C:sta 85 °C:seen
• Parannettu tunkeutumissuojaus : IP65+:n mukainen tiiviste pölyltä/nesteiltä
• Tärinänkestävyys : MIL-STD-810G-yhteensopivuus iskunvaimennuksessa, jopa 5Grms. Toisin kuin kuluttajaluokan laitteet, nämä järjestelmät poistavat liikkuvat osat, kuten tuulettimet, vähentääkseen vikaantumisriskiä.

Yleisiä vikoja standardi-PC:ssä ulkoisissa teollisissa sovelluksissa

Standarditietokoneet vikaantuvat hälyttävällä nopeudella altistuessaan ulkoisille olosuhteille. Käytännön käyttökokemukset osoittavat:

Pelkkä kosteuden tiivistyminen vahingoittaa 58 % ei-rungonkäyttöisistä järjestelmistä kuuden kuukauden kuluessa ulkokäytön aloittamisesta.

Käyttötapausten yhdistäminen teollisten runkopohjaisten tietokoneiden ominaisuuksiin

Uusimmat tutkimukset vahvistavat, että teolliset runkopohjaiset tietokoneet (IRPC) vähentävät käyttökatkoja 91 % korkean vaikutuksen skenaarioissa, kuten:

• Ajoneuvoon asennetut kaivostietokoneet vaativat vuorokauden ympäri toimintaa jatkuvan tärinän keskellä
• Sataman automaatioterminaalit tarvitsevat kosteudenkestäviä kosketusnäyttöjä
• Tuuliturbiinien valvonta suolavesipilkkujen alueilla. Sotilaallisissa sovelluksissa vaaditaan erityisen kestäviä ratkaisuja, ja runkopohjaisten palvelimien käyttöönotto kasvaa puolustusalalla 19 % vuosittain.

Ympäristönsieto: Lämpötilan, pölyn ja veden kestävyyden valinta

Toiminta ääriolosuhteissa: Standardi- ja laajennetun käyttöalueen suorituskyky

Tavalliset työpöytätietokoneet toimivat yleensä hyvin lämpötilassa 0–40 astetta Celsius-astetta, mutta teollisuusluokan robustit mallit kestävät paljon ankarampia olosuhteita. Nämä vahvistetut järjestelmät toimivat usein miinus 30 asteesta aina 70 asteseen saakka, joissakin malleissa jopa miinus 40 asteeseen tai 85 asteeseen. Laajempi käyttölämpötilaalue pitää järjestelmät toimintavalmaina sekä pakastavan kylmissä arktisissa varastoissa että kuumissa aavikkojen aurinkovoimaloissa. Viime vuoden 2023 lämpösuorituskykyraportti osoitti myös jotain mielenkiintoista: yritykset, jotka sijoittivat oikein mitoitettuihin robusteihin laitteisiin, nähneet noin 60 %:n vähennyksen lämpötilaan liittyvissä vioissa toiminnassaan.

IP-luokitus selitettynä: Pölyn ja kosteuden suojaus ulkokäytön luotettavuutta varten

Suojakotelointiluokitus (IP-luokitus) kertoo, kuinka hyvin laitteet kestävät pölyn ja veden tunkeutumista. Puhuttaessa ulkoissa ja rajoissa käytettävistä laitteista, useimmat ihmiset tarkastelevat IP65-luokitusta, joka tarkoittaa täydellistä suojausta pölyltä, tai valitsevat IP67-luokitellun varustuksen, joka kestää uppoamisen metrin syvyyteen veteen. Otetaan esimerkiksi teollisuuskannettavat tietokoneet. Ne, joissa on IP65-suojaus, toimivat moitteettomasti sellaisissa paikoissa kuin sahat, joissa lentää runsaasti sahanpurua, tai vilkkaille rakennustyömaille, joilla on paljon likaa ja roskia. Samaan aikaan IP67-luokitellut koneet säilyttävät toimintakykynsä, vaikka ne tulisivat täysin märäksi satamien tai muiden vesirajoiden alueilla, joissa äkilliset rankkasateet ovat arkea.

