基于网络支付的无卡化地铁售票检票终端、服务器及方法与流程

本发明涉及基于网络支付的无卡化地铁售票检票终端、服务器及方法。

背景技术：

随着公共交通行业的发展和广泛普及，在交通工具的种类、性能、站点建设和覆盖范围等方面较之以往有了很大的提升。然而，随着城市现代化程度的加深，城市人口的密集性和流动性对公共交通行业的运营带来了压力，城市交通拥堵的现状，越来越多的人出行选择公共交通方式。

近年来，地铁这种新兴的交通方式以其运量大、准时和大量节省通勤时间的优点成为越来越多人出行的选择。目前的地铁运营系统仍然有一个短板，就是乘客需要IC卡车票才能通过检票机构正常乘车。

目前微信、支付宝等以二维码支付为主要支付方式的新兴消费方式以其快速、方便和安全等优点正逐渐替代传统的现金消费方式，收款方通过商品价格或账户制订相应的二维码展现给消费者，消费者只需通过带有摄像头的手机、平板等终端设备扫描二维码即可完成下单、支付等操作。这种方式已经应用到生活中很多消费场景，尤其是在购买车票时节省了排队买票的时间。

但是网上支付后仍需要换取IC卡车票才能乘车，这个过程还是无法避免获取IC卡车票的繁琐，浪费时间并降低了出行效率，尤其是在周末和节假日期间，大量流动人口对地铁运营带来了巨大压力，使得网上支付获取IC卡车票的方式不仅没有带来应有的快捷和便利，反而影响了用户体验。

现在地铁收费方式具有以下缺陷：

1携带IC卡车票易丢失，补办程序繁琐。

2自动检票需要额外建设安检验票设备，增加成本并且乘客操作效率低。

3目前检票速度慢，对于上下班高峰，目前地铁容易出现人流积攒现象，遇到不会使用检票闸机的乘客，浪费其他乘客的时间；

4没有充分利用二维码的应用潜力，且目前的二维码生成过程没有加密措施，容易被篡改；

5对于提前进站、提前出站，延迟出站，目前没有很好的解决措施，对于目前IC卡出站，对于已经购票但是没有到站就提前出站的乘客，享受得不到经济上的补偿，目前乘客会浪费金钱，差价得不到即时补偿；退款需要到人工窗口排队，退款不及时；

6对于喜欢在公共场所蹭凉、蹭暖的乘客，目前没有很好的解决措施，造成公共资源的浪费，对于上下班族来说公共资源本来就很少，还被一些长时间占地铁空间的乘客所占用，造成地铁的拥堵；

7大量制造IC卡车票造成资源浪费，IC卡虽然可以回收，但是存在流动性不便的特点，例如A出站口高峰出站人流量大，那么A出站口的检票机会在短时间内积攒大量的IC卡，IC卡占用存储空间，而且一旦某售票站IC卡储备不足，工作人员需要将储备较多的卡机中的IC卡取出，运输到需要IC卡的售票站点，这个运输过程浪费人力物力，而且给消费者带来不便；

8目前IC卡若丢失，只能补办，而且IC卡若被其他乘客捡到，其他乘客就可以使用IC卡出站，没有任何的检测措施。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供基于网络支付的无卡化地铁售票检票终端、服务器及方法，它具有无纸化无卡化售票检票的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于网络支付的无卡化地铁售票方法，包括：

步骤(a1)：接收用户的注册信息和车票选择信息，生成订单；

步骤(a2)：将订单反馈给终端；

步骤(a3)：接收用户选择的支付方式，支付方式包括延期支付和立即支付两种，

如果是立即支付，则判断立即支付请求数量是否超过设定阈值，若超过，将超出设定阈值的支付请求设置为排队等待状态，若未超过就执行支付指令；等待完成订单支付后，给终端发送支付成功的通知；同时生成二维码，将二维码发送给终端；还将用户注册信息和订单信息发送给安检服务器；

如果是延期支付，就将用户订单进行记录，进一步判断用户是否为诚信数据库中的用户，若是，同时给终端发送允许延期支付通知，生成二维码，将二维码发送给终端；还将用户注册信息和订单信息发送给安检服务器；若不是就给终端发出驳回延期支付请求的通知，结束。

