开放式便捷乘车的地铁站系统及应用的制作方法

本发明属于地铁交通领域，具体涉及一种开放式便捷乘车的地铁站系统及应用。

背景技术：

近年来，随着我国城市规模成倍扩大，基础设施落后问题显现，城市交通运输矛盾日益突出。地铁因其运量大、准时、安全、高效、舒适、便利、节能、环保等优点，在拓宽城市空间、打造城市快速立体交通网络和改善城市交通环境方面发挥越来越大的作用。全国各大城市根据城市可持续发展和城市交通健康发展的需要，都在积极规划建设地铁项目。地铁已经成为一种重要的城市公共交通工具。目前地铁交通日均客运量最高已达1000万人次。

目前常用的地铁支付方式主要包括两种，一种是在进站口使用自动售检票系统(afc系统)购买单程票，另一种是直接使用ic卡。乘客在进站口闸机处刷卡或凭单程票开闸进入候车区，在出站口闸机处刷卡或投入单程票开闸出站。以上两种地铁支付方式相较于人工售检票方式而言，在一定程度上提高了通行效率，但同时也存在如下问题：1、单程票需要每次进站前购买，ic卡则需要进行充值保证卡内有足够余额。对于流量特别大的站点，容易出现高峰期客流排队购票时间长、站内大量人员滞留等问题；2、乘客在进出站时需要刷卡或者投入单程票方能通行，对于带有较多行李的乘客或是残疾人士来说十分不便，并且万一乘车卡或单程票遗失，出站时非常麻烦；3、闸机处于常闭状态，只有刷卡成功后才能开闸放行，无疑限制了闸口处乘客的通行速度，特别是在高峰期时容易造成拥堵、滞留，带来安全隐患。

人脸识别是基于人的脸部特种信息进行身份识别的一种生物识别技术，是用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术。人脸与其他人体生物特征一样具有唯一性和不易被复制的良好特性，为身份认证提供了必要前提。另外人脸识别还具有以下特点：1、非强制性：用户无需专门配合人脸采集设备，几乎可以在无意识的状态下完成人脸图像获取；2、非接触性：用户无需和设备直接接触即可完成人脸图像获取；3、并发性：可同时进行多个人脸的分拣及判断。由于人脸识别具有以上特性，因此基于人脸识别的身份认证系统得到了广泛的应用，特别是在公共交通支付领域。如公开号为cn106780792a的中国发明专利公开了一种地铁快捷支付方法及系统。该发明解决了现有技术中人脸识别技术不能直接应用在地铁上的问题，提供了一种可以直接用在地铁上且能保证数据安全的地铁快捷支付方法。以上技术虽然通过人脸识别对乘客进行身份认证，无需乘客凭ic卡或单程票进行地铁支付，但仍存在以下问题：1、乘客身份信息采集方式问题，需要通过站台服务窗口采集人脸图像，建立人脸支付账户，这无疑增加站台服务窗口压力，且当客流量过大时，容易引起拥堵、滞留，存在安全隐患；2、支付安全问题，人脸识别作为一种生物识别技术，其非强制性和非接触性可为地铁支付提供快速通行的基础。同时人类脸部存在相似性，这一特点有利于人脸进行定位，但对于区分人类个体是不利的，特别是化妆及双胞胎的天然相似性大大增加了身份识别认证的难度；3、通行速度问题，闸机的常闭状态将导致每位乘客通过时都需等待，加上由于数据库部署的不合理，在海量数据中进行人脸识别认证所耗时间长，大大降低了乘客的通行速度，因而在实际应用中可用性不高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种开放式便捷乘车的地铁站系统及应用，改善各个地铁站点乘客进出的通行效率，提高乘客进出地铁站乘车的方便指数，同时保证乘车查验支付的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明首先提出了一种开放式便捷乘车的地铁站系统，其特征在于，包括用户注册系统、中心服务器系统，以及分布在各个地铁站的站点系统，所述用户注册系统、中心服务器系统、各个地铁站的站点系统分别连接互联网；

所述用户注册系统，用于乘客在乘坐地铁前，注册登记为签约乘客；包括用于：接收用户注册信息，加以验证合格后，将注册信息写入签约乘客信息数据库，签约乘客信息包括用户的手机识别信息、人脸识别特征以及授权的第三方支付账户信息；