IP-luokituksen tuolla puolen: käytännön ympäristöhaasteet kenttäasennuksissa

IP-testit simuloidaan valvotuissa laboratorio-olosuhteissa, mutta todellisessa ympäristössä useat rasittavat tekijät yhdistyvät. Suolakoste merellisillä tuulipuistoilla kiihdyttää korroosiota, kun taas UV-säteily maataloudessa heikentää käsitemattomia muoveja ajan myötä. Lämpötilan vaihteluiden aiheuttama lämpösykly – toistuva laajeneminen ja kutistuminen – voi heikentää tiivisteitä, jotka eivät ole suunniteltu vuorokauden ympäri kestävään ulkokäyttöön.

Kosteus, korroosio ja pitkäaikaisaltistumisen huomioonottaminen

Jatkuvat kosteustasot yli 90 %:n suhteellisessa kosteudessa yhdessä jäteveden käsittelylaitoksissa leijailevien voimakkaiden kemikaalien kanssa tarkoittavat, että tavalliset tietokoneet eivät ole riittävän kestäviä tällaisiin olosuhteisiin. Siksi teollisuuskelvollisia tietokoneita on valmistettava korroosiota kestävistä materiaaleista, kuten pinnoitetusta alumiinista tai merikäyttöön soveltuvasta ruostumattomasta teräksestä. Katselemalla, mitä on tapahtunut öljyalustoilla, saattaa antaa meille viitteitä tässä asiassa. Vuoden 2022 teollisuuskatsaus osoitti jotain mielenkiintoista – kun standardilaitteet vaihdettiin kovettamattuihin tietokoneisiin, joissa oli tiiviit liitäntäportit ja piirilevyt, jotka on suojattu muodostumakuoilla, korroosioon liittyvät ongelmat vähenivät lähes puoleen. Tämä on aivan järkevää, kun otetaan huomioon, kuinka nopeasti korroosioympäristöt voivat tuhota tavalliset elektroniikkalaitteet.

Iskut, värähtely ja rakenteellinen eheys kovassa teollisuusmuotoilussa

Värähtelyn ja iskujen kestämisen vaatimukset liikkuvissa ja ajoneuvoon asennetuissa sovelluksissa

Teollisuuden robustit tietokoneet joutuvat kestämään dynaamisia rasituksia värähtelyistä (jopa 5 Grms) ja mekaanisista iskuista (50G:n iskut), jotka ovat yleisiä esimerkiksi forklifteissa, traktoreissa ja raskaiden kuorma-autojen kohdalla. Kenttätutkimukset osoittavat, että standardikotelot epäonnistuvat 6–12 kuukauden sisällä tällaisissa olosuhteissa juotesauvauksen murtumisen ja piirilevyn vääntymisen vuoksi. Robusti-järjestelmät vastustavat tätä seuraavasti:

• Vahvistetut magnesiumseoskehykset
• SSD-tallennus mekaanisten asteiden sijaan
• Värähtelyn vaimentavat kiinnikkeet, jotka vähentävät huippukuormituksia 60 %

MIL-STD-810G -määräysten noudattaminen: Mitä se tarkoittaa teollisten robustien tietokoneiden luotettavuudelle

MIL-STD-810G-sertifiointi vahvistaa laitteen kyvyn selvitä yli 26:sta käyttö- ja kuljetushaittatesteistä, mukaan lukien:

Määräysten mukaiset järjestelmät käyttävät sotilaallista laatua olevaa komponenttikiinnitystä estääkseen irtoamisen yli 10 000:n värähtelyjakson aikana.

Tapausstudy: Kestävät upotetut tietokoneet rakennus- ja kaivostekniikassa

Pohjois-Amerikkalainen kaivosoperaattori vähensi laitteiston käyttökatkoja 73 %:lla vaihdettuaan perinteiset tietokoneet MIL-STD-810G-sertifioituihin kestäviin yksiköihin. Tärkeimmät tulokset 18 kuukauden aikana:

• Nolla vikaa 15–25 Hz:n buldooserin aiheuttamien värähtelyjen vaikutuksesta
• 98,4 %:n toimintakäytettävyys räjäytysalueilla, joissa melutaso on 120 dB
• Käyttökustannukset laskivat 18 000 dollarista 2 100 dollariin vuodessa ajoneuvokohtaisesti

Tämä on linjassa alan havaintojen kanssa, että rönsyilevät teollisuuskannettavat kestävät 3–5 kertaa pidempään korkean värähtelyn ympäristöissä verrattuna vahvoihin teollisuustietokoneisiin.

