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智慧城市智慧城市:公共交通「無感支付」系統,在當今公共交通中,乘客在乘坐公交車時主要採用刷卡、投幣和二維碼支付三種付費方式,公交卡易掉易損壞,投幣支付每次需找零錢,極不方便,而在掃碼支付過程中,乘客不易站穩,存在安全隱患,由於以上三種支付方式均具有一定缺陷,且支付過程均需要一定時間,易造成乘車堵塞,所以本團隊設計並實現了一種公共交通「無感支付」系統,用戶在上車時只需打開 WiFi,在車門處進行人臉識別,就可以實現自動扣費,節省了用戶手動支付的時間,提高了公共交通運營過程的流暢度。
在本系統中,乘客通過 APP 上傳個人信息,包括人臉照片和手機 MAC 地址;當乘客進入公交站等車時,公交站的 WiFi 探針,提前採集位於公交車站的乘客的MAC 地址,然後通過LoRa 組網將 MAC 數據發送給即將到達的公交車,公交車在到站前,通過 Cat.1 通信技術,從雲服務器下載該 MAC 數據對應乘客的人像數據,完成第一重驗證;當公交車到站,乘客上車,乘客進入車內探針規定的探測範圍時,
WiFi 探針開始採集乘客手機的 MAC 地址,與數據庫[1]中的MAC 地址進行對此,當匹配成功時,確認乘客身份,完成第二重驗證;當乘客到達車內攝像頭採集乘客人臉數據的位置時,系統對乘客進行人臉識別,識別成功即完成第三重驗證,當識別失敗時,
用戶先上車,然後打開手機 APP,利用手機的前置攝像頭手動進行人臉識別,識別成功也可完成第三重驗證;當乘客完成以上的三重驗證時,系統進行扣費,雲平台同步更新乘客賬戶餘額的數據。
本團隊設計的公共交通「無感支付」系統,通過Cat.1 通信技術,在公交車高速移動中,實現了穩定的數據傳輸;通過LoRa 的透明廣播模式,搭建了公交車與公交站的遠程組網通信,對系統的「無感支付」功能起到了加速作用;通過MAC 地址匹配和人臉識別技術的三重驗證,在保障「無感支付」高準確率的前提下,實現公交支付速度的提升。本系統打破傳統公交支付方式的束縛,解放雙手,提高了「智慧城市」 的舒適度,具有廣闊的發展前景。
目錄
案例背景
隨着我國經濟社會的快速發展,許多城市尤其是一線和二線城市中私家車的數量劇增,導致路面擁堵,因此越來越多的人選擇乘坐公交車,乘坐公交車安全係數高,且低碳環保成本較低,可以有效避開交通堵塞。
在現有的技術中,乘客在乘坐公交車時主要採用刷卡和投幣兩種付費方式,公交卡容易掉,且容易損壞,從錢包里取卡的時候也容易造成錢包里的其它錢或卡的丟失,造成乘客的財產損失;採用投幣也不方便,需要每次尋找零錢,且用戶在掏錢的過程中容易被小偷偷取財物,存在安全隱患。隨着支付寶的發展,現在也推出了掃碼付錢
的公交支付方式,但由於掃碼需d 要時間,很容易造成乘車堵塞,而且在掃碼過程中,乘客不易站穩,存在安全隱患。以上三種公交支付方式,都需要乘客主動操作,沒有做到真正的方便快捷。
本作品利用人臉識別+探針確認的支付方式,實現人臉識別支付,乘客只需要正常上車,不用刷卡也不需要掏出手機,沒有任何主動操作,便可完成整個認證和支付的過程。本作品打破了傳統公交支付方式的束縛,解放乘客雙手,提高了「智慧城市」 的舒適度。
設計方案
3.1基於WiFi探針技術的MAC地址匹配功能
乘客在註冊時,需上傳用戶手機的 MAC 地址,完善個人信息;在公交車站以及公交車上都安裝了 WiFi 探針,公交站的 WiFi 探針,提前採集位於公交車站的乘客的MAC 地址,然後將MAC 數據發送給即將到達的公交車,公交車在到站前,從雲服務器下載該MAC 數據對應乘客的人像數據;當公交車到站,乘客上車,乘客進入車內探針規定的探測範圍時,WiFi 探針開始採集乘客手機的MAC 地址,與數據庫中的MAC 地址進行對此,當匹配成功時,確認乘客身份。
3.2人臉識別功能
用戶在註冊時,需上傳用戶的人臉照片,完善個人信息;當乘客到達車內攝像頭
採集乘客人臉數據的位置時,系統對乘客進行人臉識別,識別成功,即可完成「無感
支付」,當識別失敗時,用戶先上車,然後打開手機 APP,利用手機的前置攝像頭手動進行人臉識別,識別成功也可完成「無感支付」。
3.3基於LoRa組網的遠程通信功能
公交站將採集到的用戶 MAC 地址,通過LoRa 廣播傳輸將數據發送給每一輛即將到達的公交車,LoRa 具有 5 公里的通信距離,因此,公交車可以在到站前 5 分鐘得到公交站的乘客MAC[2] 數據。
3.4基於Cat.1的數據傳輸功能
公交車上安裝了Cat.1 模組,採用 Cat.1 技術與雲平台進行數據傳輸,Cat.1 技術具有較好的移動性,支持100KM/H 以上的移動速度,因此,公交車在高速移動中,可以實現數據的穩定傳輸。
技術方案
4.1物聯網技術架構
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,也是「信息化」時代的重要發展階段。物聯網是指通過各種信息傳感設備,實時採集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息,與互聯網相結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人,所有的物品與網絡的連接,方便識別、管理和控制。我們團隊設計的的公共
交通」無感支付」系統涉及到 WIFI 探針、攝像頭、LoRa、LTECat.1、樹莓派[1-2]。物聯網技術架構主要有感知層技術、傳輸層技術、控制層技術、軟件開發技術、雲應用、數據挖掘和可視化應用等。在設計研發時,應準確合理地利用各項技術。
4.1.1 感知層技術
感知層是獲取物體的信息的層級。我們設計的此公共交通」無感支付」系統,感知層主要包含WiFi 探針和攝像頭。
4.1.2 傳輸層技術
物聯網傳輸層分為有線通信傳輸層和無線通信傳輸層。我們團隊設計的此公共交通」無感支付」系統使用的技術為LoRa 和LTE Cat.1 技術。
4.1.3 控制層技術
此公共交通」無感支付」系統的主控模塊採用 Raspberry Pi 3B,實物圖見圖 4-8。樹莓派(Raspberry PI)是一個採用 ARM 架構的開放式嵌入式系統,外形小巧,卻具有強大的系統功能和接口資源。它是以 ARM11 處理器為核心的單板計算機,擁有256MB、512MB 甚至1G 的內存,具有USB 接口、快速以太網接口、SD 插槽、HDMI輸出接口。樹莓派小巧玲瓏,能提供 1080p 全高清影像輸出。在搭載基於 ARM 的Debian 和Arch 等Linux 的發行版後,便可使用大量現有的軟件庫,使用大量的開源軟件,也便於實行開發擴展。
參考文獻
- ↑ 數據庫發展史 ,搜狐,2019-07-12
- ↑ 別人 Mac 更好用的秘密,在這篇 macOS 入門手冊里丨有用功,搜狐,2023-01-07