戶外核驗一體機系統設計

劉 冰 牟岳泰

（公安部第一研究所，北京100048）

0 引言

近年來，電氣設備都朝著功能模塊化、集成化、一體化方向發展，一體機產品集成度較高，兼具多種使用功能，因此，各功能模塊的兼容性、使用環境同一性成為衡量產品性能的重要指標。

該戶外核驗一體機是我所為某業務單位定制的一款高集成化產品，用于對特定群體進行身份及票據核驗。與一般一體機相比，該核驗一體機最大的使用特點是全天候工作在戶外環境中。因此，如何保證核驗一體機在各種天氣條件下正常工作，成為此項目的重點和難點。

1 戶外核驗一體機功能概述

該核驗一體機的系統功能為：放置在場館入口處，對需要進入場館的人員進行身份與票據核驗，并利用提示燈光提示是否通過驗證，對于未通過驗證的人員，會進行語音提示。

身份驗證功能集成了二代證閱讀功能和護照閱讀功能兩部分，票據驗證是通過條碼閱讀器對票據上的條形碼進行識讀，然后將身份信息和票據信息通過后臺系統進行核驗，并通過燈光提示區對核驗結果進行顯示。

2 戶外核驗一體機應用設計

首先，核驗一體機作為集成度較高的電氣設備，使用安全性、環境適應性、工作可靠性及運行穩定性是考量系統設計是否成功的重要標準。其次，在保證設備功能正常、性能穩定的前提下，進行簡便直觀的人性化設計，不僅便于現場用戶使用，更有助于日常操作和日后維護。

戶外核驗一體機作為一款戶外應用的電氣設備，除一般電氣設備的安全要求外，由于外界自然環境、天氣情況的影響，對于防雷擊、防漏電等用電安全問題應有更完善的解決方案。

戶外式設備的使用環境較一般電氣設備更為惡劣，最高的環境溫度約為45℃、最低的環境溫度約為－20℃，并且戶外環境會出現雨、沙塵、冰、雪、霜等惡劣天氣，相對濕度較大，太陽的輻射也較強烈，同時還要承受空氣中含有的一些化學腐蝕介質的侵襲。因此，戶外用設備通常在具有防潮、防輕微腐蝕性能的同時，其外殼對防塵、防水性能也有較高要求，外殼的設計、表面的涂料都應考慮太陽直曬和材料老化的影響。

核驗一體機集成了二代證閱讀、護照閱讀、條碼識別、指示燈顯示、語音提醒、開關按鈕6個功能模塊，屬集成度較高的一體機。每一個功能模塊都有自己的工作環境的溫度和濕度要求，只有每個模塊都正常工作，一體機才能正常工作，因此，一體機內部必須滿足各功能模塊的工作環境要求。戶外環境變化無常，為保證一體機的正常工作，必須為機體加裝溫度控制系統，保證機柜內的溫度環境滿足各功能模塊的要求。

2.1 防雷擊防漏電設計

該核驗一體機露天戶外使用，在進行身份及票據驗證時，使用人群必然會接觸到一體機功能模塊和外殼，因此必須做到防漏電和防雷擊，以保證人身和設備的安全。

第一，核驗一體機外殼采用鈑金件制作完成，并在機殼外表面噴涂一定厚度的耐曬耐磨損涂料，不僅保護了核驗一體機外殼，也使得整個造型實用美觀，更為重要的是涂料起到了絕緣的作用，避免了機柜內設備意外漏電情況下對人身造成傷害，同時也避免了戶外遇雷擊情況下對核驗一體機各功能模塊造成損壞；第二，設備外殼采用多點接地，并保證接地電阻足夠小，若設備意外漏電或受到電擊，可將電流直接導入大地，保證操作人員的人身安全和核驗一體機設備不受侵害；第三，設備供電系統經過特殊設計，具有漏電保護和浪涌保護功能，在意外漏電或遭受雷擊情況下，供電系統將主動斷開電源，避免大電流對電氣設備造成損壞；第四，設備機柜內裝有熔斷器，保證機柜內用電量的穩定，當有意外情況使得輸出電流超過限值時，熔斷器則自動斷開電路，從而保證使用人員的人身安全和設備的使用安全。