Lämpötilanhallinta ja sähkönlähtövakaus ulkoisissa hallitsemattomissa olosuhteissa

Teollisten rönsyilyjen kannettavien tietokoneiden on säilytettävä toimintakelpoisuutensa ääriarvoisissa lämpötiloissa ja epävakaissa sähköverkoissa. Kaupallisten laitteiden tapaan näissä järjestelmissä käytetään erityisesti suunniteltuja lämpö- ja sähkösuunnitteluja, jotka kestävät olosuhteita, kuten aavikon hellettä, pakkasen tuntureita ja vaihtelevia verkkovirtajännitteitä.

Tehokas lämpösuunnittelu suorassa auringonvalossa ja korkeissa lämpötiloissa

Passiiviset jäähdytysjärjestelmät, jotka käyttävät alumiinisia lämmönjohteita ja lämpöä tehokkaasti johtavia kotelomateriaaleja, siirtävät lämpöä ilman liikkuvia osia, mikä on kriittistä komponenttien vaurioitumisen estämiseksi yli 120°F (49°C) olevissa ympäristöissä. Upotetut lämpöputket siirtävät lämpöä pois suoritinalueilta suorassa auringonvalossa, mikä mahdollistaa vakion toiminnan pitkissä ulko-olosuhteissa.

Tuulettimettomat järjestelmät: Pölynsuojauksen ja kestoisuuden parantaminen

Poistamalla tuulettimet teolliset robustit tietokoneet välttävät pölyn pääsyn – yleisimmän syy standarditietokoneiden kenttävaurioihin. Tiiviisti suljetut johtumalla tapahtuvat jäähdytysratkaisut siirtävät lämpöä kotelon kautta, mikä mahdollistaa jatkuvan toiminnan sellaisissa paikoissa kuin sementtitehtaat tai kaivokset, joissa ilmassa olevien hiukkasten määrä ylittää 10 g/m³.

Virran sietokyky kaukana sijaitsevissa tai epävakaissa sähköverkoissa

Laajat DC-syöttöjännitealueet (9–36 V) ja jopa 4 kV:n yliaaltosuoja varmistavat toiminnan jännitehuippujen aikana, jotka ovat yleisiä generaattorilla toimivilla alueilla. Sotilaallisen luokan virtakonditionointimoduulit lievittävät jänniteheikennyksiä, ja jotkin mallit säilyttävät toimintakykynsä 85 V:n AC-syöttöjännitteellä tehtäväkriittisiin sovelluksiin, kuten merellisten porauslautojen käyttöön.

Näytön suorituskyky: Auringonvalossa luettavuuden ja visuaalisen selkeyden takaaminen

Valittaessa teollisuuskäyttöön tarkoitettua ruggedeeraa PC:tä ulkokäyttöön, näytön selkeys tiukissa valaistusolosuhteissa on ehdottoman tärkeää. Kuluttajaluokan näytöistä poiketen ruggedeerajärjestelmät sisältävät erityisiä teknologioita, joilla varmistetaan käytettävyys suorassa auringonvalossa, sateessa tai pölyisissä olosuhteissa.

Korkea kirkkaus -näytöt (jopa 1500 nit) suorassa auringonvalossa näkyvyyden takaamiseksi

Tavalliset näytöt kamppailevat 250–300 nitin tasolla, mutta teollisuuskäyttöön tarkoitetut ruggedeerat PC:t käyttävät korkean luminanssin paneelia, joka ylittää 1 500 kandelaa —vaadittu ulkokäytön luettavuus. Auringonvalon voimakkuus voi ylittää 10 000 lux , jotka huuhtelevat näytöt alle 1 000 nitin kirkkaudella. Kestävät järjestelmät tasapainottavat kirkkauden energiatehokkuuden kanssa mukautuvien takavalotusohjausten avulla, mikä on elintärkeää akkuriippuvaisten kenttätoimintojen kannalta.

