戶外核驗(yàn)一體機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉 冰 牟岳泰

（公安部第一研究所，北京100048）

0 引言

近年來(lái)，電氣設(shè)備都朝著功能模塊化、集成化、一體化方向發(fā)展，一體機(jī)產(chǎn)品集成度較高，兼具多種使用功能，因此，各功能模塊的兼容性、使用環(huán)境同一性成為衡量產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)。

該戶外核驗(yàn)一體機(jī)是我所為某業(yè)務(wù)單位定制的一款高集成化產(chǎn)品，用于對(duì)特定群體進(jìn)行身份及票據(jù)核驗(yàn)。與一般一體機(jī)相比，該核驗(yàn)一體機(jī)最大的使用特點(diǎn)是全天候工作在戶外環(huán)境中。因此，如何保證核驗(yàn)一體機(jī)在各種天氣條件下正常工作，成為此項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 戶外核驗(yàn)一體機(jī)功能概述

該核驗(yàn)一體機(jī)的系統(tǒng)功能為：放置在場(chǎng)館入口處，對(duì)需要進(jìn)入場(chǎng)館的人員進(jìn)行身份與票據(jù)核驗(yàn)，并利用提示燈光提示是否通過(guò)驗(yàn)證，對(duì)于未通過(guò)驗(yàn)證的人員，會(huì)進(jìn)行語(yǔ)音提示。

身份驗(yàn)證功能集成了二代證閱讀功能和護(hù)照閱讀功能兩部分，票據(jù)驗(yàn)證是通過(guò)條碼閱讀器對(duì)票據(jù)上的條形碼進(jìn)行識(shí)讀，然后將身份信息和票據(jù)信息通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行核驗(yàn)，并通過(guò)燈光提示區(qū)對(duì)核驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯示。

2 戶外核驗(yàn)一體機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)

首先，核驗(yàn)一體機(jī)作為集成度較高的電氣設(shè)備，使用安全性、環(huán)境適應(yīng)性、工作可靠性及運(yùn)行穩(wěn)定性是考量系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否成功的重要標(biāo)準(zhǔn)。其次，在保證設(shè)備功能正常、性能穩(wěn)定的前提下，進(jìn)行簡(jiǎn)便直觀的人性化設(shè)計(jì)，不僅便于現(xiàn)場(chǎng)用戶使用，更有助于日常操作和日后維護(hù)。

戶外核驗(yàn)一體機(jī)作為一款戶外應(yīng)用的電氣設(shè)備，除一般電氣設(shè)備的安全要求外，由于外界自然環(huán)境、天氣情況的影響，對(duì)于防雷擊、防漏電等用電安全問(wèn)題應(yīng)有更完善的解決方案。

戶外式設(shè)備的使用環(huán)境較一般電氣設(shè)備更為惡劣，最高的環(huán)境溫度約為45℃、最低的環(huán)境溫度約為－20℃，并且戶外環(huán)境會(huì)出現(xiàn)雨、沙塵、冰、雪、霜等惡劣天氣，相對(duì)濕度較大，太陽(yáng)的輻射也較強(qiáng)烈，同時(shí)還要承受空氣中含有的一些化學(xué)腐蝕介質(zhì)的侵襲。因此，戶外用設(shè)備通常在具有防潮、防輕微腐蝕性能的同時(shí)，其外殼對(duì)防塵、防水性能也有較高要求，外殼的設(shè)計(jì)、表面的涂料都應(yīng)考慮太陽(yáng)直曬和材料老化的影響。

核驗(yàn)一體機(jī)集成了二代證閱讀、護(hù)照閱讀、條碼識(shí)別、指示燈顯示、語(yǔ)音提醒、開(kāi)關(guān)按鈕6個(gè)功能模塊，屬集成度較高的一體機(jī)。每一個(gè)功能模塊都有自己的工作環(huán)境的溫度和濕度要求，只有每個(gè)模塊都正常工作，一體機(jī)才能正常工作，因此，一體機(jī)內(nèi)部必須滿足各功能模塊的工作環(huán)境要求。戶外環(huán)境變化無(wú)常，為保證一體機(jī)的正常工作，必須為機(jī)體加裝溫度控制系統(tǒng)，保證機(jī)柜內(nèi)的溫度環(huán)境滿足各功能模塊的要求。

2.1 防雷擊防漏電設(shè)計(jì)

