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作者簡(jiǎn)介：王家富（1978-），男，遼寧大連人，計算機技術(shù)與應用專(zhuān)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中的應用，該基于A(yíng)tom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(wú)風(fēng)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。
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(xiàn)路在英國倫敦開(kāi)通以來(lái)，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(jiǎn)單的設施，更是為人們帶來(lái)了不少便利，包括自動(dòng)售票機、檢票閘機、信息播放系統、環(huán)境監控系統中，都是由嵌入式系統隱藏其中一手掌控，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(diǎn)。作為發(fā)熱大戶(hù)處理器當然是需要技術(shù)創(chuàng )新來(lái)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，專(zhuān)門(mén)為小型設備設計，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，產(chǎn)品還支持多線(xiàn)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，內含4700萬(wàn)個(gè)晶體管。而11個(gè)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雙核處理器的熱設計功耗也要25～35瓦。英特爾Atom處理器專(zhuān)門(mén)設計用于體積小、功耗低的應用場(chǎng)合。
英特爾Atom平臺的特點(diǎn)如圖1所示。
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3 基于A(yíng)tom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(lái)越嚴格，努力締造安全、快速、舒適的乘車(chē)環(huán)境成為所有系統集成商的目標?？吹靡?jiàn)的是安全無(wú)誤的運行，看不見(jiàn)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(diǎn)無(wú)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(dòng)售檢票AFC系統、乘客信息導引系統PIS系統、信號系統、環(huán)境監控系統BAS系統等，每一個(gè)系統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(dòng)售檢票系統（AFC）
軌道交通自動(dòng)售檢票系統（AFC）是由中央計算機、編碼/分揀機、車(chē)站計算機、車(chē)站AFC現場(chǎng)設備（進(jìn)/出閘機、雙向閘機、自動(dòng)售票機、票房售票機和自動(dòng)驗票機）、車(chē)票及通信網(wǎng)絡(luò )組成。工控機在A(yíng)FC系統中多用于閘機、自動(dòng)售票機、半自動(dòng)售票機中。
華北工控的閘機解決方案采用X86的Atom系統平臺，架構靈活、方便擴展、支持第三方開(kāi)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)境而設計，功耗低、散熱性能好、采用無(wú)風(fēng)扇設計、結構緊湊、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(dòng)售票機、半自動(dòng)售票機、自動(dòng)充值機等系統。自動(dòng)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(lái)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，在售票系統中擁有出色表現。
圖2 基于A(yíng)G-6570的AFC系統結構圖
AG-6570是華北工控專(zhuān)門(mén)為城市軌道交通AFC系統量身打造的一款高性能無(wú)風(fēng)扇準系統，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。具有強大的數據處理能力，且功耗低，整合性能強勁，在軌道交通檢票系統具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢。
TVM-6571是一款針對軌道交通自動(dòng)/半自動(dòng)售票應用而研發(fā)的行業(yè)專(zhuān)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，為多樣的終端設備介入提供了可能。TVM-6571結構緊湊，體積小巧，機殼采用獨家設計，堅固抗震，散熱性能好，非常適合在自動(dòng)/半自動(dòng)售票系統應用環(huán)境中使用。
圖3 基于A(yíng)G-6571的AFC系統結構圖
3.2 乘客信息導引系統PIS系統
軌道交通的乘客信息導引系統（PIS）是依托多媒體網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，以計算機系統為核心，以車(chē)站和車(chē)載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統。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(lèi)，一種是站臺上用于信息引導，另一類(lèi)是在運行的車(chē)輛上，用于播放各種資訊。
