基于区块链的公交多支付平台结算方法及系统

本发明涉及一种公交结算方法，尤其涉及一种公交多支付平台结算方法。

背景技术：

目前政府客管部门、公交公司都在积极地为乘客提供换乘优惠策略，降低乘客乘车成本。同时，随着支付技术发展，公交的乘车支付方式主要由ic卡、支付宝以及微信二维码等多种方式混合组成。然而，当前公交系统使用的结算系统只支持乘客使用单一支付进行结算，不支持不同类型支付方式之间的换乘优惠结算，难以使换乘优惠政策普遍惠及广大群众。因此，如何实现多支付平台结算，尤其是换乘优惠结算，成为了亟需解决的问题。

目前乘客乘车时，通过将平台生成的二维码出示给车辆终端扫码器，或者将ic卡出示给车辆终端读卡器使得车辆终端可以读取二维码、ic卡中存储的信息，包括最近一次乘车的时间、车辆编号。并根据所述信息完成乘车优惠计算，并完成扣款。

上述技术缺陷在于：首先，乘客的乘车信息完全由用户终端提供，故存在伪造最近乘车信息的可能性；其次，ic卡以及各平台二维码内的信息是不互通的，没法实现乘客第一次乘车使用ic卡，下一次乘车使用某平台二维码这种换乘行为的乘车换乘优惠。因此亟需一种新的公交结算方法，使得乘客乘车信息不可篡改且能实现公交多支付平台之间的换乘优惠。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于区块链的公交多支付平台结算方法，可以使得乘客乘车信息不可篡改且能准确快捷地实现包括换乘优惠结算在内的公交多支付平台结算。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于区块链的公交多支付平台结算方法，预先根据区块链平台内置注册智能合约在多个不同支付平台分别进行用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链，所述用户账号包括：用于定位账号注册支付平台的平台代码和用于确认账号号主的用户身份码；在用户乘车过程中，车辆终端获取用户通过用户终端所提供的乘车信息和用户账号并将其发送给节点服务器，节点服务器调用区块链中该用户最近一次乘车交易信息，结合当前乘车信息通过区块链平台内置换乘优惠智能合约计算出此次乘车的应收费用，并将应收费用发送给车辆终端；车辆终端和用户终端相联系完成扣款，并将交易状态发送给节点服务器；节点服务器将乘车交易信息写入区块链。

进一步优选地，所述用户账号还包括用于防止账号盗用的随机码。

优选地，所述用户账号注册的方法具体如下：支付平台的平台服务器获取用户通过用户终端上传的用户身份信息并通过与监管服务器相沟通对用户身份信息准确性进行验证，若准确则根据区块链平台内置注册智能合约完成用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链；所述用户身份信息包括用户姓名、性别、证件类型、证件号以及用户平台账号信息。

优选地，所述乘车信息包括用户本次乘车的时刻以及所处位置信息。

优选地，所述乘车交易信息包括乘车信息、用户身份码、乘车交易费用以及交易支付平台代码。

基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

一种基于区块链的公交多支付平台结算系统，包括：

注册子系统，用于预先根据区块链平台内置注册智能合约在多个不同的支付平台分别进行用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链，所述用户账号包括：

用于定位账号注册支付平台的平台代码和用于确认账号号主的用户身份码；

乘车交易子系统，其包括车辆终端和节点服务器，在用户乘车过程中，车辆终端获取用户通过用户终端所提供的乘车信息和用户账号并将其发送给节点服务器，节点服务器调用区块链中该用户最近一次乘车交易信息，结合当前乘车信息通过区块链平台内置换乘优惠智能合约计算出此次乘车的应收费用，并将应收费用发送给车辆终端；车辆终端和用户终端相联系完成扣款，并将交易状态发送给节点服务器；节点服务器将乘车交易信息写入区块链。

进一步优选地，所述用户账号还包括用于防止账号盗用的随机码。

优选地，所述用户账号注册的方法具体如下：支付平台的平台服务器获取用户通过用户终端上传的用户身份信息并通过与监管服务器相沟通对用户身份信息准确性进行验证，若准确则根据区块链平台内置注册智能合约完成用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链；所述用户身份信息包括用户姓名、性别、证件类型、证件号以及用户平台账号信息。

