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★深圳市銳寶智聯(lián)信息有限公司

隨著城市化進(jìn)程的加快和公共交通需求的增長(zhǎng)，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(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）行業(yè)經(jīng)過(guò)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(jī)，到引入移動(dòng)支付功能的閘機(jī)，再到應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)的閘機(jī)，如今又迎來(lái)了支持掌靜脈識(shí)別的新一代閘機(jī)。本文詳細(xì)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(shí)別工控機(jī)解決方案，分析了其如何應(yīng)對(duì)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(hù)帶來(lái)的實(shí)際效益及其對(duì)社會(huì)進(jìn)步的意義。

1　背景

自上世紀(jì)90年代末以來(lái)，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(jī)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(jī)，系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別卡內(nèi)的信息完成扣費(fèi)并允許通行。這種方式雖然便捷，但在高峰期容易造成排隊(duì)現(xiàn)象，且存在遺失、損壞卡片的風(fēng)險(xiǎn)。隨著移動(dòng)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(jī)也緊跟時(shí)代步伐，引入了二維碼識(shí)別功能。乘客只需通過(guò)手機(jī)APP生成乘車(chē)碼，在閘機(jī)前掃描即可快速通過(guò)。這一變革不僅提高了通行效率，還減少了實(shí)體卡的使用，降低了運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)提供了更靈活的支付方式。為進(jìn)一步提升用戶(hù)體驗(yàn)和安全等級(jí)，部分城市開(kāi)始試點(diǎn)并推廣人臉識(shí)別閘機(jī)。這種無(wú)接觸式的身份驗(yàn)證方式極大地簡(jiǎn)化了進(jìn)站流程，乘客無(wú)需掏出手機(jī)或卡片，僅需面對(duì)攝像頭即可完成身份驗(yàn)證和扣費(fèi)。人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了通行速度，還增強(qiáng)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(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。掌靜脈識(shí)別利用紅外線(xiàn)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(xiàng)技術(shù)不僅解決了佩戴口罩等特殊情況下的識(shí)別難題，還為乘客提供了更加私密和可靠的認(rèn)證方式。掌靜脈識(shí)別閘機(jī)的推出，標(biāo)志著軌道交通智能化服務(wù)邁上了新的臺(tái)階，為未來(lái)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)工控機(jī)的性能要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)閘機(jī)和支持移動(dòng)支付的閘機(jī)僅需普通的低功耗工控機(jī)即可滿(mǎn)足需求，但支持人臉識(shí)別的閘機(jī)則需要高性能、低功耗的工控機(jī)來(lái)保證流暢運(yùn)行。最新的掌靜脈識(shí)別閘機(jī)更是將比對(duì)算法放在工控機(jī)上，對(duì)計(jì)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(qiáng)大的計(jì)算能力以支持復(fù)雜的掌靜脈識(shí)別算法，又要保持低功耗以適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行；（2）抗震設(shè)計(jì)：地鐵運(yùn)行時(shí)地面震動(dòng)頻繁，要求工控機(jī)具備良好的抗震性能；（3）寬溫穩(wěn)定性：在某些戶(hù)外站點(diǎn)，環(huán)境溫度變化大，要求工控機(jī)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(wú)故障時(shí)間（MTBF）≥10萬(wàn)小時(shí)，以減少維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間。

2　解決方案

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

（1）銳寶智聯(lián)高可靠無(wú)風(fēng)扇工業(yè)計(jì)算機(jī)為了應(yīng)對(duì)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(qiáng)大的計(jì)算能力，還能有效降低能耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。此外，采用無(wú)風(fēng)扇機(jī)箱設(shè)計(jì)，板貼CPU和內(nèi)存顆粒，不僅提高了整機(jī)的抗震性能，還減少了灰塵積累，確保長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）掌靜脈識(shí)別模組是整個(gè)系統(tǒng)的核心組件之一，負(fù)責(zé)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(jìn)的光學(xué)傳感器和圖像處理算法，確保識(shí)別的準(zhǔn)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(fù)雜環(huán)境。