中心服务器系统，包括签约乘客信息数据库、签约乘客乘车记录数据库；

所述站点系统包括站点服务器、无线接入器、进站通道系统、出站通道系统、进站摄像装置、出站摄像装置；所述进站通道系统包括进站通道构件、进站通道控制器和进站通道启闭执行器件，所述出站通道系统包括出站通道构件、出站通道控制器和出站通道闭合执行器件；所述进站通道构件、出站通道构件均分别处于常开状态；所述站点服务器分别与所述进站通道控制器、出站通道控制器、无线接入器通信互联；所述站点服务器连接互联网；所述无线接入器用于自动连接位于其信号覆盖范围内的地铁站内的乘客的手机，所述站点服务器获取接入站点无线接入器的手机识别信息；所述进站摄像装置，用于拍摄进站乘客的脸部图像，并通过所述进站通道控制器传递到所述站点服务器；所述出站摄像装置，用于拍摄出站乘客的脸部图像，并通过所述出站通道控制器传递到所述站点服务器。

所述进站摄像装置安装在所述进站通道构件上，所述出站摄像装置安装在所述出站通道构件上。

所述进站通道系统设有进站语音提示系统，所述进站语音提示系统与进站通道控制器连接；

所述出站通道系统设有出站语音提示系统，所述出站语音提示系统与出站通道控制器连接。

一个地铁站的无线接入器的数量为多个，分别设置在地铁站的不同入口处。

一个地铁站的进站通道系统、出站通道系统的数量分别为多个，不同的进站通道控制器、处站通道控制器具有不同的通道号，分别受所述站点服务器控制。

所述开放式便捷乘车的地铁站系统的应用，其特征在于，包括以下步骤：

乘客在乘坐地铁前，通过所述用户注册系统，注册登记为签约乘客；

签约乘客进入地铁站入口时，其携带的手机自动连接地铁站内的无线接入器，所述站点服务器获取接入本站点的无线接入器的手机识别信息；

所述站点服务器向中心服务器系统发起查询请求，以接入本站点的无线接入器的手机识别信息为关键字，在签约乘客信息数据库中查询该手机识别信息是否存在；如果否，则不作处理；如果是，则将使用该手机识别信息对应的乘客的签约乘客信息发送到所述站点服务器，所述站点服务器将该条签约乘客信息存储在站点乘客信息数据库中；

用户在进站通道构件前，进站摄像装置实时拍摄到人脸图像；对人脸图像进行处理，提取该图像的人脸识别特征，然后在站点乘客信息数据库中进行查找，如果查找成功，则生成一条该乘客的乘车记录，添加写入所述乘客乘车记录数据库中；如果未查找到，则继续在中心服务器系统上的签约乘客信息数据库查找该人脸识别特征，如果在中心服务器系统上查找成功，则生成一条该乘客的乘车记录，添加写入到签约乘客乘车记录数据库中；否则，向该站点服务器返回“非签约乘客”信息；所述站点服务器收到“非签约乘客”信息后，实时向进站通道控制器发出动作，实时向进站通道控制器发出关闭通道指令，所述进站通道控制器随之控制进站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍。

所述乘客通过所述用户注册系统，注册登记为签约乘客时，提交签约信息，包括乘客手机识别信息、脸部三维动态图像、授权的第三方支付账户信息，

用户注册系统接收乘客手机识别信息、脸部三维动态图像、授权的第三方支付账户信息，分别进行合格性验证，

验证通过后，在脸部三维动态图像中提取人脸识别特征，

将该乘客手机识别信息、人脸识别特征、授权的第三方支付账户信息存入签约乘客信息数据库。

所述进站通道控制器随之控制进站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍时，进站语音提示系统发出提示信息，告知该乘客采用其它查验通道。

进一步的，用户准备出站时，走到所述出站通道构件前，出站摄像装置拍摄到人脸图像；

对人脸图像进行处理，提取该图像的人脸识别特征；

在签约乘客乘车记录数据库查找该人脸识别特征对应的最新一条乘车记录，如果查找失败或者所查找到的乘车记录不合法，则返回“非便捷通道进站”信息给站点服务器，实时向出站通道控制器发出关闭通道指令，所述出站通道控制器控制出站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍；否则，在该乘车记录上，填写上出站名和出站时间；

根据该乘车记录上的进站名、进站时间、出站名、出站时间，按照现有的地铁乘车计费规则计算该乘客的乘车费用；

向该乘客签约的第三方支付平台发起收费交易，收到第三方支付平台返回的交易成功后，在该乘车记录上，填写上“已付费”标识；如果交易失败，则站点服务器向出站通道控制器发出“未付费”信息，所述出站通道控制器控制出站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍。

