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★深圳市銳寶智聯(lián)信息有限公司

隨著城市化進程的加快和公共交通需求的增長，軌道交通作為現(xiàn)代都市不可或缺的一部分，其智能化水平也在不斷提升。自動售檢票系統(tǒng)（AFC）行業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展，從最初僅支持交通卡和單程票的傳統(tǒng)閘機，到引入移動支付功能的閘機，再到應(yīng)用人臉識別技術(shù)的閘機，如今又迎來了支持掌靜脈識別的新一代閘機。本文詳細探討了這一發(fā)展歷程中的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案，特別是銳寶智聯(lián)推出的掌靜脈識別工控機解決方案，分析了其如何應(yīng)對高性能、低功耗、抗震、寬溫穩(wěn)定性及高可靠性的要求，并討論了該方案為用戶帶來的實際效益及其對社會進步的意義。

1　背景

自上世紀90年代末以來，AFC行業(yè)經(jīng)歷了顯著的技術(shù)變革和發(fā)展。最初的閘機僅支持傳統(tǒng)的交通卡和單程票，乘客需將卡片放置在讀卡器上或插入閘機，系統(tǒng)通過識別卡內(nèi)的信息完成扣費并允許通行。這種方式雖然便捷，但在高峰期容易造成排隊現(xiàn)象，且存在遺失、損壞卡片的風險。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，二維碼支付逐漸成為主流。軌道交通閘機也緊跟時代步伐，引入了二維碼識別功能。乘客只需通過手機APP生成乘車碼，在閘機前掃描即可快速通過。這一變革不僅提高了通行效率，還減少了實體卡的使用，降低了運營成本，同時提供了更靈活的支付方式。為進一步提升用戶體驗和安全等級，部分城市開始試點并推廣人臉識別閘機。這種無接觸式的身份驗證方式極大地簡化了進站流程，乘客無需掏出手機或卡片，僅需面對攝像頭即可完成身份驗證和扣費。人臉識別技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了通行速度，還增強了系統(tǒng)的安全性，有效防止了非法闖入。最新的發(fā)展是掌靜脈識別技術(shù)的應(yīng)用。掌靜脈識別利用紅外線掃描手掌內(nèi)部的血管圖案，具有更高的唯一性和安全性。這項技術(shù)不僅解決了佩戴口罩等特殊情況下的識別難題，還為乘客提供了更加私密和可靠的認證方式。掌靜脈識別閘機的推出，標志著軌道交通智能化服務(wù)邁上了新的臺階，為未來的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

隨著技術(shù)的進步，對工控機的性能要求也越來越高。傳統(tǒng)閘機和支持移動支付的閘機僅需普通的低功耗工控機即可滿足需求，但支持人臉識別的閘機則需要高性能、低功耗的工控機來保證流暢運行。最新的掌靜脈識別閘機更是將比對算法放在工控機上，對計算性能提出了更高的要求。

具體挑戰(zhàn)包括：（1）高性能與低功耗兼顧：既要保證強大的計算能力以支持復雜的掌靜脈識別算法，又要保持低功耗以適應(yīng)長時間穩(wěn)定運行；（2）抗震設(shè)計：地鐵運行時地面震動頻繁，要求工控機具備良好的抗震性能；（3）寬溫穩(wěn)定性：在某些戶外站點，環(huán)境溫度變化大，要求工控機能夠在-20℃至70℃的范圍內(nèi)穩(wěn)定工作：（4）高可靠性：確保平均無故障時間（MTBF）≥10萬小時，以減少維護成本和停機時間。

2　解決方案

針對上述挑戰(zhàn)，銳寶智聯(lián)推出了全新的掌靜脈識別工控機解決方案。具體包括：

（1）銳寶智聯(lián)高可靠無風扇工業(yè)計算機為了應(yīng)對高性能與低功耗兼顧的要求，銳寶智聯(lián)選擇了Intel最新推出的低功耗高性能CPUX6425RE。這款處理器不僅提供了強大的計算能力，還能有效降低能耗，延長設(shè)備使用壽命。此外，采用無風扇機箱設(shè)計，板貼CPU和內(nèi)存顆粒，不僅提高了整機的抗震性能，還減少了灰塵積累，確保長期穩(wěn)定運行。

（2）掌靜脈識別模組是整個系統(tǒng)的核心組件之一，負責采集和處理手掌內(nèi)部的靜脈圖像。銳寶智聯(lián)選用的模組采用了先進的光學傳感器和圖像處理算法，確保識別的準確性和速度。模組還具備防水、防塵、抗干擾等功能，適應(yīng)各種復雜環(huán)境。

