嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)在城市軌道交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1. 前言：

　　地鐵是人們重要的出行工具之一。站臺(tái)上許多操作簡單的設(shè)施包括自動(dòng)售票機(jī)、檢票閘機(jī)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等都是由由嵌入式系統(tǒng)一手掌控，華北工控的嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)便在其中扮演了重要的角色。

　　作為嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商之一，華北工控針對(duì)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(fēng)扇靜音、靈活的擴(kuò)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(hào)線、西部機(jī)場等重大項(xiàng)目中均有出色的表現(xiàn)。

　　2.英特爾Atom平臺(tái)及特點(diǎn)

　　隨著綠色環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，產(chǎn)品的功耗與散熱成為備受矚目的焦點(diǎn)。2008年3月初，英特爾發(fā)布了新的低功耗處理器家族，命名為Atom。

　　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(jì)，旨在降低產(chǎn)品功耗，同時(shí)也保持了同酷睿2雙核指令集的兼容，并支持多線程處理。所有這些特性只集集成在了面積不足25平方毫米的芯片上，而這塊芯片內(nèi)含4700萬個(gè)晶體管。

　　Atom基于45納米工藝和hi-k技術(shù)制造。產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)功耗為0.6瓦到2.5瓦之間，而處理器的頻率卻能達(dá)到了1.8GHz。目前，英特爾Atom處理器專門設(shè)計(jì)用于體積小、功耗低的應(yīng)用空間，如圖1。

　　3.在軌道交通產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

　　交通工具的不斷演化讓人們對(duì)出行的要求越來越嚴(yán)格，創(chuàng)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(biāo)。

　　由于環(huán)境封閉，空間受限，打印、報(bào)警等外接設(shè)備多，軌道交通產(chǎn)業(yè)要求產(chǎn)品具備體積小、功耗低、散熱性能好、抗震、防塵、接口豐富等優(yōu)勢(shì)。這些特點(diǎn)都是Atom處理器所擁有的，所以英特爾Atom處理器被廣泛應(yīng)用于軌道交通產(chǎn)業(yè)。

　　嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)在軌道交通中的應(yīng)用主要集中在自動(dòng)售檢票AFC系統(tǒng)、乘客信息導(dǎo)引系統(tǒng)PIS系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)等，每一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用都對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)提出了不同的要求。

　　3.1軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AFC)

　　軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)(AFC)是由中央計(jì)算機(jī)、編碼/分揀機(jī)、車站計(jì)算機(jī)、車站AFC現(xiàn)場設(shè)備(進(jìn)/出閘機(jī)、雙向閘機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、票房售票機(jī)和自動(dòng)驗(yàn)票機(jī))、車票及通信網(wǎng)絡(luò)組成。工控機(jī)在AFC系統(tǒng)中多用于閘機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、半自動(dòng)售票機(jī)中。如圖2所示。

　　華北工控的閘機(jī)解決方案采用X86的Atom系統(tǒng)平臺(tái)，架構(gòu)靈活，方便擴(kuò)展，支持第三方開發(fā)。華北工控的系列產(chǎn)品針對(duì)閘機(jī)的特殊應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì)，功耗低，散勢(shì)性能好，采用無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。除閘機(jī)外，華北工控的系列產(chǎn)品還廣泛應(yīng)用于自動(dòng)售票機(jī)、半自動(dòng)售票機(jī)、自動(dòng)充值機(jī)等系統(tǒng)。

　　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(fēng)扇準(zhǔn)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)存等。它具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，且功耗低，整合性能強(qiáng)勁，在軌道交通檢票系統(tǒng)中具有無可比擬的作用。

　　TVM-6571(見圖3)是一款針對(duì)軌道交通自動(dòng)/半自動(dòng)售票應(yīng)用而研發(fā)的行業(yè)專用產(chǎn)品。該產(chǎn)品基于Intel Atom處理器，功耗低，性能強(qiáng)勁，接口豐富，支持VGA/LVDS/DVI顯示等。TVM-6571結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，機(jī)殼采用獨(dú)家設(shè)計(jì)，堅(jiān)固抗震，散熱性能好，非常適合在自動(dòng)/半自動(dòng)售票系統(tǒng) 應(yīng)用環(huán)境中使用。

　　3.2乘客信息導(dǎo)引系統(tǒng)PIS系統(tǒng)

　　軌道交通的乘客信息導(dǎo)引系統(tǒng)(PIS)是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)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(wù)。華北工控產(chǎn)品在PIS中的應(yīng)用分成兩類，一種是在站臺(tái)上，用于信息引導(dǎo)，另一類是在行駛的車輛上，用于播放各種資訊。

　　PIS系統(tǒng)對(duì)于工控機(jī)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，還要求有很好的抗震性能、低功耗無風(fēng)扇設(shè)計(jì)、體積小適合車內(nèi)狹小空間安裝、方便拆卸、可以擴(kuò)充插卡等要求，此要求有華北工控的系列產(chǎn)品都可以做到。