用户的注册信息包括用户姓名、身份证号、手机号、邮箱和终端账户(如微信号、支付宝账号)。车票选择信息包括乘车时间、车次、乘车区间和订单生成日期。

基于网络支付的无卡化地铁售票方法，包括：

步骤(b1)：接收用户的注册信息和车票选择信息，将车票选择信息发送给Web服务器；

步骤(b2)：接收Web服务器反馈的车票订单；

步骤(b3)：接收用户选择的支付方式，将支付方式发送给Web服务器，支付方式包括延期支付和立即支付两种，

如果是立即支付，则判断立即支付请求数量是否超过设定阈值，若超过，将超出设定阈值的支付请求设置为排队等待状态，若未超过就执行支付指令；等待完成订单支付后，接收Web服务器发送的支付成功的通知；同时接收Web服务器发送的二维码；

如果是延期支付，若就将用户订单进行记录，进一步判断用户是否为诚信数据库中的用户，若是，接收Web服务器发送的允许延期支付通知，同时接收Web服务器发送的二维码；若不是就接收Web服务器发送的驳回延期支付请求的通知，结束。

诚信数据库是逐步建立起来的，每位新注册的用户在注册时就被分配一个初始信用评价积分，信用评价积分有设定阈值，用户拥有的信用评价积分只有高于所述设定阈值才能拥有延期支付的权利。初始的信用评价积分等于设定阈值，设定阈值为1，信用评价积分的下限为0，上限为5。若用户选择延期支付方式后若没有在规定的时间内完成订单的支付则会扣除一个积分；若用户单次按时完成订单支付则不会扣除积分，连续10次按时完成订单支付则增加一个积分，每增加一个信用评价积分，用户拥有的允许延期支付的订单数比当前增加10个。积分积累到5分不会再增加；积分减为0，则会在三个月后重置为1，再次减为0则重置为1的时间翻倍，以此类推。

二维码的生成方法为：

步骤(e1)：获取用户注册信息和订单信息；给注册用户分配唯一识别码；

唯一识别码用于每个用户的身份识别，避免由于重名等情况导致用户数据混淆，在用户初次注册时与用户注册信息绑定，在以后的订单生成和交易支付操作时代替用户注册信息；唯一识别码由用户注册信息(用户的姓名、身份证号、手机号、终端账户信息)通过编码生成；在实际应用中通过由唯一识别码代替用户注册信息的方式保证用户私人信息安全，同时简化二维码的数据组成。

步骤(e2)：将用户注册信息与订单信息进行匹配，得到匹配信息；

匹配信息＝用户唯一识别码+乘车时间+车次+乘车区间+订单生成日期+校验和；

校验和是利用用户唯一识别码、乘车时间、车次、乘车区间和订单生成日期进行编码生成的，发送方生成校验和连同数据一起发送给接收方，接收方接收到以后再次计算校验和并与发送方发送的校验和进行比对，一致后就认为接收到的数据是正确的。

步骤(e3)：提取特征参数；

特征参数为根据车站运营系统的车次安排，将到站的时间点、车次和站点按照转换规则转换为一一对应的数字，对数字按照设定格式进行重组，完成了信息编码。

所述转换规则是指一天的时间精确到分，则每天的时间转换为12位数字：四位为年份、两位为月份、两位为日期、两位为小时、两位为分钟，车次转换为固定位数的数字组合，站点转换为拼音的首字母对应字母表的位次；最后得到一个纯数字组合，就是编码信息；

