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★深圳市銳寶智聯信息有限公司

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（AFC）行業經過20多年的發展，從最初僅支持交通卡和單程票的傳統閘機，到引入移動支付功能的閘機，再到應用人臉識別技術的閘機，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展歷程中的技術挑戰與解決方案，特別是銳寶智聯推出的掌靜脈識別工控機解決方案，分析了其如何應對高性能、低功耗、抗震、寬溫穩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行業經歷了顯著的技術變革和發展。最初的閘機僅支持傳統的交通卡和單程票，乘客需將卡片放置在讀卡器上或插入閘機，系統通過識別卡內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象，且存在遺失、損壞卡片的風險。隨著移動互聯網的普及，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。人臉識別技術的應用不僅提升了通行速度，還增強了系統的安全性，有效防止了非法闖入。最新的發展是掌靜脈識別技術的應用。掌靜脈識別利用紅外線掃描手掌內部的血管圖案，具有更高的唯一性和安全性。這項技術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邁上了新的臺階，為未來的發展奠定了堅實基礎。

隨著技術的進步，對工控機的性能要求也越來越高。傳統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長時間穩定運行；（2）抗震設計：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）寬溫穩定性：在某些戶外站點，環境溫度變化大，要求工控機能夠在-20℃至70℃的范圍內穩定工作：（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，銳寶智聯推出了全新的掌靜脈識別工控機解決方案。具體包括：

（1）銳寶智聯高可靠無風扇工業計算機為了應對高性能與低功耗兼顧的要求，銳寶智聯選擇了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，延長設備使用壽命。此外，采用無風扇機箱設計，板貼CPU和內存顆粒，不僅提高了整機的抗震性能，還減少了灰塵積累，確保長期穩定運行。

（2）掌靜脈識別模組是整個系統的核心組件之一，負責采集和處理手掌內部的靜脈圖像。銳寶智聯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，適應各種復雜環境。

（3）掌靜脈注冊和采集算法是實現生物識別的關鍵技術。銳寶智聯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。該算法經過大量數據訓練和優化，能夠在極短時間內完成身份驗證，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。通過優化電源管理策略，如動態電壓調節（DVFS），進一步降低了功耗，延長了設備的使用壽命。

（2）地鐵運行的抗震設計采用無風扇機箱設計，板貼CPU和內存顆粒，提高整機的抗震性能。機箱內部結構經過精心設計，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）寬溫穩定性選擇寬溫物料，包括CPU、內存顆粒、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定性。通過嚴格的環境測試，模擬不同溫度條件下的運行情況，確保設備在-20°C至70°C范圍內都能正常工作。特別是在高溫環境下，采用高效的散熱設計，確保CPU和其他關鍵組件不會過熱。

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

4　項目效益

（1）成功案例：銳寶智聯的掌靜脈識別閘機解決方案已經在重慶地鐵18號線全線成功落地。這條線路貫穿重慶市多個重要區域，日均客流量巨大。新系統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：新技術的應用展示了重慶地鐵的現代化水平，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，不僅提高了通行效率，還提升了整體服務質量，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：生物識別技術的應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，進一步增強了系統的安全性。

5　結語

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

軌道交通AFC行業經過20多年的發展，從最初的傳統閘機到最新的掌靜脈識別閘機，每一次技術進步都帶來了顯著的變化和服務提升。銳寶智聯推出的掌靜脈識別工控機解決方案，成功應對了高性能、低功耗、抗震、寬溫穩定性及高可靠性等多重挑戰，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創新的力量，也為未來軌道交通系統的智能化升級提供了有益的借鑒。

精彩對話

深圳市銳寶智聯信息有限公司董事長 劉永平

記者：在您看來，銳寶智聯的工控機與嵌入式系統在市場競爭中的獨特優勢是？

劉永平：銳寶智聯的工控機和嵌入式系統在市場競爭中的獨特優勢主要體現以下三個方面：其一，對具體細分行業和客戶應用場景的深刻認知，使得我們定義的產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經驗，使得我們工控機產品設計方案非常合理；其三，基于PLM、Showflow、ERP和售后維修管理系統，以及嚴格的產線管理，使得我們生產的產品品質過硬。

基于以上優勢，銳寶智聯的工控機和嵌入式系統取得了良好的市場業績，2004年，銳寶智聯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域的市場份額，加強了基于國產信創龍芯和飛騰平臺的嵌入式產品線，并新增了基于高通平臺的嵌入式產品線。

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

劉永平：對于工控信息安全問題，銳寶智聯一直都非常重視，對于工控機與嵌入式系統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、可信執行環境、硬件信任根等各種安全防護的CPU；

（2）在硬件設計層面，增加TPM、TCM、TPCM等各種加密保護模塊；

（3）在系統層面，選擇高安全的、可定制化的、具有高安全防護的工業操作系統；

（4）搭配產品組合，不僅為客戶提供傳統的工控機，還為客戶提供具有安全防護功能的網絡安全設備。

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

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

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。根據工信部規劃，到2030年我國要實現車樁比1:1，當前的2.46:1與之相比還存在較大差距。按新能源車市場發展趨勢，據業界分析，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，還存在極大的建設缺口，將形成千億級市場規模。

針對新能源充電樁行業，我們已經開始布局。新能源充電樁按應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展趨勢。交流慢充主要由于價格優勢，占比較高，它所使用的嵌入式主板，主要以國產全志、瑞芯微等低端平臺主板為主，我們目前已經開發了基于瑞芯微平臺的應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）形態的工控機為主，我們已經開發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產品，部分產品已經在市場上大批量使用了。

摘自《自動化博覽》2024年11月刊