　　站臺(tái)乘客信息導(dǎo)引系統(tǒng)應(yīng)用中，華北工控的BIS-6310、BIS-6540LC、BIS-6540HD、BIS-6520、BIS-6550HD均有良好的應(yīng)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(tái)，采用華北工控已注冊(cè)商標(biāo)的冰翅外觀，內(nèi)部高效的銅管散熱設(shè)計(jì)，提供高性能低功耗的無風(fēng)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(gè)SATA2接口提供多樣的存儲(chǔ)模式;2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(jí)嵌入式主板和高效散熱的無風(fēng)扇設(shè)計(jì)使其適應(yīng)軌道交通應(yīng)用對(duì)于震動(dòng)、體積小、接口豐富等要求，是PIS系統(tǒng)的理想解決方案。

　　工業(yè)計(jì)算機(jī)在車廂內(nèi)的乘客信息導(dǎo)引系統(tǒng)應(yīng)用中除了需要具備站臺(tái)環(huán)境下的多串口、小體積、低功耗等特點(diǎn)外，由于列車的運(yùn)行會(huì)造成劇烈的震動(dòng)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(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用中都以優(yōu)異的表現(xiàn)證明了在該應(yīng)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(jī)，采用目前Intel最流行的Menlow平臺(tái)，使得整機(jī)具備強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，功耗最大僅 5.5W，無噪音設(shè)計(jì)，具有SATA、SD和CF卡多存儲(chǔ)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(kuò)展槽可以提升外圍的擴(kuò)展彈性，在軌道交通多媒體信息播放應(yīng)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號(hào)技術(shù)高度發(fā)達(dá)以及DMIS系統(tǒng)成功實(shí)施的基礎(chǔ)上,提出來的一種新型的行車指揮和信號(hào)控制設(shè)備，同時(shí)也帶來一種新的高效的運(yùn)輸組織管理模式。華北工控的工業(yè)計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)中的控制中心。通過對(duì)前端車輛信息的及時(shí)互動(dòng)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(shí)時(shí)監(jiān)控所有車輛的運(yùn)行軌跡、運(yùn)行速度等有效信息。在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)該系統(tǒng)還具備自動(dòng)報(bào)警功能。

　　調(diào)度集中系統(tǒng)的可靠性、安全性決定了列車運(yùn)行的安全可靠。所以，軌道交通的調(diào)度集中系統(tǒng)對(duì)工業(yè)計(jì)算平臺(tái)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(fēng)扇一體機(jī)/服務(wù)器/標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)與交換機(jī)組合而成，華北工控的準(zhǔn)系統(tǒng)BIS-311基于英特爾處理器，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)勁，穩(wěn)定性好，該系列低功耗、無風(fēng)扇產(chǎn)品采實(shí)現(xiàn)了軌道交通運(yùn)輸?shù)?a href="http://wenjunhu.com/v/" target="_blank">智能化、信息化管理，完成對(duì)高密度城市軌道交通調(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(yùn)行環(huán)境的公共交通工程內(nèi)應(yīng)用BAS系統(tǒng)除了要求完備的環(huán)境監(jiān)測(cè)功能以外可靠的防災(zāi)控制系統(tǒng)尤為重要。地鐵內(nèi)的環(huán)境復(fù)雜、設(shè)備眾多，難以單純的依據(jù)某一項(xiàng)指標(biāo)來進(jìn)行調(diào)控;同時(shí)，地鐵通風(fēng)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(yùn)行，保證軌道交通運(yùn)行環(huán)境的良好舒適，并在突發(fā)事件時(shí)快速反應(yīng)，指揮相關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)向危險(xiǎn)模式，為地鐵乘車環(huán)境提供安全保證。

　　華北工控將存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)保存、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)操作系統(tǒng)非常簡便;采用 FWMB-7851F或者FWMB-7833作為高端服務(wù)器，良好系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)，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(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，針對(duì)地鐵的特殊條件和功能要求，該系統(tǒng)采用了超強(qiáng)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(dān)當(dāng)存儲(chǔ)設(shè)備和高端服務(wù)器，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)地鐵環(huán)境的統(tǒng)一調(diào)度和環(huán)境監(jiān)測(cè)，對(duì)電梯、空調(diào)、照明、給排水等設(shè)備實(shí)時(shí)控制并最大效能優(yōu)化。當(dāng)火災(zāi)等特殊事故發(fā)生的時(shí)候，緊急模式提供安全保證。

　　4、總結(jié)

　　　　針對(duì)軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的特殊要求，華北工控系列產(chǎn)品接口豐富，擴(kuò)展整合能力強(qiáng)勁，支持顯示、打印、報(bào)警等多種外接設(shè)備接入。通過完備的I/O和可擴(kuò)展能力，該系列產(chǎn)品為多功能應(yīng)用提供了更多選擇，適應(yīng)未來發(fā)展需求。