（3）掌靜脈注冊和采集算法是實現(xiàn)生物識別的關(guān)鍵技術(shù)。銳寶智聯(lián)提供的算法能夠快速、準確地提取手掌靜脈特征，并進行高效的比對。該算法經(jīng)過大量數(shù)據(jù)訓練和優(yōu)化，能夠在極短時間內(nèi)完成身份驗證，提供無縫的通行體驗。

3　項目難點及解決思路

（1）高性能與低功耗兼顧選擇Intel最新的低功耗高性能CPUX6425RE，確保在提供強大計算能力的同時，保持較低的能耗。通過優(yōu)化電源管理策略，如動態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVFS），進一步降低了功耗，延長了設(shè)備的使用壽命。

（2）地鐵運行的抗震設(shè)計采用無風扇機箱設(shè)計，板貼CPU和內(nèi)存顆粒，提高整機的抗震性能。機箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過精心設(shè)計，增加了減震墊和固定支架，確保在地鐵運行過程中不會因震動而松動或損壞。此外，所有連接線纜均采用加固處理，避免因晃動而導致接觸不良。

（3）寬溫穩(wěn)定性選擇寬溫物料，包括CPU、內(nèi)存顆粒、存儲模塊及各種IC等，確保所有組件在極限溫度下長期測試的穩(wěn)定性。通過嚴格的環(huán)境測試，模擬不同溫度條件下的運行情況，確保設(shè)備在-20°C至70°C范圍內(nèi)都能正常工作。特別是在高溫環(huán)境下，采用高效的散熱設(shè)計，確保CPU和其他關(guān)鍵組件不會過熱。

（4）高可靠性，用100臺樣機在40°C的環(huán)境溫度下進行為期一個月的測試，結(jié)合行業(yè)模型和測試數(shù)據(jù)共同推理出MTBF數(shù)據(jù)，確保MTBF≥10萬小時。通過嚴格的質(zhì)量控制和測試流程，確保每一批次的產(chǎn)品都符合高標準要求。此外，建立了完善的售后服務(wù)體系，及時響應(yīng)客戶需求，提供技術(shù)支持和維護保障。

4　項目效益

（1）成功案例：銳寶智聯(lián)的掌靜脈識別閘機解決方案已經(jīng)在重慶地鐵18號線全線成功落地。這條線路貫穿重慶市多個重要區(qū)域，日均客流量巨大。新系統(tǒng)的引入不僅提升了整體形象，還顯著改善了乘客的出行體驗。

（2）提升地鐵形象：新技術(shù)的應(yīng)用展示了重慶地鐵的現(xiàn)代化水平，增強了市民和游客的信任感。掌靜脈識別作為一種先進的生物識別技術(shù)，不僅提高了通行效率，還提升了整體服務(wù)質(zhì)量，樹立了良好的品牌形象。

（3）提升通行效率：無接觸式的掌靜脈識別方式簡化了進站流程，減少了排隊等候時間。特別是在高峰期，能夠有效緩解人流壓力，提高乘客的出行體驗。此外，掌靜脈識別不受外界環(huán)境影響，如天氣、光線等，確保了全天候的高效通行。

（4）提高安全性：生物識別技術(shù)的應(yīng)用提高了身份驗證的安全性和準確性，有效防止非法闖入。此外，掌靜脈識別具有高度的唯一性，難以偽造，進一步增強了系統(tǒng)的安全性。

5　結(jié)語

銳寶智聯(lián)的掌靜脈識別閘機解決方案不僅解決了當前軌道交通AFC行業(yè)的技術(shù)難題，還為未來的智能化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。通過引入先進的硬件和技術(shù)，促進了地鐵AFC行業(yè)的發(fā)展，推動了社會的進步。這一創(chuàng)新案例為其他城市提供了寶貴的經(jīng)驗，有助于構(gòu)建更加智能、高效、安全的城市軌道交通系統(tǒng)。

軌道交通AFC行業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展，從最初的傳統(tǒng)閘機到最新的掌靜脈識別閘機，每一次技術(shù)進步都帶來了顯著的變化和服務(wù)提升。銳寶智聯(lián)推出的掌靜脈識別工控機解決方案，成功應(yīng)對了高性能、低功耗、抗震、寬溫穩(wěn)定性及高可靠性等多重挑戰(zhàn)，為用戶提供了一套完整、可靠的解決方案。這一案例不僅展示了技術(shù)創(chuàng)新的力量，也為未來軌道交通系統(tǒng)的智能化升級提供了有益的借鑒。