該核驗(yàn)一體機(jī)露天戶外使用，在進(jìn)行身份及票據(jù)驗(yàn)證時(shí)，使用人群必然會(huì)接觸到一體機(jī)功能模塊和外殼，因此必須做到防漏電和防雷擊，以保證人身和設(shè)備的安全。

第一，核驗(yàn)一體機(jī)外殼采用鈑金件制作完成，并在機(jī)殼外表面噴涂一定厚度的耐曬耐磨損涂料，不僅保護(hù)了核驗(yàn)一體機(jī)外殼，也使得整個(gè)造型實(shí)用美觀，更為重要的是涂料起到了絕緣的作用，避免了機(jī)柜內(nèi)設(shè)備意外漏電情況下對(duì)人身造成傷害，同時(shí)也避免了戶外遇雷擊情況下對(duì)核驗(yàn)一體機(jī)各功能模塊造成損壞；第二，設(shè)備外殼采用多點(diǎn)接地，并保證接地電阻足夠小，若設(shè)備意外漏電或受到電擊，可將電流直接導(dǎo)入大地，保證操作人員的人身安全和核驗(yàn)一體機(jī)設(shè)備不受侵害；第三，設(shè)備供電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，具有漏電保護(hù)和浪涌保護(hù)功能，在意外漏電或遭受雷擊情況下，供電系統(tǒng)將主動(dòng)斷開(kāi)電源，避免大電流對(duì)電氣設(shè)備造成損壞；第四，設(shè)備機(jī)柜內(nèi)裝有熔斷器，保證機(jī)柜內(nèi)用電量的穩(wěn)定，當(dāng)有意外情況使得輸出電流超過(guò)限值時(shí)，熔斷器則自動(dòng)斷開(kāi)電路，從而保證使用人員的人身安全和設(shè)備的使用安全。

2.2 防雨防塵設(shè)計(jì)

戶外環(huán)境氣候多變，風(fēng)沙、暴雨、雨雪等惡劣天氣時(shí)有發(fā)生。因此，核驗(yàn)一體機(jī)的外殼防護(hù)設(shè)計(jì)必須達(dá)到相應(yīng)要求和標(biāo)準(zhǔn)，才能保證設(shè)備在戶外環(huán)境中不受破壞。

首先，考慮到雨雪天氣時(shí)，路面會(huì)有積水情況，因此在設(shè)計(jì)之初就保證機(jī)柜內(nèi)200mm位置以下無(wú)任何電氣設(shè)備，這樣，即使在200mm水深情況下，核驗(yàn)一體機(jī)內(nèi)部電氣設(shè)備也不受影響；其次，核驗(yàn)一體機(jī)并非密閉設(shè)計(jì)，若核驗(yàn)一體機(jī)進(jìn)水，會(huì)影響機(jī)柜內(nèi)環(huán)境濕度，有可能對(duì)設(shè)備造成損壞。因此，在核驗(yàn)一體機(jī)底部采用導(dǎo)流設(shè)計(jì)，如有雨水經(jīng)開(kāi)放的通風(fēng)窗進(jìn)入機(jī)柜內(nèi)部，可通過(guò)機(jī)柜底部的導(dǎo)流槽流出，保證機(jī)柜內(nèi)無(wú)任何積水現(xiàn)象；第三，由于使用環(huán)境的特殊性，為核驗(yàn)一體機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)了具有防刀刺、防紫外線和防水作用的防護(hù)罩，在特殊情況下對(duì)設(shè)備起到保護(hù)作用。經(jīng)測(cè)試，核驗(yàn)一體機(jī)的外殼防護(hù)等級(jí)達(dá)到了IP55標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 溫度調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

由于戶外工作環(huán)境惡劣，冬季雨雪天氣溫度低至－20℃，夏季高溫可達(dá)40℃、地表溫度更高達(dá)60℃，為保證一體機(jī)正常工作，必須在機(jī)柜內(nèi)加裝溫控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)一體機(jī)內(nèi)部溫度，保證滿足各功能模塊的工作溫度要求。

