★深圳市锐宝智联信息有限公司

随着城市化进程的加快和公共交通需求的增长，轨道交通作为现代都市不可或缺的一部分，其智能化水平也在不断提升。自动售检票系统（AFC）行业经过20多年的发展，从最初仅支持交通卡和单程票的传统闸机，到引入移动支付功能的闸机，再到应用人脸识别技术的闸机，如今又迎来了支持掌静脉识别的新一代闸机。本文详细探讨了这一发展历程中的技术挑战与解决方案，特别是锐宝智联推出的掌静脉识别工控机解决方案，分析了其如何应对高性能、低功耗、抗震、宽温稳定性及高可靠性的要求，并讨论了该方案为用户带来的实际效益及其对社会进步的意义。

1　背景

自上世纪90年代末以来，AFC行业经历了显著的技术变革和发展。最初的闸机仅支持传统的交通卡和单程票，乘客需将卡片放置在读卡器上或插入闸机，系统通过识别卡内的信息完成扣费并允许通行。这种方式虽然便捷，但在高峰期容易造成排队现象，且存在遗失、损坏卡片的风险。随着移动互联网的普及，二维码支付逐渐成为主流。轨道交通闸机也紧跟时代步伐，引入了二维码识别功能。乘客只需通过手机APP生成乘车码，在闸机前扫描即可快速通过。这一变革不仅提高了通行效率，还减少了实体卡的使用，降低了运营成本，同时提供了更灵活的支付方式。为进一步提升用户体验和安全等级，部分城市开始试点并推广人脸识别闸机。这种无接触式的身份验证方式极大地简化了进站流程，乘客无需掏出手机或卡片，仅需面对摄像头即可完成身份验证和扣费。人脸识别技术的应用不仅提升了通行速度，还增强了系统的安全性，有效防止了非法闯入。最新的发展是掌静脉识别技术的应用。掌静脉识别利用红外线扫描手掌内部的血管图案，具有更高的唯一性和安全性。这项技术不仅解决了佩戴口罩等特殊情况下的识别难题，还为乘客提供了更加私密和可靠的认证方式。掌静脉识别闸机的推出，标志着轨道交通智能化服务迈上了新的台阶，为未来的发展奠定了坚实基础。

随着技术的进步，对工控机的性能要求也越来越高。传统闸机和支持移动支付的闸机仅需普通的低功耗工控机即可满足需求，但支持人脸识别的闸机则需要高性能、低功耗的工控机来保证流畅运行。最新的掌静脉识别闸机更是将比对算法放在工控机上，对计算性能提出了更高的要求。

具体挑战包括：（1）高性能与低功耗兼顾：既要保证强大的计算能力以支持复杂的掌静脉识别算法，又要保持低功耗以适应长时间稳定运行；（2）抗震设计：地铁运行时地面震动频繁，要求工控机具备良好的抗震性能；（3）宽温稳定性：在某些户外站点，环境温度变化大，要求工控机能够在-20℃至70℃的范围内稳定工作：（4）高可靠性：确保平均无故障时间（MTBF）≥10万小时，以减少维护成本和停机时间。

2　解决方案

针对上述挑战，锐宝智联推出了全新的掌静脉识别工控机解决方案。具体包括：

（1）锐宝智联高可靠无风扇工业计算机为了应对高性能与低功耗兼顾的要求，锐宝智联选择了Intel最新推出的低功耗高性能CPUX6425RE。这款处理器不仅提供了强大的计算能力，还能有效降低能耗，延长设备使用寿命。此外，采用无风扇机箱设计，板贴CPU和内存颗粒，不仅提高了整机的抗震性能，还减少了灰尘积累，确保长期稳定运行。

（2）掌静脉识别模组是整个系统的核心组件之一，负责采集和处理手掌内部的静脉图像。锐宝智联选用的模组采用了先进的光学传感器和图像处理算法，确保识别的准确性和速度。模组还具备防水、防尘、抗干扰等功能，适应各种复杂环境。

（3）掌静脉注册和采集算法是实现生物识别的关键技术。锐宝智联提供的算法能够快速、准确地提取手掌静脉特征，并进行高效的比对。该算法经过大量数据训练和优化，能够在极短时间内完成身份验证，提供无缝的通行体验。

3　项目难点及解决思路

（1）高性能与低功耗兼顾选择Intel最新的低功耗高性能CPUX6425RE，确保在提供强大计算能力的同时，保持较低的能耗。通过优化电源管理策略，如动态电压调节（DVFS），进一步降低了功耗，延长了设备的使用寿命。

（2）地铁运行的抗震设计采用无风扇机箱设计，板贴CPU和内存颗粒，提高整机的抗震性能。机箱内部结构经过精心设计，增加了减震垫和固定支架，确保在地铁运行过程中不会因震动而松动或损坏。此外，所有连接线缆均采用加固处理，避免因晃动而导致接触不良。

（3）宽温稳定性选择宽温物料，包括CPU、内存颗粒、存储模块及各种IC等，确保所有组件在极限温度下长期测试的稳定性。通过严格的环境测试，模拟不同温度条件下的运行情况，确保设备在-20°C至70°C范围内都能正常工作。特别是在高温环境下，采用高效的散热设计，确保CPU和其他关键组件不会过热。

（4）高可靠性，用100台样机在40°C的环境温度下进行为期一个月的测试，结合行业模型和测试数据共同推理出MTBF数据，确保MTBF≥10万小时。通过严格的质量控制和测试流程，确保每一批次的产品都符合高标准要求。此外，建立了完善的售后服务体系，及时响应客户需求，提供技术支持和维护保障。