优选地，所述乘车信息包括用户本次乘车的时刻以及所处位置信息。

优选地，所述乘车交易信息包括乘车信息、用户身份码、乘车交易费用以及交易支付平台代码。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明基于区块链技术不可篡改的特性并通过构建特殊的用户账号体系，能准确快捷地实现包括换乘优惠结算在内的公交多支付平台结算，且相应的信息无法篡改，保证了结算的安全性和准确性；本发明技术方案方便易行，可基于现有的软硬件条件实现，实现成本低廉，便于大规模应用推广。

附图说明

图1是本发明实施例的实施环境示意图；

图2是本发明实施例的注册子系统的实施环境示意图；

图3是本发明实施例的注册流程图；

图4是本发明实施例的乘车交易子系统的实施环境示意图；

图5是本发明实施例的ic卡乘车交易流程图；

图6是本发明实施例的一般乘车交易流程图。

具体实施方式

针对现有技术所存在的不足，本发明的解决思路是基于区块链技术不可篡改的特性并通过构建特殊的用户账号体系，来准确快捷地实现包括换乘优惠结算在内的公交多支付平台结算，且相应的信息无法篡改，保证了结算的安全性和准确性。

具体而言，本发明所提出的基于区块链的公交多支付平台结算方法，具体如下：预先根据区块链平台内置注册智能合约在多个不同支付平台分别进行用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链，所述用户账号包括：用于定位账号注册支付平台的平台代码和用于确认账号号主的用户身份码；在用户乘车过程中，车辆终端获取用户通过用户终端所提供的乘车信息和用户账号并将其发送给节点服务器，节点服务器调用区块链中该用户最近一次乘车交易信息，结合当前乘车信息通过区块链平台内置换乘优惠智能合约计算出此次乘车的应收费用，并将应收费用发送给车辆终端；车辆终端和用户终端相联系完成扣款，并将交易状态发送给节点服务器；节点服务器将乘车交易信息写入区块链。

本发明所提出的基于区块链的公交多支付平台结算系统，包括：

注册子系统，用于预先根据区块链平台内置注册智能合约在多个不同的支付平台分别进行用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链，所述用户账号包括：

用于定位账号注册支付平台的平台代码和用于确认账号号主的用户身份码；

乘车交易子系统，其包括车辆终端和节点服务器，在用户乘车过程中，车辆终端获取用户通过用户终端所提供的乘车信息和用户账号并将其发送给节点服务器，节点服务器调用区块链中该用户最近一次乘车交易信息，结合当前乘车信息通过区块链平台内置换乘优惠智能合约计算出此次乘车的应收费用，并将应收费用发送给车辆终端；车辆终端和用户终端相联系完成扣款，并将交易状态发送给节点服务器；节点服务器将乘车交易信息写入区块链。

为了进一步提高系统安全性，所述用户账号还包括用于防止账号盗用的随机码。

优选地，所述用户账号注册的方法具体如下：支付平台的平台服务器获取用户通过用户终端上传的用户身份信息并通过与监管服务器相沟通对用户身份信息准确性进行验证，若准确则根据区块链平台内置注册智能合约完成用户账号注册，并将注册后的用户账号写入区块链；所述用户身份信息包括用户姓名、性别、证件类型、证件号以及用户平台账号信息。

优选地，所述乘车信息包括用户本次乘车的时刻以及所处位置信息。

优选地，所述乘车交易信息包括乘车信息、用户身份码、乘车交易费用以及交易支付平台代码。

为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行详细说明：

图1显示了本实施例的实施环境，如图1所示，所述实施环境由用户终端、监管服务器、平台服务器、车辆终端、节点服务器以及区块链数据库组成。

所述用户终端可以是手机等移动设备或者是ic卡，若是移动设备需要要求支持换乘优惠的多个平台在移动设备上开发自己的app，用于采集用户信息并允许用户调出乘车二维码；若是ic卡，则需要发卡部门在发卡时存储用户ic卡账号信息；

所述监管服务器需要由政府部门管理，连接有居民身份数据库，并存储完整的区块链信息；

所述平台服务器由每个支持公交乘车的平台自行管理，具有完成用户该平台账号注册以及发布新区块即将信息写入区块链的功能；

所述车辆终端是安装在公交车辆上的具有读卡器、扫码器以及处理器的一种装置，其具有识别ic卡信息、读取平台二维码信息、验证信息准确性、连接用户终端、连接节点服务器以及完成乘车交易扣款的功能；