优化的，所述出站通道控制器控制出站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍时，出站语音提示系统发出相应提示信息，告知该乘客采用其它查验方式。

本发明提供的开放式便捷乘车的地铁站系统及应用，改善各个地铁站点乘客进出的通行效率，提高乘客进出地铁站乘车的方便指数，同时保证乘车查验支付的可靠性。值得大力推广应用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明的整体架构图；

图2是本发明的某个地铁站的站点系统的结构框架图；

图3是本发明的用户注册流程图；

图4是乘客进站的前置处理流程图；

图5是进站通道系统的控制流程图；

图6是出站通道系统的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，开放式便捷乘车的地铁站系统包括用户注册系统、中心服务器系统，以及分布在各个地铁站的站点系统，它们通过广域互联网连接，开放式便捷乘车的地铁站系统还连接第三方支付平台或系统。

用户注册系统，用于乘客在乘坐地铁前，注册登记为签约乘客；包括用于：接收用户注册信息，加以验证合格后，将注册信息写入签约乘客信息数据库，签约乘客信息包括用户的手机识别信息、人脸识别特征以及授权的第三方支付账户信息。

中心服务器系统，部署了签约乘客信息数据库、签约乘客乘车记录数据库。

如图2所示，一个站点系统包括至少一台站点服务器、多个无线接入器、若干个进站通道系统、若干个出站通道系统、进站摄像装置、出站摄像装置。一个地铁站的进站通道系统、出站通道系统的数量分别为多个，不同的进站通道控制器、处站通道控制器具有不同的通道号，分别受站点服务器控制。

每一个进站通道系统包括一套进站通道构件、一个进站通道控制器和一套进站通道启闭执行器件。每一个出站通道系统包括一套出站通道构件、一个出站通道控制器和一套出站通道闭合执行器件。进站通道构件中间形成进站通道，出站通道构件中间形成出站通道。进站通道、出站通道均分别处于常开状态。站点服务器分别与进站通道控制器、出站通道控制器、无线接入器通信互联；站点服务器连接互联网。无线接入器用于自动连接位于其信号覆盖范围内的地铁站内的乘客的手机，站点服务器获取接入站点无线接入器的手机识别信息，手机识别信息可以是手机唯一的硬件识别码，也可以是手机的电话号码。进站摄像装置，用于拍摄进站乘客的脸部图像，并通过进站通道控制器传递到站点服务器；出站摄像装置，用于拍摄出站乘客的脸部图像，并通过出站通道控制器传递到所述站点服务器。多个无线接入器分别设置在地铁站的不同入口处。

进站摄像装置安装在进站通道构件上，出站摄像装置安装在出站通道构件上。本领域技术人员清楚，进站摄像装置、出站摄像装置可分别选用红外摄像头、三维激光摄像头等。

进站通道系统设有进站语音提示系统，进站语音提示系统与进站通道控制器连接；语音提示系统发出提示信息，告知该乘客采用其它查验通道；

出站通道系统设有出站语音提示系统，出站语音提示系统与出站通道控制器连接。出站语音提示系统发出相应提示信息，告知该乘客采用其它查验方式。

进站通道控制器、进站通道启闭执行器件、进站摄像装置和进站通道系统均依托进站通道构件而安装。出站通道控制器、出站通道启闭执行器件、进站摄像装置和出站通道系统均依托出站通道构件而安装。在图2中通过虚线连接表示。

如图3所示的本发明的用户注册流程图，包括以下步骤：

乘客用户通过手机app或其他方式登录用户注册系统，根据提示输入用户信息，提交签约信息，包括用户姓名或呢称、乘客手机识别信息、授权支付的第三方支付账户信息；

上传人脸三维动态图像；如果只上传人脸的照片，则在提取人脸识别特征时，造成信息不充分。造成的后果是：在通过人脸图像识别乘客时，识别准确率大大降低。

用户注册系统接收上述数据后，分别进行合格性验证，包括手机号码是否合格，人脸三维动态图像是否合格，第三方支付账户信息是否合格等等。

验证通过后，提示签约成功；

在脸部三维动态图像中提取人脸识别特征，

将该乘客手机识别信息、人脸识别特征、授权的第三方支付账户信息存入签约乘客信息数据库。签约乘客信息数据库的表头格式如下表1所示：

表1

如图4所示的乘客进站的前置处理流程图，包括以下步骤：

签约乘客进入地铁站入口时，其携带的手机自动连接地铁站内的无线接入器，站点服务器获取接入本站点的无线接入器的手机识别信息；

站点服务器向中心服务器系统发起查询请求，以接入本站点的无线接入器的手机识别信息为关键字，在签约乘客信息数据库中查询该手机识别信息是否存在；如果否，则不作处理；如果是，则将使用该手机识别信息对应的乘客的签约乘客信息发送到站点服务器，站点服务器将该条签约乘客信息存储在站点乘客信息数据库中。

