正如列车将人类输送到各个地点一样,物联网(IoT)也可为铁路部门传送实时列车信息,从而提高安全性、效率和顾客满意度。 部分物联网的基本轨道车辆应用(图 1)包括: 

  • 积极列车控制(PTC)系统:PTC 是一种以通讯为基础,用于监控车辆状态的系统,它使用 GPS 估计位置及射频数据连接进行沿线调度办公室、道口及铁路工作人员间的通讯。 PTC 有助于防止列车撞车事件并保证列车遵守速度限制和临时减速命令。
  • 乘客信息系统:乘客信息系统保障通勤或长途列车上的乘客了解列车停靠站点、时间表及列车变更信息。 该系统还提供列车互联网服务、天气预报、新闻和娱乐。
  • 网络摄像机(NVRs):NVRs 用于实时安全和监控,它可以监控单个车辆、轨道状况和部件磨损。

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图 1:随着物联网(IoT)的增长,物联网解决方案在许多方面提高了交通系统的效率和安全性。

为帮助开发人员开展物联网解决方案,Kontron 公司最近推出了两种运输系统专用计算机—TRACe B304-TR 铁路计算机和TRACe V304-TR 网络摄像机。 这两种计算机安装在相同的符合 IP54 标准的无风扇机壳(图 2)中,处理器、存储、I/O 和电源模块可更换、设计灵活、保证了长期支持。

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图 2:Kontron TRACe 计算机尺寸为 246X 72 X138 mm(LxHxD)功能强大、外观紧凑。

两种 Kontron 计算机共同特点如下:

  • 可升级 COM Express* 模块,配备了低功率、四核英特尔® Atom™ 处理器 E3845;2 GB DDR3 ECC及 8 GB SLC 闪存。
  • 前板配备 EN 50155认证 I/O接口(以太网、USB、串行端口、音频和数字 I/O)
  • 后板配备维护接口(显示端口、USB、以太网)。
  • 健康管理,持续独立监控。
  • 符合IP 54标准的无风扇机壳,全方位防尘防水。
  • EN50155 级 Tx (-40°C 至 +70°C/10 min @ +85°C)。
  • 宽量程电源(从 24 VDC 到 110 VDC)。
  • 预装 Linux OS。

Kontron TRACe B304-TR 铁路计算机
Kontron TRACe B304-TR 的设计采用了多配置扩展及微型串行总线*(PICe)插槽,方便定制,有助于集成商达到应用特定要求。 其前板上除了配备操作接口之外,还包括用于其他接口的选配板,如 MVB、CAN Layer2、CAN Open 和 Profibus。 其后板上安装了维护接口,并有一个保留区,提供 6 个预制孔,用于路由 I/O 信号的可选微型 PCIe 卡(GSM、GPSR、3G、LTE、4G、GPS、Wi-Fi*、蓝牙*)。 Kontron TRACe B304-TR 还支持双SIM 并提供了一个 2 x 2.5 '' SATA 磁盘连接。 为了更方便易用,还提供了一个可拔取的SSD/HDD托盘选项。

Kontron TRACe V304-TR NVR
Kontron NVR 解决方案可以记录 16个 IP 视频流。 配备了一个预安装的内置 256 GB SSD用于数据存储,可立即应用于任何车辆IP 视频监控应用中。 该装置后板上安装了一个可拆卸托盘,可增加高达 2TB 的可选 SSD/HDD 存储。 该装置具备 RAID 0/RAID 1 功能,提供数据性能和可靠性选择。 Kontron TRACe V304-TR 设备配备了双频段 802.1 1n 2T2R 及802.11 a/b/g Wi-Fi* 接入点和客户端模式,以及 300 兆位/秒(Mbps)带宽、2 个可选后部天线 SMA 接口及重要的64/128位 WEP、WPA、WPA2 和 802.1 x 安全性。

健康管理功能

Kontron TRACe 平台以系统健康监测传感器和微控制器为基础,集成了综合健康管理能力。 智能启动内置测试(PBIT)解决方案提供了一套模块化及可扩展的统一测试程序,以评估健康状态及整个系统配置。 它会监视主板和箱内环境温度、电压、电流,甚至可管理主要组件的关键产品数据(P/N、S/N、EC lvL 等等)。

该健康管理中间件可报告、记录并传输任何不符合规范的参数和/或启动及操作故障。

计算机中的健康管理资源独立于主 CPU,能增强安全性并提高诊断和维护性能。 该系统使操作员可监控整个车辆,以提前维护、减少周转时间并提高了可用性。

针对轨道运输设计的处理器

为设计满足上述应用需求的平台,Kontron需要一种可以在严格条件下可靠安全操作并且提高有效执行、快速数据通量、良好图形性能和多重 I/0 选项的处理器。 Kontron选择了英特尔Atom处理器 E3845。

英特尔Atom处理器 E3845 以英特尔微架构和业内顶尖 22nm 处理技术为基础,其处理性能是英特尔®Atom™ 处理器 N2000/D2000系列的三倍以上。 其通用型芯片采用四核、1.91GHz 设计,可在一个仅 10w 的热封套中执行,小尺寸、无噪音散热设计,具备高级功能。

该设备为可靠性和安全性提供了强大的支持。 其工业温度范围(-40° C 至 110° C)适用于在寒冷及炎热条件中操作。 纠错码(ECC)内存支持可确保数据的完整性。

三种安全增强提供重要安全保护:

  • 安全启动确保系统在已知、验证的状况下启动。
  • 英特尔®虚拟化技术(英特尔®VT)可使开发人员从敏感性低的应用中分离重要操作。
  • 英特尔®高级加密标准新指令集(英特尔® AES-NS)加速数据加密和解密,为其他任务保留更多的计算性能。

英特尔® Atom™处理器 E 3800 产品系列使用英特尔® Core™处理器中首先引进的英特尔®HD 显卡。 这种芯片图形引擎保证了H.264/AVC、VC1/WMV9、 MPEG2、 MVC、 VP8、 和 MJPEG 编码及解码的全部硬件加速。 该处理器的四核设计具备大量分析多视频流的净空和性能,以进行局部视频分析。

全速前进

上述两个 TRACe 平台仅仅是一个开始。 Kontron 的 TRACe 产品系列发展蓝图中还即将推出一个列车控制及管理系统配置,可以直接访问前板的多车辆总线(MVB)接口并支持国际 IEC 61375 列车通讯网络(TCN)标准。 另外,该公司还将推出一种网关产品,可为乘客信息娱乐应用提供高 Wi-Fi 连通性,并支持其他车辆总线,例如Profibus及CAN/CANOpen。 我们将会在轨道车辆上见到更多的 Kontron 产品。

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Kontron是英特尔®物联网解决方案联盟的Premier级成员。

Mark Scantlebury

流动记者(英特尔订约人),英特尔®物联网解决方案联盟

Embedded Innovator杂志副主编