所述对数字按照设定格式进行重组，是将各个信息转换成对应数字后按照固定的格式：到站时间点-车次-站点，组合成一个数字组合，就完成信息编码。

步骤(e4)：生成用户信息集合与订单信息集合；

用户信息集合是通过对用户的唯一识别码进行拆分得到的。唯一识别码根据步骤(e1)编码方式拆分成q段，则用户信息集合为：

X＝{x₁,x₂,…x_q}；

订单信息集合对应步骤(e3)的编码信息，看成X的属性集合。

α＝{α₁,α₂,…α_k}；

步骤(e5)：生成信息值矩阵；

对每个x_i∈X，y_i＝(y_1,i,y_2,i,…y_m,i)^T是x_i具有的m个信息值构成的向量，则对应的m*q阶信息值矩阵为：

步骤(e6)：生成信息值矩阵对应的P-信息增广矩阵；

对信息值矩阵进行增加或删减得到对应的P-信息增广矩阵为其中内P-信息增广矩阵和外P-信息增广矩阵A^F为：

通过增加或删减属性在信息传输时提高信息的安全性；

为了保证信息安全性，需要对信息值矩阵进行变换，增加变换的复杂度以降低被破译的几率。通过对原订单信息集合增加无意义的项或删减去不是绝对必要的项实现复杂度的提升。

步骤(e7)：对P-信息增广矩阵的各项参数进行编码；

将生成的矩阵转逐行换为编码信息；将生成的矩阵按照每行首尾相接的方式转换成一行，就是一条编码信息；

步骤(e8)：根据编码信息生成二维码；

根据步骤(e7)得到的编码信息与校验和相结合，生成标准形式的二维码。

所述校验和，是循环冗余校验CRC用到的，是利用除法及余数的原理来进行错误侦测的。在数据传输过程中难免有错误出现，会导致传输过程中出现比特差错(1变成0，0变成1)，为尽量提高接收方接收到的数据的正确率，在接收方接收数据之前需要对数据进行差错检测，当且仅当检测的结果为正确时接收方才真正收下数据。

基于网络支付的无卡化地铁检票方法，包括如下步骤：

步骤(c1)：接收进站时扫码器扫描的终端的二维码；接收Web服务器事先发送过来的用户注册信息和订单信息；

步骤(c2)：对二维码进行解码，利用Web服务器事先发送过来的用户注册信息和订单信息对解码结果进行校验；若校验成功就对用户放行，若校验失败，则不允许用户进站。

对二维码进行解码，利用Web服务器事先发送过来的用户注册信息和订单信息对解码结果进行校验：

对扫描得到的二维码进行解码得到用户及订单信息的P-信息增广矩阵；对P-信息增广矩阵进行还原得到信息值矩阵；读取信息值的各项参数得到实际用户信息和实际订单信息；

将实际用户信息与Web服务器事先发送过来的用户信息进行比较，将实际订单信息与Web服务器事先发送过来的订单信息进行比较，若经过比较完全一致，则认为二维码校验成功。

将实际订单信息与Web服务器事先发送过来的订单信息进行比较时：

若当前站点与订单起始站点匹配，则给予用户通行的权限；

若当前站点在订单始发站与终点站之间，则给予用户通行的权限；

若当前站点在订单始发站与终点站之外，则不给予用户通行的权限。

基于网络支付的无卡化地铁检票方法，包括如下步骤：

步骤(d1)：接收出站时扫码器扫描的终端的二维码；接收Web服务器事先发送过来用户注册信息和订单信息；

步骤(d2)：对二维码进行解码，对解码后得到的实际用户信息和实际订单信息进行分析，判断是否是延期支付，若是就计算用户行程总费用，给终端发送支付订单，若用户在规定期限内完成支付，则给予用户通行的权限；若不是延期支付进入步骤(d3)；

允许选择延期支付的用户在完成行程出站后在规定期限内完成支付，并根据用户按期支付的行为进行相应信用积分的计算，并不要求在出站前完成支付。

若是完成支付才给予通行权限的话依然可能会造成站内拥挤和服务器的压力。在高峰过后服务器相对空闲时可完成延期支付通知和支付操作。

步骤(d3)：判断二维码是否在设定的有效时间范围内，若是就进入步骤(d4),若不是就计算用户行程总费用，给终端发送支付订单，若用户在规定期限内完成支付，则给予用户通行的权限；

计算用户行程总费用：用户进站时系统记录的站点信息为S₁，用户出站时系统记录的站点信息为S₂，S₁和S₂之间共有i个乘车区间，从S₁到S₂每个乘车区间的标准资费依次为P₁,P₂,…P_i，总费用为SUM，则计算公式为：