4　项目效益

（1）成功案例：锐宝智联的掌静脉识别闸机解决方案已经在重庆地铁18号线全线成功落地。这条线路贯穿重庆市多个重要区域，日均客流量巨大。新系统的引入不仅提升了整体形象，还显著改善了乘客的出行体验。

（2）提升地铁形象：新技术的应用展示了重庆地铁的现代化水平，增强了市民和游客的信任感。掌静脉识别作为一种先进的生物识别技术，不仅提高了通行效率，还提升了整体服务质量，树立了良好的品牌形象。

（3）提升通行效率：无接触式的掌静脉识别方式简化了进站流程，减少了排队等候时间。特别是在高峰期，能够有效缓解人流压力，提高乘客的出行体验。此外，掌静脉识别不受外界环境影响，如天气、光线等，确保了全天候的高效通行。

（4）提高安全性：生物识别技术的应用提高了身份验证的安全性和准确性，有效防止非法闯入。此外，掌静脉识别具有高度的唯一性，难以伪造，进一步增强了系统的安全性。

5　结语

锐宝智联的掌静脉识别闸机解决方案不仅解决了当前轨道交通AFC行业的技术难题，还为未来的智能化发展奠定了坚实基础。通过引入先进的硬件和技术，促进了地铁AFC行业的发展，推动了社会的进步。这一创新案例为其他城市提供了宝贵的经验，有助于构建更加智能、高效、安全的城市轨道交通系统。

轨道交通AFC行业经过20多年的发展，从最初的传统闸机到最新的掌静脉识别闸机，每一次技术进步都带来了显著的变化和服务提升。锐宝智联推出的掌静脉识别工控机解决方案，成功应对了高性能、低功耗、抗震、宽温稳定性及高可靠性等多重挑战，为用户提供了一套完整、可靠的解决方案。这一案例不仅展示了技术创新的力量，也为未来轨道交通系统的智能化升级提供了有益的借鉴。

精彩对话

深圳市锐宝智联信息有限公司董事长 刘永平

记者：在您看来，锐宝智联的工控机与嵌入式系统在市场竞争中的独特优势是？

刘永平：锐宝智联的工控机和嵌入式系统在市场竞争中的独特优势主要体现以下三个方面：其一，对具体细分行业和客户应用场景的深刻认知，使得我们定义的产品非常满足客户的使用要求；其二，对不同嵌入式平台都具有丰富的研发经验，使得我们工控机产品设计方案非常合理；其三，基于PLM、Showflow、ERP和售后维修管理系统，以及严格的产线管理，使得我们生产的产品品质过硬。

基于以上优势，锐宝智联的工控机和嵌入式系统取得了良好的市场业绩，2004年，锐宝智联进一步巩固并扩大了基于Intel平台和RK平台的嵌入式主板在零售领域的市场份额，巩固并扩大了基于Intel平台工控机在轨道交通领域的市场份额，加强了基于国产信创龙芯和飞腾平台的嵌入式产品线，并新增了基于高通平台的嵌入式产品线。

记者：随着数字化的不断深入，工控信息安全问题也日益严峻，锐宝智联的工控机与嵌入式系统在安全防护上是如何做的？

刘永平：对于工控信息安全问题，锐宝智联一直都非常重视，对于工控机与嵌入式系统在安全防护上我们主要做了以下措施：

（1）选择自身具有高级别安全防护的CPU平台，如自身具有安全启动、可信执行环境、硬件信任根等各种安全防护的CPU；

（2）在硬件设计层面，增加TPM、TCM、TPCM等各种加密保护模块；

（3）在系统层面，选择高安全的、可定制化的、具有高安全防护的工业操作系统；

（4）搭配产品组合，不仅为客户提供传统的工控机，还为客户提供具有安全防护功能的网络安全设备。

记者：您如何看待中国的工控机或嵌入式系统的市场？当前发展情况如何？贵公司看到了哪些新机会？未来有何规划？

刘永平：随着制造业数字化转型的加速推进和工业4.0时代的到来，对工控机的需求将持续增长。特别是在新能源汽车、电子信息、航空航天等高科技领域，对高性能、高可靠性的工控机需求尤为迫切。这些领域对工控机的性能、可靠性、定制化等方面提出了更高要求，为工控机行业提供了广阔的发展空间。

以新能源汽车和新能源充电桩为例，这是未来非常大的一个机会点。截止今年9月底，全国的新能源汽车保有量2809万辆，新能源汽车充电桩保有量1143.3万台。新能源车桩比是2.46:1。根据工信部规划，到2030年我国要实现车桩比1:1，当前的2.46:1与之相比还存在较大差距。按新能源车市场发展趋势，据业界分析，2030年，我国新能源汽车保有量将接近1亿辆，按当前的1143.3万充电桩，还存在极大的建设缺口，将形成千亿级市场规模。

针对新能源充电桩行业，我们已经开始布局。新能源充电桩按应用大体可以分为两种，直流快充和交流慢充两种类型，目前主要以交流慢充为主，大概占比85%左右，直流快充目前占比15%左右，但直流快充是未来发展趋势。交流慢充主要由于价格优势，占比较高，它所使用的嵌入式主板，主要以国产全志、瑞芯微等低端平台主板为主，我们目前已经开发了基于瑞芯微平台的应用于慢充充电桩的嵌入式主板。快充要求较高，主要以HMI（人机交互界面）形态的工控机为主，我们已经开发出了分别基于英特尔和瑞芯微平台的10.1寸、12寸、15寸、21寸、24寸等多种类型的HMI产品，部分产品已经在市场上大批量使用了。

摘自《自动化博览》2024年11月刊