智能公交支付服务系统的研究

符庆伟，谭北海

（广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006）

智能公交支付服务系统的研究

符庆伟，谭北海

（广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006）

文章提出了一种智能公交支付系统的框架以及应用场景，结合了现有的科学技术研究，为乘客提供公交卡空中充值，使乘客享受便捷、安全的公交支付服务；为乘客提供公交卡实名制认证和消费资金池，让乘客方便管理公交卡，摆脱公交卡遗失、余额无法找回等困扰，为乘客打造优质的出行服务体验。

智能公交；空中充值；支付服务

1　概述

目前，政府提倡“互联网+”这个概念，“互联网+公交卡”势在必行。自公共交通一卡通发起以来，发卡量已达7.8亿张，现在一卡通城市已有400余个，互通城市已有72个，使用范围覆盖了公交、地铁、出租汽车等多种交通运输方式，应用功能扩展到小额消费支付领域［1-2］。

近几年，国内城市交通的快速发展，乘坐公共交通是绿色出行，也是解决城市拥堵的最好手段之一，我国各大城市都非常重视公共交通的建设与发展［3］。因此，公交车是成为现代都市最重要的公共交通方式之一，其公交支付方式主要以城市公交卡为主。

随着公交卡的应用，其充值问题成为制约公交卡发展的最大瓶颈，线下充值网点规模小盈利少，难以达到满意的服务质量［4］；另外，目前使用的公交卡一般不记名、不挂失，一旦公交卡遗失其卡内余额将不能找回，虽然有些城市推行的公交卡实行实名制，丢失后其余额可以找回，但是办理周期长、手续繁琐。

另外，科技快速发展，智能穿戴已经进入人们生活中。目前，应用于公共交通领域的智能穿戴手环已经表示受到了人们喜爱，该手环可以为用户提供刷公交、地铁等公共交通的消费结算。但是，现有的智能穿戴手环支持“空中充值”的并不多，同样给用户带来线下充值的困扰。因此急需建立一套科学性、完整性的公交支付服务系统来解决这些问题［5-6］。

本文基于当前的技术现状以及存在的不足，进行了如下创新。

1.1 公交支付“集体账户”

针对公交卡实名制欠缺，损失财产不可挽回的问题，通过与公交运营商合作，实现一种以“集体”为中心通过向公交运营商提交用户合法信息，包括用户身份证信息、手机号码等有效信息，在线开通一个“集体账户”，在其集体账户下可绑定多个公交子账户，并且该账户为其下绑定的公交子账户提供一个公共消费资金池，做到了一个账户管理多个公交子账户，可及时对存在问题的公交子账户进行充值、挂失和注销等操作，从而保证财产安全。

1.2 智能联网创新

针对公交卡线下充值系统不完善的问题，本文通过将公交卡与智能穿戴终端相结合，组成一种具备联网功能的智能穿戴手环，该公交手环应用现有的科学技术，其功能除了传统公交卡的支付功能外，可以通过联网与系统进行数据传输，实现“空中充值”，从而扩展了充值的渠道，给用户提供一种方便、快捷、安全的充值模式。

2　智能公交支付服务系统

本系统由：智能公交手环、车载设备、公交中心云服务器和移动终端应用软件4个主功能模块组成，如图1所示。

图1 智能公交支付服务系统功能模块

系统工作过程描述如下：

乘客持智能公交手环上车，公交刷卡机识别智能公交手环信息，并验证其是否有效，其验证结果决定乘客是否可以上车；公交刷卡机将智能公交手环的数据信息发送到本地车载服务器；车载服务器实时将数据上传到公交中心云服务系统；公交中心云服务器对接收的用户数据信息存储以及消息转发等。