所述节点服务器是由客运监管部门、公交公司等机关负责维护的处理器，具有完成每次乘车费用计算以及发布新区块的功能；

区块链数据库是一种以区块链特有的储存结构为基础的用于存储乘客乘车数据的数据库，由监管服务器、注册服务器以及节点服务器共同维护更新。

图2显示了本实施例中注册子系统的实施环境，如图2所示，所述注册子系统由用户终端、平台服务器、监管服务器以及区块链数据组成。

注册子系统运转的具体流程如图3所示：

用户在用户终端上输入其姓名、性别以及身份证号等身份信息，并向平台服务器发起账号注册申请；

平台服务器为了辨别用户信息的真假，将用户信息发送给监管服务器；

监管服务器连接了政府的居民信息库，通过对比用户姓名和身份证号是否匹配来判断用户身份信息是否准确，并将验证结果发送给平台服务器；

若验证成功，平台服务器则将用户身份证号作为所述用户独一无二的身份码，并利用随机函数生成一个随机码、再将自身平台在区块链系统中规定的代码组合，生成一组“平台码-随机码-身份码”型的代码作为所述用户账号。该账号自动存储在平台服务器，直接与用户该平台账号绑定；

若验证失败，则平台服务器向用户终端发送注册失败信息，用户终端会以图片或者文字的形式呈现给用户。

成功注册后，平台服务器需将用户账号以及注册时刻写入区块链数据库中，并将注册成功的信息发送给用户终端。

所述区块链数据库具体写入操作是将要被写入的信息发送给该时刻具有写入权的区块链网络中的节点，具有写入权的节点收集一段时间区块链系统中产生的信息并结合原本信息创造一个包含全部区块链信息的新区块。写入权是各节点通过计算区块链系统发布的题目竞争获得。

图4显示了本实施例中乘车交易子系统的实施环境，如图4所示，其由用户终端、车辆终端、节点服务器以及区块链数据库组成。

乘车交易子系统的具体流程根据不同的用户终端分为ic卡交易流程以及一般交易流程，其具体流程分别如图5、图6所示。

用户使用ic卡时的乘车交易流程如图5所示：

用户将ic卡靠近车辆终端的读卡器，ic卡内存储有用户的ic卡账号其格式类似用户的平台账号，也是由平台码、随机码和用户身份码组成，在ic卡发放时由发卡处写入；

车辆终端读取ic卡信息后，通过gps以及内置时钟获取当前乘车位置和乘车时刻信息，并将ic卡账号信息和自身获取的乘车信息以及车辆号打包发送给节点服务器；

节点服务器读取ic卡账号内的用户码，并在区块链数据库中查询该用户码对应的最近一次乘车的乘车信息，并根据最近一次乘车的乘车时刻和当前乘车的乘车时刻计算得出乘车间隔，并将最近一次乘车的车辆号和当前乘车车辆号组成乘车组合，再通过换乘优惠智能合约计算得出当前乘车应收费用；

节点服务器将应收费用发送给车辆终端；

车辆终端根据应收费用完成扣款，并显示ic卡账户余额，并将交易状态发送给节点服务器；

节点服务器将本次乘车交易信息即用户使用平台、用户乘车时刻、用户乘车车辆号以及用户乘车费用写入区块链。

所述换乘优惠智能合约，具体步骤包括将此次乘车的乘车间隔时间δt与预设乘车间隔时间阈值δt^*对比，如果δt大于δt^*，则此次乘车不享受换乘优惠，否则执行下一步；根据最近一次乘车交易信息中的车辆信息和当前乘车车辆信息所组成的乘车车辆组合，判断该组合是否在预设的特定车辆组合s内，若在则此次乘车享受特定换乘优惠，否则享受一般换乘优惠。

所述换乘优惠主要分为两种：一种是减免固定金额；另外一种是按照固定折扣优惠。对于某些场景可以设定分时段变化优惠力度的模式。

所述区块链数据库具体写入操作是将要被写入的信息发送给该时刻具有写入权的区块链网络中的节点，具有写入权的节点收集一段时间区块链系统中产生的信息并结合原本信息创造一个包含全部区块链信息的新区块。写入权是各节点通过计算区块链系统发布的题目竞争获得。