（3）掌靜脈注冊(cè)和采集算法是實(shí)現(xiàn)生物識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)。銳寶智聯(lián)提供的算法能夠快速、準(zhǔn)確地提取手掌靜脈特征，并進(jìn)行高效的比對(duì)。該算法經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練和優(yōu)化，能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成身份驗(yàn)證，提供無(wú)縫的通行體驗(yàn)。

3　項(xiàng)目難點(diǎn)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(qiáng)大計(jì)算能力的同時(shí)，保持較低的能耗。通過(guò)優(yōu)化電源管理策略，如動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVFS），進(jìn)一步降低了功耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

（2）地鐵運(yùn)行的抗震設(shè)計(jì)采用無(wú)風(fēng)扇機(jī)箱設(shè)計(jì)，板貼CPU和內(nèi)存顆粒，提高整機(jī)的抗震性能。機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，增加了減震墊和固定支架，確保在地鐵運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因震動(dòng)而松動(dòng)或損壞。此外，所有連接線(xiàn)纜均采用加固處理，避免因晃動(dòng)而導(dǎo)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(chǔ)模塊及各種IC等，確保所有組件在極限溫度下長(zhǎng)期測(cè)試的穩(wěn)定性。通過(guò)嚴(yán)格的環(huán)境測(cè)試，模擬不同溫度條件下的運(yùn)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(jì)，確保CPU和其他關(guān)鍵組件不會(huì)過(guò)熱。

（4）高可靠性，用100臺(tái)樣機(jī)在40°C的環(huán)境溫度下進(jìn)行為期一個(gè)月的測(cè)試，結(jié)合行業(yè)模型和測(cè)試數(shù)據(jù)共同推理出MTBF數(shù)據(jù)，確保MTBF≥10萬(wàn)小時(shí)。通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和測(cè)試流程，確保每一批次的產(chǎn)品都符合高標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，建立了完善的售后服務(wù)體系，及時(shí)響應(yīng)客戶(hù)需求，提供技術(shù)支持和維護(hù)保障。

4　項(xiàng)目效益

（1）成功案例：銳寶智聯(lián)的掌靜脈識(shí)別閘機(jī)解決方案已經(jīng)在重慶地鐵18號(hào)線(xiàn)全線(xiàn)成功落地。這條線(xiàn)路貫穿重慶市多個(gè)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(yàn)。

（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(qiáng)了市民和游客的信任感。掌靜脈識(shí)別作為一種先進(jìn)的生物識(shí)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(shù)立了良好的品牌形象。

（3）提升通行效率：無(wú)接觸式的掌靜脈識(shí)別方式簡(jiǎn)化了進(jìn)站流程，減少了排隊(duì)等候時(shí)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(yàn)。此外，掌靜脈識(shí)別不受外界環(huán)境影響，如天氣、光線(xiàn)等，確保了全天候的高效通行。

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

5　結(jié)語(yǔ)

銳寶智聯(lián)的掌靜脈識(shí)別閘機(jī)解決方案不僅解決了當(dāng)前軌道交通AFC行業(yè)的技術(shù)難題，還為未來(lái)的智能化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)引入先進(jìn)的硬件和技術(shù)，促進(jìn)了地鐵AFC行業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步。這一創(chuàng)新案例為其他城市提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，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(guò)20多年的發(fā)展，從最初的傳統(tǒng)閘機(jī)到最新的掌靜脈識(shí)別閘機(jī)，每一次技術(shù)進(jìn)步都帶來(lái)了顯著的變化和服務(wù)提升。銳寶智聯(lián)推出的掌靜脈識(shí)別工控機(jī)解決方案，成功應(yīng)對(duì)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(hù)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(lái)軌道交通系統(tǒng)的智能化升級(jí)提供了有益的借鑒。

精彩對(duì)話(huà)