精彩對話

深圳市銳寶智聯(lián)信息有限公司董事長 劉永平

記者：在您看來，銳寶智聯(lián)的工控機與嵌入式系統(tǒng)在市場競爭中的獨特優(yōu)勢是？

劉永平：銳寶智聯(lián)的工控機和嵌入式系統(tǒng)在市場競爭中的獨特優(yōu)勢主要體現(xiàn)以下三個方面：其一，對具體細分行業(yè)和客戶應(yīng)用場景的深刻認知，使得我們定義的產(chǎn)品非常滿足客戶的使用要求；其二，對不同嵌入式平臺都具有豐富的研發(fā)經(jīng)驗，使得我們工控機產(chǎn)品設(shè)計方案非常合理；其三，基于PLM、Showflow、ERP和售后維修管理系統(tǒng)，以及嚴格的產(chǎn)線管理，使得我們生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)過硬。

基于以上優(yōu)勢，銳寶智聯(lián)的工控機和嵌入式系統(tǒng)取得了良好的市場業(yè)績，2004年，銳寶智聯(lián)進一步鞏固并擴大了基于Intel平臺和RK平臺的嵌入式主板在零售領(lǐng)域的市場份額，鞏固并擴大了基于Intel平臺工控機在軌道交通領(lǐng)域的市場份額，加強了基于國產(chǎn)信創(chuàng)龍芯和飛騰平臺的嵌入式產(chǎn)品線，并新增了基于高通平臺的嵌入式產(chǎn)品線。

記者：隨著數(shù)字化的不斷深入，工控信息安全問題也日益嚴峻，銳寶智聯(lián)的工控機與嵌入式系統(tǒng)在安全防護上是如何做的？

劉永平：對于工控信息安全問題，銳寶智聯(lián)一直都非常重視，對于工控機與嵌入式系統(tǒng)在安全防護上我們主要做了以下措施：

（1）選擇自身具有高級別安全防護的CPU平臺，如自身具有安全啟動、可信執(zhí)行環(huán)境、硬件信任根等各種安全防護的CPU；

（2）在硬件設(shè)計層面，增加TPM、TCM、TPCM等各種加密保護模塊；

（3）在系統(tǒng)層面，選擇高安全的、可定制化的、具有高安全防護的工業(yè)操作系統(tǒng)；

（4）搭配產(chǎn)品組合，不僅為客戶提供傳統(tǒng)的工控機，還為客戶提供具有安全防護功能的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。

記者：您如何看待中國的工控機或嵌入式系統(tǒng)的市場？當前發(fā)展情況如何？貴公司看到了哪些新機會？未來有何規(guī)劃？

劉永平：隨著制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速推進和工業(yè)4.0時代的到來，對工控機的需求將持續(xù)增長。特別是在新能源汽車、電子信息、航空航天等高科技領(lǐng)域，對高性能、高可靠性的工控機需求尤為迫切。這些領(lǐng)域?qū)た貦C的性能、可靠性、定制化等方面提出了更高要求，為工控機行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。

以新能源汽車和新能源充電樁為例，這是未來非常大的一個機會點。截止今年9月底，全國的新能源汽車保有量2809萬輛，新能源汽車充電樁保有量1143.3萬臺。新能源車樁比是2.46:1。根據(jù)工信部規(guī)劃，到2030年我國要實現(xiàn)車樁比1:1，當前的2.46:1與之相比還存在較大差距。按新能源車市場發(fā)展趨勢，據(jù)業(yè)界分析，2030年，我國新能源汽車保有量將接近1億輛，按當前的1143.3萬充電樁，還存在極大的建設(shè)缺口，將形成千億級市場規(guī)模。

針對新能源充電樁行業(yè)，我們已經(jīng)開始布局。新能源充電樁按應(yīng)用大體可以分為兩種，直流快充和交流慢充兩種類型，目前主要以交流慢充為主，大概占比85%左右，直流快充目前占比15%左右，但直流快充是未來發(fā)展趨勢。交流慢充主要由于價格優(yōu)勢，占比較高，它所使用的嵌入式主板，主要以國產(chǎn)全志、瑞芯微等低端平臺主板為主，我們目前已經(jīng)開發(fā)了基于瑞芯微平臺的應(yīng)用于慢充充電樁的嵌入式主板。快充要求較高，主要以HMI（人機交互界面）形態(tài)的工控機為主，我們已經(jīng)開發(fā)出了分別基于英特爾和瑞芯微平臺的10.1寸、12寸、15寸、21寸、24寸等多種類型的HMI產(chǎn)品，部分產(chǎn)品已經(jīng)在市場上大批量使用了。

摘自《自動化博覽》2024年11月刊