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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。

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 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。