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作者簡介：王家富（1978-），男，遼寧大連人，計算機技術(shù)與應用專業(yè)，軌道交通事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理
摘 要：本文介紹了華北工控的嵌入式工業(yè)計算機在軌道交通系統(tǒng)中的應用，該基于Atom平臺的系列產(chǎn)品以其高處理能力、豐富的接口、超低的功耗、無風扇靜音、靈活的擴展工程等特性在城市軌道交通行業(yè)解決方案中有出色的表現(xiàn)。
關(guān)鍵詞：嵌入式工業(yè)計算機；Atom平臺；軌道交通
Abstract：This paper introduces the applications of the NORCO Embedded industrial computer.Its Intel Atom based series products have an excellent performance in the orbital traffic solutions for its high processing capability，rich I/O ports，ultra-low power consumption，fanless and no noise，flexible expansion.etc.
Key words：Embedded Industrial Computer；Intel Atom Platform；Orbital Traffic
1 前言
從1863年第一條軌道交通線路在英國倫敦開通以來，城市軌道交通迅速成為人們重要的出行工具之一。而其中許多站臺上操作簡單的設(shè)施，更是為人們帶來了不少便利，包括自動售票機、檢票閘機、信息播放系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中，都是由嵌入式系統(tǒng)隱藏其中一手掌控，華北工控的嵌入式工業(yè)計算機便在其中扮演了重要的角色。
2 英特爾Atom平臺
綠色環(huán)保意識的增強，產(chǎn)品的功耗與散熱成為備受矚目的焦點。作為發(fā)熱大戶處理器當然是需要技術(shù)創(chuàng)新來做保障的。英特爾在2008年3月初發(fā)布了新的低功耗處理器家族，命名為Atom。
英特爾Atom處理器是英特爾歷史上體積最小和功耗最小的處理器。Atom基于新的微處理架構(gòu)，專門為小型設(shè)備設(shè)計，旨在降低產(chǎn)品功耗，同時也保持了同酷睿2雙核指令集的兼容，產(chǎn)品還支持多線程處理。而所有這些只是集成在了面積不足25平方毫米的芯片上，內(nèi)含4700萬個晶體管。而11個這樣大小的芯片面積才等于一美分硬幣面積。
Atom基于45納米工藝和hi-k技術(shù)制造。產(chǎn)品的熱設(shè)計功耗為0.6～2.5瓦之間，但是處理器的頻率卻能達到1.8GHz。而目前主流的酷睿2雙核處理器的熱設(shè)計功耗也要25～35瓦。英特爾Atom處理器專門設(shè)計用于體積小、功耗低的應用場合。
英特爾Atom平臺的特點如圖1所示。
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3 基于Atom處理器的嵌入式平臺在軌道交通產(chǎn)業(yè)的應用
交通工具的不斷演化讓人們對出行的要求越來越嚴格，努力締造安全、快速、舒適的乘車環(huán)境成為所有系統(tǒng)集成商的目標?？吹靡姷氖前踩珶o誤的運行，看不見的是可靠的產(chǎn)品性能。
在軌道交通產(chǎn)業(yè)由于環(huán)境封閉，空間受限，打印、報警等外接設(shè)備多，因此要求產(chǎn)品具備體積小巧、功耗低、散熱性能、抗震、防塵、接口豐富等優(yōu)勢，而這些特點無疑都是Atom處理器所擁有的，所以英特爾Atom處理器由于被廣泛應用于軌道交通產(chǎn)業(yè)。
嵌入式工業(yè)計算機在軌道交通中的應用主要集中在自動售檢票AFC系統(tǒng)、乘客信息導引系統(tǒng)PIS系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)等，每一個系統(tǒng)應用都對嵌入式計算機提出了不同的要求。
3.1 軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（AFC）
軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（AFC）是由中央計算機、編碼/分揀機、車站計算機、車站AFC現(xiàn)場設(shè)備（進/出閘機、雙向閘機、自動售票機、票房售票機和自動驗票機）、車票及通信網(wǎng)絡(luò)組成。工控機在AFC系統(tǒng)中多用于閘機、自動售票機、半自動售票機中。