一般交易流程流程图如图6所示：

用户在用户终端上调出平台生成的乘车二维码，并靠近车辆终端扫码器。二维码内包含用户所述平台账号信息、二维码创建时刻、乘车位置信息以及短距离无线连接所需配对密钥；

车辆终端读取二维码内信息，建立与用户终端的短距离无线连接，通过内置gps以及内置时钟获取当前地理位置以及时刻信息；

车辆终端验证用户二维码内信息真实性，即判断用户二维码内信息与自身获取信息误差是否在制定阈值内，不在则认定为无效乘车，向用户终端返回交易失败；在则将用户乘车信息、用户账号以及自身车辆编号打包发送给节点服务器；

节点服务器读取ic卡账号内的用户码，并在区块链数据库中查询该用户码对应的最近一次乘车的乘车信息，并根据最近一次乘车的乘车时刻和当前乘车的乘车时刻计算得出乘车间隔，并将最近一次乘车的车辆号和当前乘车车辆号组成乘车组合，再通过换乘优惠智能合约计算得出当前乘车应收费用；

节点服务器将应收费用发送给车辆终端；

车辆终端完成扣款并将交易状态发送给用户终端以及节点服务器，用户终端以图片或者文字的形式呈现给用户；

节点服务器将本次乘车交易信息即用户使用平台、用户乘车时刻、用户乘车车辆号以及用户乘车费用写入区块链。

所述换乘优惠智能合约，具体步骤包括将此次乘车的乘车间隔时间δt与预设乘车间隔时间阈值δt^*对比，如果δt大于δt^*，则此次乘车不享受换乘优惠，否则执行下一步；根据最近一次乘车交易信息中的车辆信息和当前乘车车辆信息所组成的乘车车辆组合，判断该组合是否在预设的特定车辆组合s内，若在则此次乘车享受特定换乘优惠，否则享受一般换乘优惠。

所述换乘优惠主要分为两种：一种是减免固定金额；另外一种是按照固定折扣优惠。对于某些场景可以设定分时段变化优惠力度的模式。

所述区块链数据库具体写入操作是将要被写入的信息发送给该时刻具有写入权的区块链网络中的节点，具有写入权的节点收集一段时间区块链系统中产生的信息并结合原本信息创造一个包含全部区块链信息的新区块。写入权是各节点通过计算区块链系统发布的题目竞争获得。

本实施例的用户终端由获取模块、发送模块和接收模块构成。

所述获取模块，用于获取用户输入的身份信息以及每次乘车行为对应的乘车信息，在用户注册流程时，获取模块需要采集用户输入的身份信息，在使用平台软件乘车时，获取模块需要调用用户终端的处理器获取当前位置以及时刻信息；

所述发送模块，用于发送乘车信息给车辆终端用于支付以及发送用户身份信息给平台服务器用于账号注册；

所述接收模块，用于接收平台服务器的注册状态信息以及车辆终端的支付信息，并将接收到的信息通过用户终端的显示器等外设通过文字或图片的格式展示给用户。

本实施例中的车辆终端由获取模块、连接模块、验证模块、发送模块、接收模块和扣款模块构成。

所述获取模块，用于获取乘车交易时刻、对应的位置信息以及用户终端二维码信息或ic卡信息，在收到用户终端发送的乘车信息时立即获取相应信息以用于之后的信息验证；

所述连接模块，用于与用户终端通过短距离无线网络相连接，车辆终端通过蓝牙技术实现所述于用户终端形成的网络连接，为了避免周边信号干扰，可以在车辆终端的蓝牙天线使用指向性天线，并将中心方向指向车辆终端正上方，因此只有处于车辆终端上方一定角度内的用户终端才可以被连接；