SUM＝P₁+P₂+...+P_i；

i＝S₂-S₁；

步骤(d4)：判断当前站点与事先发送过来订单信息是否匹配；

若当前站点与订单起始站点匹配，则给予用户通行的权限；

若当前站点在订单始发站与终点站之间，则给予用户通行的权限；同时计算车费差额，并向用户发送车费差额通知和链接，将车费差额退还给用户；

若当前站点在订单始发站与终点站之外，则不给予用户通行的权限；同时计算车费差额，并向用户发送车费补差价通知和链接，当接收到差价缴费成功的信息时，给予用户通行的权限。

对于乘客在站点内滞留的问题，采取在出站时计算行程总时间的方法，对于实际行程时间超出设定时间阈值的乘客，超出后，计算超出的时间占设定时间阈值的百分比，按照百分比的额外收取费用。

对二维码进行解码：

对扫描得到的二维码进行解码得到用户及订单信息的P-信息增广矩阵；

对二维码的生成方法的步骤(e7)进行解码即可得到原P-信息增广矩阵

对P-信息增广矩阵进行还原得到信息值矩阵；读取信息值的各项参数得到实际用户信息和实际订单信息。

按照P-信息增广矩阵生成的规则反推即可得到原信息值矩阵。

一种服务器，包括：

信息接收模块：接收用户的注册信息和车票选择信息，生成订单；

反馈模块：将订单反馈给终端；

支付方式选择模块：接收用户选择的支付方式，支付方式包括延期支付和立即支付两种，

如果是立即支付，则判断立即支付请求数量是否超过设定阈值，若超过，将超出设定阈值的支付请求设置为排队等待状态，若未超过就执行支付指令；等待完成订单支付后，给终端发送支付成功的通知；同时生成二维码，将二维码发送给终端；还将用户注册信息和订单信息发送给安检服务器；

如果是延期支付，就将用户订单进行记录，进一步判断用户是否为诚信数据库中的用户，若是，同时给终端发送允许延期支付通知，生成二维码，将二维码发送给终端；还将用户注册信息和订单信息发送给安检服务器；若不是就给终端发出驳回延期支付请求的通知，结束。

一种终端，包括：

注册信息接收模块，接收用户的注册信息和车票选择信息，将车票选择信息发送给Web服务器；

车票订单接收模块：接收Web服务器反馈的车票订单；

支付方式接收模块：接收用户选择的支付方式，将支付方式发送给Web服务器，支付方式包括延期支付和立即支付两种，

如果是立即支付，则判断立即支付请求数量是否超过设定阈值，若超过，将超出设定阈值的支付请求设置为排队等待状态，若未超过就执行支付指令；等待完成订单支付后，接收Web服务器发送的支付成功的通知；同时接收Web服务器发送的二维码；

如果是延期支付，若就将用户订单进行记录，进一步判断用户是否为诚信数据库中的用户，若是，接收Web服务器发送的允许延期支付通知，同时接收Web服务器发送的二维码；若不是就接收Web服务器发送的驳回延期支付请求的通知，结束。

安检服务器，包括：

进站二维码采集模块：接收进站时扫码器扫描的终端的二维码；接收Web服务器事先发送过来的用户注册信息和订单信息；

进站二维码解码模块：对二维码进行解码，利用Web服务器事先发送过来的用户注册信息和订单信息对解码结果进行校验；若校验成功就对用户放行，若校验失败，则不允许用户进站。

对二维码进行解码，利用Web服务器事先发送过来的用户注册信息和订单信息对解码结果进行校验：

对扫描得到的二维码进行解码得到用户及订单信息的P-信息增广矩阵；对P-信息增广矩阵进行还原得到信息值矩阵；读取信息值的各项参数得到实际用户信息和实际订单信息；

将实际用户信息与Web服务器事先发送过来的用户信息进行比较，将实际订单信息与Web服务器事先发送过来的订单信息进行比较，若经过比较完全一致，则认为二维码校验成功。