3　智能公交支付服务系统主要模块介绍

智能公交支付服务系统各功能模块介绍如下。

3.1 智能公交手环

本系统的智能公交手环具有传统公交卡的刷卡功能，还具备联网功能。智能公交手环实行实名制认证，其信息通过移动终端应用绑定在某一集体账户之下，共享集体账户提供的消费资金池；其功能用于乘客上车刷卡、充值及存储数据［7］。智能公交手环包括数据存储模块、显示模块以及无线传输模块，其中数据存储模块用于存储余额、消费记录、账户信息；显示模块用于数据信息的显示，提高用户体验；无线传输模块用于与公交中心云服务器以及系统移动终端应用软件APP连接，进行数据传输和更新。

3.2 车载设备

本系统的车载设备由公交刷卡机和车载服务器组成，其中公交刷卡机主要功能是验证和更新智能公交手环的信息，并将数据上传至车载服务器；车载服务器主要功能是接收公交刷卡机上传的数据，并向公交中心云服务器发送智能公交手环刷卡数据。公交刷卡机获取乘客智能设备的信息后，判定是否为有效的智能公交手环，若为有效，公交刷卡机对其更新数据，同时车载服务器将乘客乘车数据实时上传公交中心云服务器，否则提示乘客不能使用该卡乘车［8-9］。

3.3 公交云服务器

本系统的公交中心云服务器主要用于对乘客数据信息存储、记录查询以及消息转发等。公交中心云服务系统获取公交车车载服务器上传数据，并对数据信息存储以及推送消息到App软件，通知智能公交卡对应的子账户在何时乘坐了哪辆公交车等出行信息，方便及时掌握各公交子账户动态［10］。

3.4 移动终端应用软件

移动终端App是一种基于移动终端并应用于公交支付服务系统的一款客户端软件。移动终端应用软件主要用于用户提交集体账户信息以及绑定子账户信息。

乘客首先下载系统定制App软件，并以集体为中心向公交云服务器提交集体用户信息，其中需要提交的信息包括用户身份证信息、手机号码等有效信息，然后公交云服务器实时认证其用户信息，并向用户App发送验证信息；当验证通过之后，用户将获得一个有效的集体账户ID，并且可设置密码，用于用户以后在App上登录。

乘客使用注册账户ID和密码登录App软件，可将办理的智能公交手环绑定在此集体账户下，一个账户可绑定多个智能公交手环，并可对各公交手环进行充值、信息查询等。实现一个账户管理多个子账户，安全可靠并方便挂失、注销等操作，达到高效、便捷的效果，提高用户体验。

4　智能公交支付服务系统的应用场景

智能公交支付服务系统应用场景如图2所示。

图2 系统应用场景图

（1）用户通过下载系统定制App应用，并向系统申请注册集体账户，与此同时，账户验证通过之后，用户获得集体账户ID，用于登录App应用，并且为其集体账户开通一个消费资金池。

（2）用户使用注册的账户ID和密码登录App软件，绑定集体其他成员的智能公交手环，同时，可对各智能公交手环进行实时余额查看，以及对余额不足的智能公交手环及时充值等管理；移动终端App软件可以给系统公共消费资金池在线充值，也可对智能公交手环充值，当智能公交手环不足一定数目时，系统自动从公共消费资金池中给该智能公交手环充值；

（3）智能公交手环获取消费金额有以下几种方式：a.蓝牙或NFC与系统App软件连接，直接通过App软件给智能公交手环充值；b.系统App远程给智能公交手环充值［11-13］，上述的两种充值方式均与公交中心云服务器连接，进行数据更新。

乘客持卡上车，公交车上的刷卡机将自动获取的乘客智能公交手环的信息，并判定是否为有效，若为有效，允许上车，并且公交刷卡机扣除智能公交手环此次乘车所需的费用，与此同时，车载服务器将乘客乘车数据实时上传公交中心云服务器；公交中心云服务器获取公交车载服务器上传数据，并对数据信息存储以及推送消息到App软件，通知智能公交手环对应的乘客乘坐公交车的上车时间、消费金额、公交车牌号等出行信息，给用户一个安全出行的反馈，提高安全出行指数；为了让系统流程简单化，其系统功能流程图如图3所示。