所述验证模块，用于验证用户终端传输的乘车信息与自身获取的乘车信息是否一致，防止出现用户终端伪造信息的情况；

所述发送模块，用于发送用户乘车信息和用户账号给节点服务器以及发送交易状态信息给用户终端；

所述接收模块，用于接收来自用户终端的乘车信息以及节点服务器的应收费用；

所述扣款模块，用于在用户终端当前使用的支付应用中扣除乘车应收费用，在ic卡的交易流程中则之间将扣款后的账户余额返回给ic卡即完成扣款。

本实施例的平台服务器系统由接收模块、发送模块、注册模块和写入模块构成。

所述接收模块，用于接收来自用户终端的用户身份信息以及来自监管服务器的验证信息；

所述发送模块，用于发送用户身份信息给监管服务器，用以验证用户身份信息的准确性，保证所有计入区块链的信息都是真实的；

所述注册模块，用于执行注册智能合约完成用户所属平台账号注册，账号注册的格式为“平台码-随机码-身份码”型；

所述写入模块，用于将用户注册行为以及用户所述平台账号写入区块链，写入权是各节点通过计算区块链系统发布的题目竞争获得。

本实施例中的监管服务器系统包括接收模块、验证模块和发送模块。

所述接收模块，用于接收来自平台服务器的待验证的用户身份信息；

所述验证模块，用于验证用户身份信息真实性：将该消息于监管服务器所连接的政府数据库中的用户信息进行对比，信息一致则返回验证成功，否则验证失败；

所述发送模块，用于发送用户身份信息准确性状态给平台服务器辅助用户账号注册，通过这种方式保证写入区块链的信息都是真实准确的。

本实施例中的节点服务器系统包括接收模块、查询模块、计算模块、发送模块和写入模块。

所述接收模块，用于接收来自车辆终端的乘车信息和用户账号信息以及接收来自车辆终端的交易状态信息；

所述查询模块，用于查询所述用户最近一次乘车交易信息，通过识别用户账号中的身份码，在区块链数据库中查询身份码相同的最近一次乘车交易信息，将其读取出来；

所述计算模块，用于执行换乘优惠智能合约完成所述乘车的应收费用计算，判断出本次乘车交易是使用无换乘优惠策略、一般换乘优惠策略还是特定换乘优惠策略，并计算出应收费用；

所述发送模块，用于发送应收费用给车辆终端；

所述写入模块，用于所述用户乘车交易信息写入区块链，写入权是各节点通过计算区块链系统发布的题目竞争获得。

需要说明的是，所述系统的各个模块区分只是一种逻辑功能的划分。实际实现时可以全部集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。这些模块时以软件调用处理元器件的形式实现的，将程序以代码的形式存储于装置存储器当中，由装置中处理器调用并实施所述多个模块功能。

假定a市的公交乘车费用为两元，换乘优惠策略如下：

换乘优惠乘车间隔时间阈值为60min；特定优惠车辆预设组合为[(501,502),(504,508),(509,603)]即乘车换乘满足上述三种车辆组合时可以享受特定换乘优惠。一般换乘优惠额度为8折，特定换乘优惠额度为5折。

现有一名用户的乘车行为如下：

该用户在本发明构建的系统中乘车交易流程如下：

第一次乘车，平台服务器未查询到用户最近一次的乘车交易记录，所以换乘间隔时间δt无限大，此次乘车不享受换乘优惠，第一次乘车的应收费用为2.0元，用户终端通过zfb平台完成支付，节点服务器将本次乘车的用户乘车交易信息(平台码、用户码、车辆号、乘车时刻、支付金额)写入区块链；

第二次乘车，平台服务器查询到用户最近一次乘车交易信息，计算得出用户换乘间隔时间δt＝19小于换乘间隔时间阈值δt^*＝60，两次乘车组成的车辆组合为(105,501)不属于特定优惠车辆预设组合。所以根据乘车换乘智能合约计算得出此次乘车使用一般换乘优惠策略。节点服务器计算得出本次乘车应收费用为1.6元。车辆终端进行扣款并将更新用户ic卡余额。节点服务器将本次乘车的用户乘车交易信息(平台码、用户码、车辆号、乘车时刻、支付金额)写入区块链；

第三次乘车，平台服务器查询到用户最近一次乘车交易信息，计算得出用户换乘间隔时间δt＝50小于换乘间隔时间阈值δt^*＝60，两次乘车组成的车辆组合为(501,502)属于特定优惠车辆预设组合。所以根据乘车换乘智能合约计算得出此次乘车使用特定换乘优惠策略。节点服务器计算得出本次乘车应收费用为1.0元。用户终端通过wx平台完成支付，节点服务器将本次乘车的用户乘车交易信息(平台码、用户码、车辆号、乘车时刻、支付金额)写入区块链。