安检服务器，包括如下步骤：

出站二维码采集模块：接收出站时扫码器扫描的终端的二维码；接收Web服务器事先发送过来用户注册信息和订单信息；

出站二维码解码模块：对二维码进行解码，对解码后得到的实际用户信息和实际订单信息进行分析，判断是否是延期支付，若是就计算用户行程总费用，给终端发送支付订单，若用户在规定期限内完成支付，则给予用户通行的权限；若不是延期支付进入二维码有效时间判断模块；

允许选择延期支付的用户在完成行程出站后在规定期限内完成支付，并根据用户按期支付的行为进行相应信用积分的计算，并不要求在出站前完成支付。

若是完成支付才给予通行权限的话依然可能会造成站内拥挤和服务器的压力。在高峰过后服务器相对空闲时可完成延期支付通知和支付操作。

二维码有效时间判断模块：判断二维码是否在设定的有效时间范围内，若是就进入站点匹配判断模块，若不是就计算用户行程总费用，给终端发送支付订单，若用户在规定期限内完成支付，则给予用户通行的权限；

站点匹配判断模块：判断当前站点与事先发送过来订单信息是否匹配；

若当前站点与订单起始站点匹配，则给予用户通行的权限；

若当前站点在订单始发站与终点站之间，则给予用户通行的权限；同时计算车费差额，并向用户发送车费差额通知和链接，将车费差额退还给用户；

若当前站点在订单始发站与终点站之外，则不给予用户通行的权限；同时计算车费差额，并向用户发送车费补差价通知和链接，当接收到差价缴费成功的信息时，给予用户通行的权限。

对于乘客在站点内滞留的问题，采取在出站时计算行程总时间的方法，对于实际行程时间超出设定时间阈值的乘客，超出后，计算超出的时间占设定时间阈值的百分比，按照百分比的额外收取费用。

本发明的有益效果：

1、付费和检票只需一部手机或平板，方便快捷，消除IC卡丢失的风险。

2、无需额外建设安检检票设备，只需要扫码机即可完成检票过程；

3、二维码扫码，速度快，不需要排队，而且，本发明web服务器生成二维码后，将用户注册信息和订单信息同步发送给安检服务器，安检服务器在收到实际的二维码后，对二维码进行解码，解码后直接与事先发过来的用户注册信息和订单信息进行比对，我们的比对过程是在安检服务器中完成的，不需要在web服务器中进行校验，而且解码后直接与事先发过来的订单信息进行比对，而不是将解码后的数据与web服务器生成的二维码进行比对，这样更加加快了校验的速度。

4、验证用的二维码是由系统根据加密算法生成，伪造的可能性极低。

5、安检系统对用户进出站进行双重验证，保证用户实际乘车费用与乘车区间资费相符，同时防止发生逃票情况。

6、提前进站、提前出站，延迟出站，都得到了有效解决，能给乘客及时退差额，及时补差额，避免地铁站的经济损失；

7、通过延时出站检测能够有效减少喜欢在公共场所蹭凉蹭暖的乘客，给需要公共场所的乘客一个更加宽松的交通场所；

8、通过延期支付，大大缓解了交通高峰时期服务器的压力，避免服务器崩溃。

9、无需制造IC卡，降低成本并且节约资源，有利于可持续发展。

附图说明

图1为本发明的系统架构图；

图2为本发明的服务器侧售票流程图；

图3为本发明的终端侧售票流程图；

图4为本发明的二维码生成流程图；

图5为本发明的用户进站检票流程图；

图6为本发明的用户出站检票流程图；

图7为本发明的二维码解码流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1-7所示，基于网络支付的无纸化无卡化地铁售票、检票系统，包括：

终端，用于微信公众平台登录，车费支付和验证信息接收；

微信公众平台，用于微信公众号认证，用于车票选择，提供支付入口以及车次信息的推送；Web服务器，用于订单处理和验证授权，以及数据库管理；

安检服务器，用于安检通行权限验证，人群流量实时检测；

扫码器，用于对终端的二维码进行扫描、二维码验证，将验证结果反馈给安检服务器。

本发明为解决当前地铁运营模式效率低、大量使用IC卡车票造成的资源浪费和没有充分发挥通过二维码进行网络支付的应用潜力等问题，设计了一种地铁在线购票模式并在用户支付成功后提供系统生成的二维码来验证权限以代替IC卡车票，达到简化乘车流程、提高出行效率和节约资源的目标。