首先，在設(shè)備內(nèi)部集成一套溫度控制系統(tǒng)。該溫控系統(tǒng)由溫度控制器、加熱器和散熱風(fēng)扇組成。溫控器設(shè)有高溫、低溫2個(gè)控制點(diǎn)，該控制點(diǎn)的設(shè)定取決于各功能模塊中最嚴(yán)苛的工作溫度要求，因此將工作溫度設(shè)置為0～45℃。當(dāng)機(jī)柜內(nèi)部溫度低于0℃時(shí)，加熱器啟動(dòng)工作，對(duì)機(jī)柜內(nèi)環(huán)境進(jìn)行加熱，當(dāng)內(nèi)部溫度加熱到5℃后，加熱器自動(dòng)切斷；當(dāng)機(jī)柜內(nèi)部溫度高于45℃時(shí)，散熱風(fēng)扇開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，強(qiáng)制通風(fēng)降溫，當(dāng)內(nèi)部溫度降低到40℃后，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這套溫控系統(tǒng)可保證機(jī)柜的環(huán)境溫度維持在設(shè)置的工作溫度范圍內(nèi)，從而保證核驗(yàn)一體機(jī)的正常工作狀態(tài)。其次，為配合溫控系統(tǒng)工作，在設(shè)備內(nèi)部緊貼外壁處，附著10mm厚的保溫層，最大程度保障機(jī)柜內(nèi)的工作溫度。

經(jīng)摸底測(cè)試，在－10～50℃環(huán)境下，核驗(yàn)一體機(jī)功能正常。溫控系統(tǒng)電路接線圖如圖1所示。

圖1 溫控系統(tǒng)電路接線圖

3 人性化設(shè)計(jì)

戶外核驗(yàn)一體機(jī)是面向大眾的應(yīng)用型設(shè)備，友好、簡(jiǎn)單、直觀的使用操作體驗(yàn)對(duì)于使用者是十分重要的。

為最大程度便于用戶使用，在核驗(yàn)一體機(jī)表面，將二代證閱讀功能區(qū)和護(hù)照閱讀功能區(qū)分開(kāi)，并用絲印注明各功能區(qū)信息，使用戶在實(shí)際操作使用時(shí)對(duì)各功能區(qū)作用一目了然，大大提高了核驗(yàn)一體機(jī)的使用便利性。更人性化的設(shè)計(jì)體現(xiàn)在將票據(jù)核驗(yàn)功能模塊設(shè)計(jì)在了機(jī)身的內(nèi)側(cè)，并調(diào)試了條碼閱讀器的閱讀距離，在實(shí)際使用過(guò)程中，用戶只需將票面條碼區(qū)貼到機(jī)身，即可對(duì)票據(jù)信息進(jìn)行核驗(yàn)，解決了用戶不易掌握條碼識(shí)讀位置的問(wèn)題。同時(shí)，核驗(yàn)一體機(jī)設(shè)計(jì)有燈光提示區(qū)，該區(qū)域設(shè)計(jì)鮮明醒目，用于顯示核驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)身份及票據(jù)信息核驗(yàn)通過(guò)時(shí)，燈光提示區(qū)顯示綠色常亮箭頭；當(dāng)身份及票據(jù)核驗(yàn)不通過(guò)時(shí)，燈光提示區(qū)顯示紅色閃爍叉，同時(shí)伴有語(yǔ)音提示，用以提醒工作人員進(jìn)行人工核驗(yàn)。這樣就緩解了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的壓力，又提高了通行速度。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，該核驗(yàn)一體機(jī)已交付用戶處使用15個(gè)月。經(jīng)用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用驗(yàn)證，戶外核驗(yàn)一體機(jī)的功能滿足設(shè)計(jì)要求，在戶外環(huán)境運(yùn)行安全可靠。該戶外核驗(yàn)一體機(jī)的投入使用，不僅降低了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作強(qiáng)度和工作壓力，還大大提高了場(chǎng)館人員核驗(yàn)的工作效率。進(jìn)而，工作人員可通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)入場(chǎng)館的人員信息進(jìn)行管理和分析，推進(jìn)了場(chǎng)館管理和應(yīng)用的電子化進(jìn)程。以往，人工核驗(yàn)無(wú)法對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行甄別，最多只能維持一下現(xiàn)場(chǎng)秩序。如今，戶外核驗(yàn)一體機(jī)為監(jiān)管重復(fù)進(jìn)館、使用他人身份信息或票據(jù)信息進(jìn)館和破壞現(xiàn)場(chǎng)秩序等不當(dāng)行為提供了有力的技術(shù)保障。

我所研制的戶外核驗(yàn)一體機(jī)經(jīng)前期的開(kāi)發(fā)測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行到最終的用戶投入使用，一切進(jìn)程均得到了用戶方的一致認(rèn)可。