2.2 防雨防塵設計

戶外環境氣候多變，風沙、暴雨、雨雪等惡劣天氣時有發生。因此，核驗一體機的外殼防護設計必須達到相應要求和標準，才能保證設備在戶外環境中不受破壞。

首先，考慮到雨雪天氣時，路面會有積水情況，因此在設計之初就保證機柜內200mm位置以下無任何電氣設備，這樣，即使在200mm水深情況下，核驗一體機內部電氣設備也不受影響；其次，核驗一體機并非密閉設計，若核驗一體機進水，會影響機柜內環境濕度，有可能對設備造成損壞。因此，在核驗一體機底部采用導流設計，如有雨水經開放的通風窗進入機柜內部，可通過機柜底部的導流槽流出，保證機柜內無任何積水現象；第三，由于使用環境的特殊性，為核驗一體機專門設計了具有防刀刺、防紫外線和防水作用的防護罩，在特殊情況下對設備起到保護作用。經測試，核驗一體機的外殼防護等級達到了IP55標準。

2.3 溫度調節設計

由于戶外工作環境惡劣，冬季雨雪天氣溫度低至－20℃，夏季高溫可達40℃、地表溫度更高達60℃，為保證一體機正常工作，必須在機柜內加裝溫控系統，實時調節一體機內部溫度，保證滿足各功能模塊的工作溫度要求。

首先，在設備內部集成一套溫度控制系統。該溫控系統由溫度控制器、加熱器和散熱風扇組成。溫控器設有高溫、低溫2個控制點，該控制點的設定取決于各功能模塊中最嚴苛的工作溫度要求，因此將工作溫度設置為0～45℃。當機柜內部溫度低于0℃時，加熱器啟動工作，對機柜內環境進行加熱，當內部溫度加熱到5℃后，加熱器自動切斷；當機柜內部溫度高于45℃時，散熱風扇開始運轉，強制通風降溫，當內部溫度降低到40℃后，風扇停止運轉。這套溫控系統可保證機柜的環境溫度維持在設置的工作溫度范圍內，從而保證核驗一體機的正常工作狀態。其次，為配合溫控系統工作，在設備內部緊貼外壁處，附著10mm厚的保溫層，最大程度保障機柜內的工作溫度。

經摸底測試，在－10～50℃環境下，核驗一體機功能正常。溫控系統電路接線圖如圖1所示。

圖1 溫控系統電路接線圖

3 人性化設計

戶外核驗一體機是面向大眾的應用型設備，友好、簡單、直觀的使用操作體驗對于使用者是十分重要的。

為最大程度便于用戶使用，在核驗一體機表面，將二代證閱讀功能區和護照閱讀功能區分開，并用絲印注明各功能區信息，使用戶在實際操作使用時對各功能區作用一目了然，大大提高了核驗一體機的使用便利性。更人性化的設計體現在將票據核驗功能模塊設計在了機身的內側，并調試了條碼閱讀器的閱讀距離，在實際使用過程中，用戶只需將票面條碼區貼到機身，即可對票據信息進行核驗，解決了用戶不易掌握條碼識讀位置的問題。同時，核驗一體機設計有燈光提示區，該區域設計鮮明醒目，用于顯示核驗結果：當身份及票據信息核驗通過時，燈光提示區顯示綠色常亮箭頭；當身份及票據核驗不通過時，燈光提示區顯示紅色閃爍叉，同時伴有語音提示，用以提醒工作人員進行人工核驗。這樣就緩解了現場工作人員的壓力，又提高了通行速度。

4 結語

目前，該核驗一體機已交付用戶處使用15個月。經用戶現場實際使用驗證，戶外核驗一體機的功能滿足設計要求，在戶外環境運行安全可靠。該戶外核驗一體機的投入使用，不僅降低了現場工作人員的工作強度和工作壓力，還大大提高了場館人員核驗的工作效率。進而，工作人員可通過后臺系統，對進入場館的人員信息進行管理和分析，推進了場館管理和應用的電子化進程。以往，人工核驗無法對個人信息進行甄別，最多只能維持一下現場秩序。如今，戶外核驗一體機為監管重復進館、使用他人身份信息或票據信息進館和破壞現場秩序等不當行為提供了有力的技術保障。

我所研制的戶外核驗一體機經前期的開發測試、現場試運行到最終的用戶投入使用，一切進程均得到了用戶方的一致認可。