深圳市銳寶智聯(lián)信息有限公司董事長(zhǎng) 劉永平

記者：在您看來(lái)，銳寶智聯(lián)的工控機(jī)與嵌入式系統(tǒng)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是？

劉永平：銳寶智聯(lián)的工控機(jī)和嵌入式系統(tǒng)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)以下三個(gè)方面：其一，對(duì)具體細(xì)分行業(yè)和客戶(hù)應(yīng)用場(chǎng)景的深刻認(rèn)知，使得我們定義的產(chǎn)品非常滿(mǎn)足客戶(hù)的使用要求；其二，對(duì)不同嵌入式平臺(tái)都具有豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，使得我們工控機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(yán)格的產(chǎn)線(xiàn)管理，使得我們生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)過(guò)硬。

基于以上優(yōu)勢(shì)，銳寶智聯(lián)的工控機(jī)和嵌入式系統(tǒng)取得了良好的市場(chǎng)業(yè)績(jī)，2004年，銳寶智聯(lián)進(jìn)一步鞏固并擴(kuò)大了基于Intel平臺(tái)和RK平臺(tái)的嵌入式主板在零售領(lǐng)域的市場(chǎng)份額，鞏固并擴(kuò)大了基于Intel平臺(tái)工控機(jī)在軌道交通領(lǐng)域的市場(chǎng)份額，加強(qiáng)了基于國(guó)產(chǎn)信創(chuàng)龍芯和飛騰平臺(tái)的嵌入式產(chǎn)品線(xiàn)，并新增了基于高通平臺(tái)的嵌入式產(chǎn)品線(xiàn)。

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

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

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

（2）在硬件設(shè)計(jì)層面，增加TPM、TCM、TPCM等各種加密保護(hù)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(hù)的工業(yè)操作系統(tǒng)；

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

記者：您如何看待中國(guó)的工控機(jī)或嵌入式系統(tǒng)的市場(chǎng)？當(dāng)前發(fā)展情況如何？貴公司看到了哪些新機(jī)會(huì)？未來(lái)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(jìn)和工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，對(duì)工控機(jī)的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。特別是在新能源汽車(chē)、電子信息、航空航天等高科技領(lǐng)域，對(duì)高性能、高可靠性的工控機(jī)需求尤為迫切。這些領(lǐng)域?qū)た貦C(jī)的性能、可靠性、定制化等方面提出了更高要求，為工控機(jī)行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。

以新能源汽車(chē)和新能源充電樁為例，這是未來(lái)非常大的一個(gè)機(jī)會(huì)點(diǎn)。截止今年9月底，全國(guó)的新能源汽車(chē)保有量2809萬(wàn)輛，新能源汽車(chē)充電樁保有量1143.3萬(wàn)臺(tái)。新能源車(chē)樁比是2.46:1。根據(jù)工信部規(guī)劃，到2030年我國(guó)要實(shí)現(xiàn)車(chē)樁比1:1，當(dāng)前的2.46:1與之相比還存在較大差距。按新能源車(chē)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)業(yè)界分析，2030年，我國(guó)新能源汽車(chē)保有量將接近1億輛，按當(dāng)前的1143.3萬(wàn)充電樁，還存在極大的建設(shè)缺口，將形成千億級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。

針對(duì)新能源充電樁行業(yè)，我們已經(jīng)開(kāi)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(lèi)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)。交流慢充主要由于價(jià)格優(yōu)勢(shì)，占比較高，它所使用的嵌入式主板，主要以國(guó)產(chǎn)全志、瑞芯微等低端平臺(tái)主板為主，我們目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于瑞芯微平臺(tái)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(jī)交互界面）形態(tài)的工控機(jī)為主，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了分別基于英特爾和瑞芯微平臺(tái)的10.1寸、12寸、15寸、21寸、24寸等多種類(lèi)型的HMI產(chǎn)品，部分產(chǎn)品已經(jīng)在市場(chǎng)上大批量使用了。

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年11月刊