乘客进站的前置处理的好处在于，乘客刚刚进入地铁站入口时，系统便感知乘客的进站，识别乘客的手机信息，提前在中心服务器系统的数据库上进行查询，如果查询到该手机用户为签约乘客，就将该乘客的人脸识别信息下发到乘客所在站点的站点服务器数据库中。等到乘客走到进站通道系统前查验人脸识别信息时，负责查验的站点服务器或进站通道控制器则首先在本地的站点服务器数据库中查找匹配。这样利用乘客进入地铁站的行走时间，进行数据的远程查询、下发，就能提高人脸识别的查找匹配速度，实现乘客进站快捷、无滞留等待的目的。

如图5所示的乘客进站后，进站通道系统的控制流程图，其步骤如下：

用户在进站通道构件前，进站摄像装置实时拍摄到人脸图像；

对人脸图像进行处理，提取该图像的人脸识别特征；

然后在站点乘客信息数据库中进行查找该图像的人脸识别特征，如果查找成功，则生成一条该乘客的乘车记录，添加写入所述乘客乘车记录数据库中；

如果未查找到，则继续在中心服务器系统上的签约乘客信息数据库查找该人脸识别特征，

如果在中心服务器系统上查找成功，则生成一条该乘客的乘车记录，包括进站名称、进站时间，添加写入到签约乘客乘车记录数据库中；乘客乘车记录数据库的表头如下表2所示：

表2

否则，向该站点服务器返回“非签约乘客”信息；

所述站点服务器收到“非签约乘客”信息后，实时向进站通道控制器发出关闭通道指令，

所述进站通道控制器随之控制进站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍；阻止当前乘车通过本通道进站；

随即，进站语音提示系统发出提示信息，告知该乘客采用其它查验通道。

如图6所示，用户准备出站时，走到出站通道构件前，出站摄像装置拍摄到人脸图像；

对人脸图像进行处理，提取该图像的人脸识别特征；

在签约乘客乘车记录数据库查找该人脸识别特征对应的最新一条乘车记录，

如果查找失败或者所查找到的乘车记录不合法，则返回“非便捷通道进站”信息给站点服务器。乘车记录不合法所情形包括：(1)该记录的乘车时间早于当日的最早一班地铁的发车时间，说明该乘车记录不是当天的乘车记录。

站点服务器向出站通道控制器发出关闭通道指令，出站通道控制器控制出站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍，阻止当前乘客采用本通道出站；同时出站语音提示系统发出相应提示信息，告知该乘客采用其它查验方式。

否则，在该乘车记录上，填写上出站名和出站时间；

根据该乘车记录上的进站名、进站时间、出站名、出站时间，

按照现有的地铁乘车计费规则计算该乘客的乘车费用；

向该乘客签约的第三方支付平台发起收费交易，收到第三方支付平台返回的交易成功后，在该乘车记录上，填写上“已付费”标识；“已付费”标识的乘车记录意味着该乘车活动结束，乘车记录成为历史记录。已付费的乘客手机将收到支付告知信息。

如果交易失败，则站点服务器向出站通道控制器发出“未付费”信息，所述出站通道控制器控制出站通道闭合执行器件动作，从而在通道构件之间的通道上形成障碍，阻止当前乘客采用本通道出站；

随即，出站语音提示系统发出相应提示信息，告知该乘客采用其它查验方式。

现有的几乎所有的地铁都采用ic卡和单程票两种方式。单程票需要乘客在进站前先行按里程计费购买，出站时投放验票；所乘里程延长后，单程票所附费用不足时，还是另行办理补票。ic卡乘地铁无需每次购票，但是在进站、出站时，必须乘客手持ic卡在闸机上的感应区进行ic感应，感应成功，闸机开放后，乘客通过通道。当乘客双手携带行李时，必须停下来放下行李，掏出ic卡查验，闸机开放后，再提起行李通过。这样对乘客造成很大不便，降低了闸机的通行效率。

而本发明的开放式便捷乘车的地铁站系统，采用开放式的通道方式，签约乘客无需携带、出示ic卡，也无需参与任何验票过程，直接进出通道，就自动完成验票、支付。乘客进出站感觉非常方便，大大提升了乘坐地铁的用户体验度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。