華北工控的閘機解決方案采用X86的Atom系統(tǒng)平臺，架構(gòu)靈活、方便擴展、支持第三方開發(fā)。此外，由于閘機的環(huán)境多處于半封閉狀態(tài)，因此對環(huán)境溫度要求較高，體積受限，華北工控的系列產(chǎn)品針對閘機的特殊應用環(huán)境而設(shè)計，功耗低、散熱性能好、采用無風扇設(shè)計、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧。
除閘機外，華北工控的系列產(chǎn)品還廣泛應用于自動售票機、半自動售票機、自動充值機等系統(tǒng)。自動售票機由于安裝環(huán)境比較復雜，從地下地鐵站到地上輕軌站，地理位置的變化帶來環(huán)境的差異非常大，華北工控的解決方案不僅擁有豐富的串口，還可應對各種苛刻的環(huán)境要求，在售票系統(tǒng)中擁有出色表現(xiàn)。
圖2 基于AG-6570的AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
AG-6570是華北工控專門為城市軌道交通AFC系統(tǒng)量身打造的一款高性能無風扇準系統(tǒng)，它基于Intel945GSE+ICH7M芯片組，板載Intel Atom N270處理器，一條200Pin DDDRⅡ SO-DIMM插槽，最大支持2G DDDRⅡ400/533MHz內(nèi)存，北橋集成GMA 950，支持VGA/LVDS/DVI顯示，6COM，4USB2.0，2SATA，IDE，CompactFlash，DI/O等。具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，且功耗低，整合性能強勁，在軌道交通檢票系統(tǒng)具有無可比擬的優(yōu)勢。
TVM-6571是一款針對軌道交通自動/半自動售票應用而研發(fā)的行業(yè)專用產(chǎn)品，基于Intel Atom處理器，功耗低，性能強勁，接口豐富，支持VGA/LVDS/DVI顯示，擁有PCI、Mini-PCIE、10COM，4USB、2SATA、IDE以及CompactFlash，為多樣的終端設(shè)備介入提供了可能。TVM-6571結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，機殼采用獨家設(shè)計，堅固抗震，散熱性能好，非常適合在自動/半自動售票系統(tǒng)應用環(huán)境中使用。
圖3 基于AG-6571的AFC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.2 乘客信息導引系統(tǒng)PIS系統(tǒng)
軌道交通的乘客信息導引系統(tǒng)（PIS）是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務的系統(tǒng)。一般采用標準工控機、解碼卡、視頻卡、交換機組合而成。華北工控產(chǎn)品在PIS中的應用分成兩類，一種是站臺上用于信息引導，另一類是在運行的車輛上，用于播放各種資訊。
PIS系統(tǒng)對于工控機等設(shè)備的性能除了主頻、內(nèi)存、硬盤、顯卡等基本要求外，由于軌道交通設(shè)備工作環(huán)境特殊，在高可靠性的同時，還要求有很好的抗震性能。此外，還要求有低功耗無風扇設(shè)計、體積小適合車內(nèi)狹小空間安裝、方便拆卸、可以擴充插卡等要求，華北工控的系列產(chǎn)品都可以做到。
站臺乘客信息導引系統(tǒng)應用中，華北工控的BIS-6310、BIS-6540LC、BIS-6540HD、BIS-6520、BIS-6550HD均有良好的應用。
BIS-6550是一款適用范圍廣泛的高清多媒體播放器，它基于Intel Atom處理器平臺，采用華北工控已注冊商標的冰翅外觀，內(nèi)部高效的銅管散熱設(shè)計，提供高性能低功耗的無風扇安裝方式。媒體接口包括VGA，HDMI，S_VIDEO，TV-out，搭配高清硬件解碼卡滿足全高清視頻格式的播放；CF插座，SD讀卡器，2個SATA2接口提供多樣的存儲模式；2個標準USB2.0端口；內(nèi)置的WIFI和千兆以太網(wǎng)提供靈活的網(wǎng)絡(luò)應用環(huán)境；可選的外置USB無線高清電視調(diào)協(xié)器。工業(yè)級嵌入式主板和高效散熱的無風扇設(shè)計使其適應軌道交通應用對于震動、體積小、接口豐富等要求，是PIS系統(tǒng)的理想解決方案。
而工業(yè)計算機在車廂內(nèi)的乘客信息導引系統(tǒng)應用中除了需要具備站臺環(huán)境下的多串口、小體積、低功耗等特點外，由于列車的運行會造成劇烈的震動產(chǎn)品還需要擁有出色的抗震性能呢。華北工控的系列產(chǎn)品BIS-6620等在實際的項目應用中都以優(yōu)異的表現(xiàn)證明了在該應用中的良好性能。