本实施例将以目前流行的网络支付方式之一微信支付为例，结合附图1说明基于微信平台的地铁售票无卡化运营实现方法的具体流程：

1地铁运营商通过自家微信公众号向已关注该公众号的用户发送图文消息和菜单，或在地铁站设置指示牌展示根据票价制作的二维码为用户提供商城接口。

2用户关注地铁运营商微信公众号或通过带有摄像功能的手机、平板等设备扫描设置在地铁站指示牌上提供的二维码来获取交易接口。

3用户进入商城页面根据个人路线计划选择车次、日期和乘车区间等完成选购流程，提交订单。

4系统处理订单并向用户返回要求支付授权，提示用户输入密码以完成支付，地铁运营商后台系统得到微信支付系统支付成功的通知后，根据用户订单的详细信息和加密算法生成对应的二维码提供给用户。

5用户微信客户端跳转到支付成功界面，显示支付成功并接收到地铁运营商后台系统生成的二维码，此二维码在通过安检时作为验证使用，包含了用户的车次、时间、乘车区间和校验码等信息。

6用户通过安检后，使用安装在检票机构上的扫码器扫描地铁运营商后台系统提供的二维码，读取用户乘车的相关信息及校验码，校对成功后给予用户通行权限，用户可正常通过安检乘车。

用户在到达目的车站后在检票机构扫码器上扫描先前进站校验的二维码，检票机构扫描对比用户订单信息和当前站点信息，确认无误后给予用户通行权限。若用户提前出站，系统将根据用户订单中的站点信息给用户发送消息链接以退回费用差额；若用户延后出站，则无法通过检票机构的扫码验证，不给予用户通行权限。

用户在微信客户端登陆后，关注地铁运营商的微信公众号，地铁运营商通过消息链接或二维码引导用户进入网上商城，或由地铁运营商在地铁站设立标志牌提供根据票价生成的二维码供用户扫描，帮助用户生成订单。

用户通过商城页面查询站点和车次信息确认订单，或者直接扫描地铁站展示的二维码确认订单。

微信客户端向地铁运营商后台系统请求生成支付订单，然后后台系统生成商户订单提交微信支付系统。

微信支付系统生成预付单并向地铁运营商后台系统返回预付单信息，地铁运营商后台系统向微信客户端发送支付参数，用户通过微信客户端发起支付。

由微信支付系统检查微信客户端接口请求支付的参数合法性和授权域权限，通过后返回验证结果并提示用户输入密码以提供支付授权。

用户输入密码并确认后微信支付系统验证授权，并通知商户支付结果，同时向微信客户端发送消息提示，返回支付结果。商户后台系统向微信支付系统查询支付结果，生成用于安检时校验的二维码(包含用户名、车次、乘车区间、有效时间和校验码等信息)，并向用户发送发货通知。微信客户端跳转到商户页面，显示发货并得到用于校检的二维码。

商户后台系统生成的二维码通过Web服务器发送到安检系统服务器用于校验并给予用户通行权限。在用户通过安检时向扫码器出示商户返回的二维码，安检系统校验成功后获取用户车次、站点区间和乘车时间等信息，给予用户通行权限并记录用户当前状态。

在用户出站时安检系统再次采集用户二维码对比用户的上次状态确认用户行程是否符合预期，并计算消费金额是否正确。若消费金额匹配，给予用户通行权限；若不匹配则根据用户提前还是延后出站的情况返还差额或不给予用户通行权限。

web服务器和安检系统分别有独立的验证机制，在用户订单生成后，服务器将用户信息、订单信息发送给安检系统，安检系统接收到信息并进行校验，保证信息无误后扫描读取用户的二维码信息，对比从服务器接收到的信息和用户提供的信息，若符合则给予用户通行权限，同时反馈给服务器用户实时状态等信息；若web服务器发送给用户的二维码有误，安检系统检测到异常状态并立即向web服务器反馈，web服务器响应后重新处理订单信息并再次向用户发送二维码信息，用户端刷新后重新验证即可。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。