Optinen kiinnitysteknologia: Heijastuksen vähentäminen ja kosteuden kondensoitumisen estäminen

Kun optinen liimaus on käytössä, se poistaa näytön eri kerrosten väliset ilmaraot, mikä vähentää merkittävästi epätoivottuja heijastuksia. Joidenkin testien mukaan tämä menetelmä vähentää loistevirtausta noin kolme neljäsosaa verrattuna tavallisiin, liimauksettomien näyttöihin. Hyödyt tulevat erityisen selvästi esiin ulkona auringonvalossa, jolloin värit erottuvat paljon paremmin kuin normaalisti. Lisäksi tässä on vielä yksi asia: liimatut näytöt eivät sumene niin helposti kosteissa olosuhteissa. Suurin osa ihmisistä on todennäköisesti kokenut puhelimen näytön haihtuvan, kun siirrytään kylmästä sisätilasta lämpimään ilmaan, eikö vain? Tämä ei tapahdu yhtä usein näillä liimatulla paneelilla. Ja kun valmistajat yhdistävät optisen liimaamisen laadukkaisiin heijastuksen vähentäviin pinnoitteisiin, käyttäjät saavat selkeän kuvan, vaikka lasipinnalla olisikin muutama sadepisara tai sormenjälki.

Ympäristön valoanturit dynaamista kirkkaudensäätöä varten

Älykkäät anturit voivat säätää näytön kirkkautta sen mukaan, mitä niiden ympärillä tapahtuu, pitäen kuvan näkyvissä ilman, että akku tyhjenee liian nopeasti. Otetaanpa esimerkiksi kestävä pienikokoinen tietokone, joka saattaa toimia noin 800 nitin kirkkaustasolla auringon noustessa, kohota noin 1 500 nitin tasolle keskipäivällä ja sitten laskea noin 300 nitin tasolle puun varjossa tai vastaavassa. Viime vuonna tehdyn kenttätestauksen mukaan eri energiasektorin sovelluksissa nämä mukautuvat näytöt kestävät noin 30–40 prosenttia pidempään kuin vakion kirkkaudella toimivat näytöt. Tämä on täysin järkevää, sillä kukaan ei halua laitteen akun loppuvan kesken työmaakatselmuksen.

Teknologioiden priorisoinnin avulla insinöörit varmistavat, että kenttätyöntekijät voivat käsitellä kriittisiä tietoja missä tahansa valaistusolosuhteissa heikentämättä järjestelmän elinkaarta.

Usein kysyttyjä kysymyksiä

Missä ympäristöissä tarvitaan teollista kestävää tietokonetta?

Teollisuuden käytöön tarkoitetut robustit tietokoneet ovat välttämättömiä ääriolosuhteissa, kuten erittäin alhaisissa tai korkeissa lämpötiloissa, suuressa pölyssä, kosteudessa, jatkuvassa tärinässä tai syövyttävien aineiden vaikutuksessa, esimerkiksi arktisilla tutkimusasemilla, aavikon aurinkovoimalaitoksissa, meriympäristöissä ja kaivoksissa.

Kuinka teollisuuden robustit tietokoneet kestävät ääriolosuhteita?

Nämä tietokoneet on suunniteltu toimimaan laajalla lämpötila-alueella, usein -40 °C:sta 85 °C:een, käyttäen edistyneitä lämmönhallintaratkaisuja, kuten passiivista jäähdytystä, lämpöpusseja ja lämpöä johtavia materiaaleja.

Mikä tekee robusteista tietokoneista parempia kuin tavallisista vaikeissa olosuhteissa?

Robustit tietokoneet tarjoavat parannettua suojaa ympäristötekijöiltä korkeilla tiiviysluokituksilla (IP65/67), tärinänkestävyydellä (MIL-STD-810G-yhteensopivuus), laajalla lämpötilakäytöllä ja vahvana rakenteellisena eheytenä, mikä vähentää vikojen esiintymistä merkittävästi verrattuna tavallisiin tietokoneisiin.

Voivatko robustit tietokoneet selviytyä virtahäiriöistä?

Kyllä, robustit tietokoneet on rakennettu laajalla DC-syöttöjännitealueella, ylivirtasuojausjärjestelmillä ja tehonlaadun hallintamoduuleilla, jotka varmistavat vakaa toiminnan myös vaihtelevilla virtalähteillä, kuten kaukana sijaitsevilla tai generaattorilla varustetuilla alueilla.