BIS-6620是一款結(jié)構(gòu)小巧緊湊，方便使用的瘦客戶機，采用目前Intel最流行的Menlow平臺，使得整機具備強大的邏輯運算能力，功耗最大僅5.5W，無噪音設(shè)計，具有SATA、SD和CF卡多存儲手段，顯示終端的多樣性為客戶提供更多的可選擇性，客制化的擴展槽可以提升外圍的擴展彈性，在軌道交通多媒體信息播放應用領(lǐng)域有著出色的表現(xiàn)。
3.3 調(diào)度集中系統(tǒng)CTC
調(diào)度集中系統(tǒng)CTC在計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信號技術(shù)高度發(fā)達以及DMIS系統(tǒng)成功實施的基礎(chǔ)上，提出來的一種新型的行車指揮和信號控制設(shè)備，同時也帶來一種新的高效的運輸組織管理模式。華北工控的工業(yè)計算機是整個系統(tǒng)中的控制中心。通過對前端車輛信息的及時互動反饋，控制中心根據(jù)行車速度、車輛距離等數(shù)據(jù)給出最優(yōu)的通行解決方案。調(diào)度中心人員可實時監(jiān)控所有車輛的運行軌跡、運行速度等有效信息。在突發(fā)事件發(fā)生時該系統(tǒng)還具備自動報警功能。
調(diào)度集中系統(tǒng)的可靠性、安全性決定了列車運行的安全可靠。所以，軌道交通的調(diào)度集中系統(tǒng)對工業(yè)計算平臺的穩(wěn)定性和可靠性要求非常高，調(diào)度集中系統(tǒng)CTC一般采用嵌入式主板/無風扇一體機/服務器/標準工控機與交換機組合而成，華北工控的準系統(tǒng)BIS-311基于英特爾處理器，數(shù)據(jù)處理能力強勁，穩(wěn)定性好，該系列低功耗、無風扇產(chǎn)品采實現(xiàn)了軌道交通運輸?shù)闹悄芑⑿畔⒒芾恚瓿蓪Ω呙芏瘸鞘熊壍澜煌ㄕ{(diào)度指揮控制。
3.4 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)BAS
在地鐵這一不同于地面建筑運行環(huán)境的公共交通工程內(nèi)應用BAS系統(tǒng)除了要求完備的環(huán)境監(jiān)測功能以外可靠的防災控制系統(tǒng)尤為重要。地鐵內(nèi)的環(huán)境復雜、設(shè)備眾多，難以單純的依據(jù)某一項指標來進行調(diào)控；同時，地鐵通風口較少，乘客流量大，人員不易疏散，因此，BAS系統(tǒng)必須能夠控制全線車站的環(huán)境控制，有效確保其它設(shè)備安全、高效、協(xié)調(diào)的運行，保證軌道交通運行環(huán)境的良好舒適，并在突發(fā)事件時快速反應，指揮相關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)向危險模式，為地鐵乘車環(huán)境提供安全保證。
華北工控將存儲設(shè)備與控制中心分離，根據(jù)數(shù)據(jù)量的大小分別采用DS-500或者DS-1240作為存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)保存、轉(zhuǎn)儲、恢復操作系統(tǒng)非常簡便；采用FWMB-7851F或者FWMB-7833作為高端服務器，良好系統(tǒng)散熱設(shè)計，系統(tǒng)更穩(wěn)定，保證了數(shù)據(jù)的安全，并且延長硬盤使用壽命。
利用華北工控完全自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，針對地鐵的特殊條件和功能要求，該系統(tǒng)采用了超強的抗高溫、潮濕、粉塵等干擾的措施，華北工控的工控設(shè)備在系統(tǒng)中擔當存儲設(shè)備和高端服務器，負責對整個地鐵環(huán)境的統(tǒng)一調(diào)度和環(huán)境監(jiān)測，對電梯、空調(diào)、照明、給排水等設(shè)備實時控制并最大效能優(yōu)化。當火災等特殊事故發(fā)生的時候，緊急模式提供安全保證。
4 總結(jié)
作為嵌入式工業(yè)計算機產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導廠商之一，華北工控針對城市軌道交通產(chǎn)業(yè)形成了完整的產(chǎn)品線，行業(yè)系列產(chǎn)品以其高處理能力、豐富的接口、超低的功耗、無風扇靜音、靈活的擴展工程等特性成為城市軌道交通行業(yè)解決方案的首選品牌。在廣州地鐵8號線、西部機場等重大項目中均有出色的表現(xiàn)。
——轉(zhuǎn)自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號