PIS系統對于工控機等設備的性能除了主頻、內存、硬盤(pán)、顯卡等基本要求外，由于軌道交通設備工作環(huán)境特殊，在高可靠性的同時(shí)，還要求有很好的抗震性能。此外，還要求有低功耗無(wú)風(fēng)扇設計、體積小適合車(chē)內狹小空間安裝、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(guān)，內部高效的銅管散熱設計，提供高性能低功耗的無(wú)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(mǎn)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模式；2個(gè)標準USB2.0端口；內置的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(wú)線(xiàn)高清電視調協(xié)器。工業(yè)級嵌入式主板和高效散熱的無(wú)風(fēng)扇設計使其適應軌道交通應用對于震動(dòng)、體積小、接口豐富等要求，是PIS系統的理想解決方案。
而工業(yè)計算機在車(chē)廂內的乘客信息導引系統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(diǎn)外，由于列車(chē)的運行會(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)際的項目應用中都以?xún)?yōu)異的表現證明了在該應用中的良好性能。
BIS-6620是一款結構小巧緊湊，方便使用的瘦客戶(hù)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(wú)噪音設計，具有SATA、SD和CF卡多存儲手段，顯示終端的多樣性為客戶(hù)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(zhù)出色的表現。
3.3 調度集中系統CTC
調度集中系統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系統成功實(shí)施的基礎上，提出來(lái)的一種新型的行車(chē)指揮和信號控制設備，同時(shí)也帶來(lái)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(gè)系統中的控制中心。通過(guò)對前端車(chē)輛信息的及時(shí)互動(dòng)反饋，控制中心根據行車(chē)速度、車(chē)輛距離等數據給出最優(yōu)的通行解決方案。調度中心人員可實(shí)時(shí)監控所有車(chē)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(shí)該系統還具備自動(dòng)報警功能。
調度集中系統的可靠性、安全性決定了列車(chē)運行的安全可靠。所以，軌道交通的調度集中系統對工業(yè)計算平臺的穩定性和可靠性要求非常高，調度集中系統CTC一般采用嵌入式主板/無(wú)風(fēng)扇一體機/服務(wù)器/標準工控機與交換機組合而成，華北工控的準系統BIS-311基于英特爾處理器，數據處理能力強勁，穩定性好，該系列低功耗、無(wú)風(fēng)扇產(chǎn)品采實(shí)現了軌道交通運輸的智能化、信息化管理，完成對高密度城市軌道交通調度指揮控制。
3.4 環(huán)境監控系統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應用BAS系統除了要求完備的環(huán)境監測功能以外可靠的防災控制系統尤為重要。地鐵內的環(huán)境復雜、設備眾多，難以單純的依據某一項指標來(lái)進(jìn)行調控；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系統必須能夠控制全線(xiàn)車(chē)站的環(huán)境控制，有效確保其它設備安全、高效、協(xié)調的運行，保證軌道交通運行環(huán)境的良好舒適，并在突發(fā)事件時(shí)快速反應，指揮相關(guān)設備轉向危險模式，為地鐵乘車(chē)環(huán)境提供安全保證。
華北工控將存儲設備與控制中心分離，根據數據量的大小分別采用DS-500或者DS-1240作為存儲設備，數據保存、轉儲、恢復操作系統非常簡(jiǎn)便；采用FWMB-7851F或者FWMB-7833作為高端服務(wù)器，良好系統散熱設計，系統更穩定，保證了數據的安全，并且延長(cháng)硬盤(pán)使用壽命。
利用華北工控完全自主知識產(chǎn)權的創(chuàng )新技術(shù)，針對地鐵的特殊條件和功能要求，該系統采用了超強的抗高溫、潮濕、粉塵等干擾的措施，華北工控的工控設備在系統中擔當存儲設備和高端服務(wù)器，負責對整個(gè)地鐵環(huán)境的統一調度和環(huán)境監測，對電梯、空調、照明、給排水等設備實(shí)時(shí)控制并最大效能優(yōu)化。當火災等特殊事故發(fā)生的時(shí)候，緊急模式提供安全保證。
4 總結
作為嵌入式工業(yè)計算機產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導廠(chǎng)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(xiàn)，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(wú)風(fēng)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(xiàn)、西部機場(chǎng)等重大項目中均有出色的表現。
——轉自《自動(dòng)化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號