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(shè)備都朝著功能模塊化、集成化、一體化方向發(fā)展，一體機產(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)。

該戶外核驗一體機是我所為某業(yè)務(wù)單位定制的一款高集成化產(chǎn)品，用于對特定群體進行身份及票據(jù)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(huán)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(tǒng)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(jù)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(jù)驗證是通過條碼閱讀器對票據(jù)上的條形碼進行識讀，然后將身份信息和票據(jù)信息通過后臺系統(tǒng)進行核驗，并通過燈光提示區(qū)對核驗結(jié)果進行顯示。

2 戶外核驗一體機應(yīng)用設(shè)計

首先，核驗一體機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、工作可靠性及運行穩(wěn)定性是考量系統(tǒng)設(shè)計是否成功的重要標(biāo)準(zhǔn)。其次，在保證設(shè)備功能正常、性能穩(wěn)定的前提下，進行簡便直觀的人性化設(shè)計，不僅便于現(xiàn)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(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，對于防雷擊、防漏電等用電安全問題應(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)境會出現(xiàn)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(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，其外殼對防塵、防水性能也有較高要求，外殼的設(shè)計、表面的涂料都應(yīng)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(guān)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(huán)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(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(tǒng)，保證機柜內(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

該核驗一體機露天戶外使用，在進行身份及票據(jù)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(shè)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(nèi)設(shè)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(shè)備外殼采用多點接地，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一體機設(shè)備不受侵害；第三，設(shè)備供電系統(tǒng)經(jīng)過特殊設(shè)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(tǒng)將主動斷開電源，避免大電流對電氣設(shè)備造成損壞；第四，設(shè)備機柜內(nèi)裝有熔斷器，保證機柜內(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(shè)備的使用安全。

2.2 防雨防塵設(shè)計

戶外環(huán)境氣候多變，風(fēng)沙、暴雨、雨雪等惡劣天氣時有發(fā)生。因此，核驗一體機的外殼防護設(shè)計必須達(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，路面會有積水情況，因此在設(shè)計之初就保證機柜內(nèi)200mm位置以下無任何電氣設(shè)備，這樣，即使在200mm水深情況下，核驗一體機內(nèi)部電氣設(shè)備也不受影響；其次，核驗一體機并非密閉設(shè)計，若核驗一體機進水，會影響機柜內(nèi)環(huán)境濕度，有可能對設(shè)備造成損壞。因此，在核驗一體機底部采用導(dǎo)流設(shè)計，如有雨水經(jīng)開放的通風(fēng)窗進入機柜內(nèi)部，可通過機柜底部的導(dǎo)流槽流出，保證機柜內(nèi)無任何積水現(xiàn)象；第三，由于使用環(huán)境的特殊性，為核驗一體機專門設(shè)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(shè)備起到保護作用。經(jīng)測試，核驗一體機的外殼防護等級達(dá)到了IP55標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 溫度調(diào)節(jié)設(shè)計

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℃，為保證一體機正常工作，必須在機柜內(nèi)加裝溫控系統(tǒng)，實時調(diào)節(jié)一體機內(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個控制點，該控制點的設(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)機柜內(nèi)部溫度低于0℃時，加熱器啟動工作，對機柜內(nèi)環(huán)境進行加熱，當(dāng)內(nèi)部溫度加熱到5℃后，加熱器自動切斷；當(dāng)機柜內(nèi)部溫度高于45℃時，散熱風(fēng)扇開始運轉(zhuǎn)，強制通風(fēng)降溫，當(dāng)內(nèi)部溫度降低到40℃后，風(fēng)扇停止運轉(zhuǎn)。這套溫控系統(tǒng)可保證機柜的環(huán)境溫度維持在設(shè)置的工作溫度范圍內(nèi)，從而保證核驗一體機的正常工作狀態(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，最大程度保障機柜內(nèi)的工作溫度。

經(jīng)摸底測試，在－10～50℃環(huán)境下，核驗一體機功能正常。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

戶外核驗一體機是面向大眾的應(yīng)用型設(shè)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(qū)和護照閱讀功能區(qū)分開，并用絲印注明各功能區(qū)信息，使用戶在實際操作使用時對各功能區(qū)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(shè)計體現(xiàn)在將票據(jù)核驗功能模塊設(shè)計在了機身的內(nèi)側(cè)，并調(diào)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(qū)貼到機身，即可對票據(jù)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(shè)計有燈光提示區(qū)，該區(qū)域設(shè)計鮮明醒目，用于顯示核驗結(jié)果：當(dāng)身份及票據(jù)信息核驗通過時，燈光提示區(qū)顯示綠色常亮箭頭；當(dāng)身份及票據(jù)核驗不通過時，燈光提示區(qū)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(xiàn)場工作人員的壓力，又提高了通行速度。

4 結(jié)語

目前，該核驗一體機已交付用戶處使用15個月。經(jīng)用戶現(xiàn)場實際使用驗證，戶外核驗一體機的功能滿足設(shè)計要求，在戶外環(huán)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(xiàn)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(tǒng)，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(yīng)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(xiàn)場秩序。如今，戶外核驗一體機為監(jiān)管重復(fù)進館、使用他人身份信息或票據(jù)信息進館和破壞現(xiàn)場秩序等不當(dāng)行為提供了有力的技術(shù)保障。

我所研制的戶外核驗一體機經(jīng)前期的開發(fā)測試、現(xiàn)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(rèn)可。