x86+FPGA+AI：地铁全线刷脸过闸，地铁智慧票务系统专用计算机
引言
随着城市轨道交通的快速发展，乘客对出行效率和健康安全的要求也在不断提升。近期，成都地铁在全线网车站上线了“智慧票务”系统，实现了全通道无接触式的“戴口罩刷脸乘车”。本文将围绕该系统的技术实现展开，介绍其在票务管理、人工智能与嵌入式计算平台方面的创新点，并重点解析支撑系统运行的高性能工业计算机硬件方案，帮助读者了解从前端摄像头到后端服务器的完整技术链路。
1. 地铁票务系统的创新发展
票务管理系统，是城轨建设的重要组成之一，是利用电子技术、自动控制技术、无线传输技术、计算机网络技术等，通过自动售票机、智能通行闸等终端设备与电子售检票系统、结算系统的无缝对接，从而实现计算机网络售票、检票管理，数据实时统计分析等智能化功能。随着互联网、人工智能等先进技术在城轨建设项目的深度融合应用，票务管理系统也开始了智能化转型升级，此次成都地铁上线的“智慧票务”系统便是其中代表。
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据了解，成都地铁此次上线的“智慧票务”系统引入了人脸识别、物联网、嵌入式（计算机）技术等，不仅支持戴口罩识别，还能在乘客进出通行闸时，根据采集到的视频流中的图像进行乘客前后顺序判别，从而防止附近的人“蹭脸”或闸门误用。另外，电子售检票系统与自动售票机、智能通行闸等互联互通，在乘客使用“刷脸”功能时，如若出现账户异常或验证失败可实时监测并提醒，确保刷脸乘客的时效性、准确性和安全性。
认为，成都地铁“智慧票务”系统的落地，是当代城轨交通数智化建设的趋势性应用之一。而“智慧票务”系统的稳定运行及多功能扩展，离不开高品质、高性能嵌入式计算机的硬件平台支撑。
2. 系统整体架构与 AI 流程
2.1 前端采集
- 摄像头模块：采用支持 1080p/4K 超高清图像采集的工业摄像头，配备红外补光灯以保证低光环境下的人脸可见。
- 口罩检测：在图像进入人脸比对前，先通过轻量级卷积网络（如 MobileNet‑V2）判断乘客是否佩戴口罩，若检测到口罩则启用专门的口罩人脸特征提取模型。
2.2 边缘计算
- 计算平台：基于 Intel、NXP、Rockchip 等多种 CPU 架构的工业板卡，提供从 x86 到 ARM 的多样化算力。
- 加速引擎：板卡内置硬件视频编解码（H.264/H.265）以及可选的 FPGA/AI 加速核，能够在 30fps 以上实时完成图像预处理、特征提取和比对。
- 顺序判别：利用帧间目标追踪（如 SORT）结合时间戳，对进入闸机的乘客进行前后顺序排序，防止“蹭脸”行为。
2.3 后端服务
- 票务中心：与电子售检票系统、结算系统进行统一身份验证，支持账户异常实时推送。
- 数据分析：所有刷脸日志通过 MQTT/HTTPS 上报至云平台，进行大数据统计与行为分析，为运营决策提供依据。
3. “智慧票务”系统产品方案
基于此，信迈作为国内行业专用计算机知名企业，在紧跟当代城轨交通数智化建设的道路上坚持创新，打造了基于 Intel 平台、NXP 平台、Rockchip 平台等的计算机板卡、准系统/整机、工业平板电脑等计算机硬件，可无缝集成于地铁“智慧票务”系统中。
可提供地铁“智慧票务”系统用多样化计算机板卡方案，包括人脸识别摄像头模块、3.5寸主板、Mini‑ITX 主板等。产品尺寸小巧，集成超高清图像/视频编解码引擎；支持 HDMI+MIPI 等接口接口，支持高分辨率；支持千兆以太网/WiFi/3G/4G网络，提供丰富串口、USB、GPIO、 LED 、Mini‑PCIe 扩展接口等 I/O 功能接口，支持 Headphone+MIC‑IN 音频接口，支持 5W AMP；支持看门狗功能，支持 Android、Linux 系统。
**信迈可提供地铁“智慧票务”系统用准系统/整机的生产定制。**产品可搭载多样化计算机板卡；集成高效处理内核，算力强大；板载内存，支持 SATA 高速存储；多串口、多网口设计，可满足多种外设接入所需；支持看门狗功能，支持 Windows 10, Linux 操作系统，兼具高稳定性和高扩展性；严格按照工业级标准打造，低功耗、高可靠；支持桌面/壁挂/嵌入式安装，易使用、易维护。
除此之外，还可以提供地铁智能通行闸专用工业平板电脑的生产定制，包括增加硬件设备、增加接口、根据客户定制各种外观结构以及屏幕尺寸（10”、12”、15”、17”、19”···）等。
4. 关键硬件特性详解
| 特性 | 说明 | 价值 |
|---|---|---|
| 超高清图像/视频编解码引擎 | 支持 H.264、H.265 硬件加速，MIPI/HDMI 双路输入 | 减轻 CPU 负担，保证人脸识别的实时性 |
| 多模网络 | 千兆以太网、Wi‑Fi、3G/4G LTE | 灵活部署在有线或无线环境，满足地铁地下复杂网络 |
| 丰富 I/O | 串口、USB、GPIO、Mini‑PCIe、LED、音频 | 可直接对接闸机控制器、门禁继电器、报警装置 |
| 看门狗功能 | 硬件看门狗定时复位 | 防止软件死锁导致的系统停机，提升可靠性 |
| 工业级认证 | 通过 IEC 60601、EN 50155 等标准 | 确保在高温、低温、振动等恶劣环境下长期运行 |
| 系统兼容 | 支持 Android、Linux、Windows 10 | 满足不同开发团队的生态需求，便于迁移与维护 |
5. 部署与运维要点
- 环境预检查：在闸机机柜内进行温湿度、EMI 检测，确保硬件工作在额定范围。
- 固件与驱动统一管理：建议使用 OTA（Over‑The‑Air）方式统一推送驱动与 AI 模型更新，避免现场手动升级导致版本不一致。
- 看门狗与冗余：在关键任务进程（人脸检测、顺序判别）上层叠加软件看门狗，同时硬件看门狗保持最低 30 秒复位间隔，以实现双重保障。
- 日志与监控：通过 syslog、Prometheus Exporter 将关键指标（CPU、GPU 利用率、网络丢包率）实时上报至运维平台，便于快速定位异常。
- 安全防护：所有人脸图像在本地完成特征提取后即删除原始帧，传输至后端仅携带加密的特征向量，符合 GDPR 与国内个人信息保护法规的要求。
6. 结语
成都地铁的“智慧票务”系统通过人脸识别、口罩检测以及顺序判别等 AI 技术，实现了在疫情期间的安全、无接触通行，同时提升了乘客的通行效率。系统的可靠运行离不开信迈提供的高性能工业计算平台——从支持多种 CPU 架构的板卡到可定制的整机方案，都为地铁运营方提供了灵活、可扩展且符合工业标准的硬件支撑。未来，随着更多 AI 算法的落地和边缘计算能力的提升，类似的智慧票务解决方案将在更多城市的轨道交通中得到推广，为公共出行带来更智能、更安全的体验。