智慧城市

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智慧城市智慧城市：公共交通“无感支付”系统,在当今公共交通中，乘客在乘坐公交车时主要采用刷卡、投币和二维码支付三种付费方式，公交卡易掉易损坏，投币支付每次需找零钱，极不方便，而在扫码支付过程中，乘客不易站稳，存在安全隐患，由于以上三种支付方式均具有一定缺陷，且支付过程均需要一定时间，易造成乘车堵塞，所以本团队设计并实现了一种公共交通“无感支付”系统，用户在上车时只需打开 WiFi，在车门处进行人脸识别，就可以实现自动扣费，节省了用户手动支付的时间，提高了公共交通运营过程的流畅度。

在本系统中，乘客通过 APP 上传个人信息，包括人脸照片和手机 MAC 地址；当乘客进入公交站等车时，公交站的 WiFi 探针，提前采集位于公交车站的乘客的MAC 地址，然后通过LoRa 组网将 MAC 数据发送给即将到达的公交车，公交车在到站前，通过 Cat.1 通信技术，从云服务器下载该 MAC 数据对应乘客的人像数据，完成第一重验证；当公交车到站，乘客上车，乘客进入车内探针规定的探测范围时，

WiFi 探针开始采集乘客手机的 MAC 地址，与数据库中的MAC 地址进行对此，当匹配成功时，确认乘客身份，完成第二重验证；当乘客到达车内摄像头采集乘客人脸数据的位置时，系统对乘客进行人脸识别，识别成功即完成第三重验证，当识别失败时，

用户先上车，然后打开手机 APP，利用手机的前置摄像头手动进行人脸识别，识别成功也可完成第三重验证；当乘客完成以上的三重验证时，系统进行扣费，云平台同步更新乘客账户余额的数据。

本团队设计的公共交通“无感支付”系统，通过Cat.1 通信技术，在公交车高速移动中，实现了稳定的数据传输；通过LoRa 的透明广播模式，搭建了公交车与公交站的远程组网通信，对系统的“无感支付”功能起到了加速作用；通过MAC 地址匹配和人脸识别技术的三重验证，在保障“无感支付”高准确率的前提下，实现公交支付速度的提升。本系统打破传统公交支付方式的束缚，解放双手，提高了“智慧城市” 的舒适度，具有广阔的发展前景。

目录

案例背景

随着我国经济社会的快速发展，许多城市尤其是一线和二线城市中私家车的数量剧增，导致路面拥堵，因此越来越多的人选择乘坐公交车，乘坐公交车安全系数高，且低碳环保成本较低，可以有效避开交通堵塞。

在现有的技术中，乘客在乘坐公交车时主要采用刷卡和投币两种付费方式，公交卡容易掉，且容易损坏，从钱包里取卡的时候也容易造成钱包里的其它钱或卡的丢失，造成乘客的财产损失；采用投币也不方便，需要每次寻找零钱，且用户在掏钱的过程中容易被小偷偷取财物，存在安全隐患。随着支付宝的发展，现在也推出了扫码付钱

的公交支付方式，但由于扫码需d 要时间，很容易造成乘车堵塞，而且在扫码过程中，乘客不易站稳，存在安全隐患。以上三种公交支付方式，都需要乘客主动操作，没有做到真正的方便快捷。

本作品利用人脸识别+探针确认的支付方式，实现人脸识别支付，乘客只需要正常上车，不用刷卡也不需要掏出手机，没有任何主动操作，便可完成整个认证和支付的过程。本作品打破了传统公交支付方式的束缚，解放乘客双手，提高了“智慧城市” 的舒适度。

设计方案

3.1基于WiFi探针技术的MAC地址匹配功能

乘客在注册时，需上传用户手机的 MAC 地址，完善个人信息；在公交车站以及公交车上都安装了 WiFi 探针，公交站的 WiFi 探针，提前采集位于公交车站的乘客的MAC 地址，然后将MAC 数据发送给即将到达的公交车，公交车在到站前，从云服务器下载该MAC 数据对应乘客的人像数据；当公交车到站，乘客上车，乘客进入车内探针规定的探测范围时，WiFi 探针开始采集乘客手机的MAC 地址，与数据库中的MAC 地址进行对此，当匹配成功时，确认乘客身份。

3.2人脸识别功能

用户在注册时，需上传用户的人脸照片，完善个人信息；当乘客到达车内摄像头

采集乘客人脸数据的位置时，系统对乘客进行人脸识别，识别成功，即可完成“无感

支付”，当识别失败时，用户先上车，然后打开手机 APP，利用手机的前置摄像头手动进行人脸识别，识别成功也可完成“无感支付”。

3.3基于LoRa组网的远程通信功能

公交站将采集到的用户 MAC 地址，通过LoRa 广播传输将数据发送给每一辆即将到达的公交车，LoRa 具有 5 公里的通信距离，因此，公交车可以在到站前 5 分钟得到公交站的乘客MAC 数据。

3.4基于Cat.1的数据传输功能

公交车上安装了Cat.1 模组，采用 Cat.1 技术与云平台进行数据传输，Cat.1 技术具有较好的移动性，支持100KM/H 以上的移动速度，因此，公交车在高速移动中，可以实现数据的稳定传输。

技术方案

4.1物联网技术架构

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网相结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。我们团队设计的的公共

交通”无感支付”系统涉及到 WIFI 探针、摄像头、LoRa、LTECat.1、树莓派[1-2]。物联网技术架构主要有感知层技术、传输层技术、控制层技术、软件开发技术、云应用、数据挖掘和可视化应用等。在设计研发时，应准确合理地利用各项技术。

4.1.1 感知层技术

感知层是获取物体的信息的层级。我们设计的此公共交通”无感支付”系统，感知层主要包含WiFi 探针和摄像头。

4.1.2 传输层技术

物联网传输层分为有线通信传输层和无线通信传输层。我们团队设计的此公共交通”无感支付”系统使用的技术为LoRa 和LTE Cat.1 技术。

4.1.3 控制层技术

此公共交通”无感支付”系统的主控模块采用 Raspberry Pi 3B，实物图见图 4-8。树莓派(Raspberry PI)是一个采用 ARM 架构的开放式嵌入式系统，外形小巧，却具有强大的系统功能和接口资源。它是以 ARM11 处理器为核心的单板计算机，拥有256MB、512MB 甚至1G 的内存，具有USB 接口、快速以太网接口、SD 插槽、HDMI输出接口。树莓派小巧玲珑，能提供 1080p 全高清影像输出。在搭载基于 ARM 的Debian 和Arch 等Linux 的发行版后，便可使用大量现有的软件库，使用大量的开源软件，也便于实行开发扩展。