图3 系统功能流程图

5　智能公交支付服务系统的发展前景

本系统将公交手环联网并与交通运输系统相结合，实现一种基于智能公交手环的公交支付服务系统，与现有技术相比，具有如下优点和有益效果。

系统很好地解决了现有技术的不足，针对公交卡的非实名制、充值手续繁琐、公交卡遗失之后卡内余额不能找回以及获取不到出行动态等一系列的问题，系统中使用实名认证的智能公交手环，通过系统的移动终端应用软件绑定在集体账户下，就可实时查询每个智能公交手环的余额，并能对其有效管理；更方便、更快捷地为智能公交手环充值、挂失和注销等操作。另外，系统获取乘客出行动态后，及时将信息推送到移动终端应用软件，能实时了解各子账户乘坐公共交通的出行信息，真正意义上做到了安全出行，大大减少各方面的担忧，给乘客出行带来了极大的便利，并为公共交通行业的发展提供了有利条件。

6　结语

在“互联网+”的推动下，智慧出行时代向我们走来，智能手环成了生活中的便携工具，为了更好地满足用户出行的需求，本文提出了一套基于集体账户之下，能为多个智能公交手环提供公共消费资金池，实时对各手环远程充值、挂失和注销等有效管理，实时掌握用户的出行动态，更高效、更便利、更灵活、更全面地改变我们的生活。

［1］赵法彬.乘坐公交，刷手机付费［J］.数字通信世界，2014（12）：72-73.

［2］谢振东，曾烨，龚惠琴.我国公共交通一卡通发展现状、趋势及挑战［J］.金卡工程，2015（4）：19-21 .

［3］李小奎.都都宝城市一卡通网上充值业务模式及市场推广分析［J］.电脑知识与技术，2014（17）：4169-4172.

［4］林姗.福州公交卡充值_有点难［N］.福州：福建日报，2015-06-01（5）.

［5］杨慧波.O2O中的移动支付模式［J］.中国科技信息，2015（22）：103-104.

［6］杜峰.移动支付融入可穿戴设备或实现双赢［N］.通信信息报，2015-04-15（B1）.

［7］张尚姝.手环支付：“一环通”媲美“一卡通”［N］.消费日报，2015-02-05（A1）.

［8］张旭.城市公交卡充值终端监控系统的设计与研究［J］.中小企业管理与科技，2015（8）：286-287.

［9］魏中振，张松，王灿，等.公交一卡通读卡器设计［J］.仪器仪表用户，2014（1）：40-42.

［10］罗兵.“智能交通”铺平公交优先之路［N］.中国质量报，2011-05-12（8）.

［11］于光媚.用户需求催生移动支付反向O2O成未来主战场［J］.通信世界，2014（12）：24.

［12］ORTIZ S.Jr Is Near-Field Communication Close to Success［J］. Computer Society， 2006（3）：18-20.

［13］DIZAJ M， MOGHADDAM R A，MOMEMEBELLAH S. New mobile payment protocol：Mobile pay center protocol（MPCP）［C］.3rd International Conference on Electronics Computer Technology，2011.

Research on payment service on intelligent bus

Fu Qingwei，Tan Beihai
（Automation School of Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China）

The paper presented a framework of intelligent payment service system on bus and an application scenarios which combined the existing scientifc with technological research. It aims at providing passengers with bus card air recharge service， so that they can enjoy the convenience and security of transit payment service， and providing passengers with bus card real-name system certification and public consumption funds pool， making passengers conveniently manage bus card and get rid of problems such as card losing and balance cannot be recovered. With all the effort， it provides passengers with high-quality travel service experience.

intelligent bus； air recharge； payment service

国家自然科学基金资助项目；项目编号：61203117。

符庆伟（1992— ），男，湖南湘潭，硕士研究生，研究方向：车联网，智能公交。