基于物聯(lián)網(wǎng)的城市軌道交通智能支付平臺的關(guān)鍵技術(shù)研究

王曉芳

（中國機(jī)房設(shè)施工程有限公司，天津 300221）

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)[1]。軌道交通是與人民群眾密切相關(guān)的公共交通運(yùn)輸行業(yè)，如今移動支付的大潮正迎面而來，為順應(yīng)趨勢，建立一個可靠、高效的支付系統(tǒng)就尤為關(guān)鍵，與互聯(lián)網(wǎng)融合，為乘客提供更好的服務(wù)是在新形勢下的新發(fā)展方向，隨著外部互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展帶來的支付方式變革，第三方代替現(xiàn)金的支付方式被越來越多的城市接納，智能支付平臺的安全性就尤為重要。

物聯(lián)網(wǎng)集成與城市軌道交通智能支付是對現(xiàn)有支付方式的完善和對自動售檢票設(shè)備能力的一個檢驗(yàn)，傳統(tǒng)AFC 自動售檢票系統(tǒng)刷卡速度慢，參數(shù)升級難，票卡規(guī)則不規(guī)范等是地鐵自動售檢票系統(tǒng)的一個難題，通過智能終端設(shè)備，現(xiàn)在解決了難題并能夠支持二維碼、NFC，采用透傳信息的方式，能與智能支付平臺進(jìn)行直連，突破傳統(tǒng)自動售檢票系統(tǒng)的架構(gòu)局限，實(shí)現(xiàn)智能化城市軌道交通成為一種必然趨勢。

1 城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)構(gòu)架體系與模式創(chuàng)新

1.1 構(gòu)架體系創(chuàng)新

首先我們針對原有城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（簡稱AFC 系統(tǒng)）的架構(gòu)進(jìn)行分析，傳統(tǒng)AFC系統(tǒng)擁有五層架構(gòu)：清分中心層（ACC）、線路中心層（LC）、車站中心層（SC）、車站設(shè)備層（SLE）以及票卡層，傳統(tǒng)AFC 系統(tǒng)五層構(gòu)架體系如圖1所示。在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營背景下暴露出一些問題，如：新老線路互聯(lián)互通困難；票務(wù)規(guī)則隨運(yùn)營階段的不同靈活變動，導(dǎo)致系統(tǒng)更新升級繁瑣，代價(jià)巨大；系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)與資源浪費(fèi)嚴(yán)重以及無法滿足突發(fā)擁擠客流快速出入檢票需求等問題。

圖1 傳統(tǒng)AFC 系統(tǒng)構(gòu)五層架體系Fig.1 Five-layer framework of traditional AFC system

針對以上傳統(tǒng)五層構(gòu)架體系這些問題，本文提出智能票務(wù)終端的概念，將傳統(tǒng)AFC 系統(tǒng)由原有的五層拓展為六層架構(gòu)，如圖2所示。包括清分中心層（ACC）、線路中心層（LC）、車站中心層（SC）、車站設(shè)備層（SLE）、票卡層以及智能票務(wù)處理終端層，把智能處理終端獨(dú)立出來作為新的一層，集成票務(wù)處理規(guī)則，擺脫上位機(jī)的束縛，同時也給上位機(jī)減小了壓力，為設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

圖2 創(chuàng)新型AFC 系統(tǒng)構(gòu)六層架體系Fig.2 Six-layer framework of innovative AFC system

研究不同于傳統(tǒng)AFC 系統(tǒng)的五層架構(gòu)的三層架構(gòu)模式，分別是智能支付平臺系統(tǒng)、讀寫器和新型票卡。智能支付平臺系統(tǒng)是整體智能支付的大腦，車站智能支付工作站用于數(shù)據(jù)存儲、降級模式下的信息驗(yàn)證、車站報(bào)表生成等功能。智能支付系統(tǒng)構(gòu)架體系圖如圖3所示。

圖3 智能支付系統(tǒng)構(gòu)架體系圖Fig.3 Architecture diagram of intelligent payment system

1.2 模式創(chuàng)新

利用NFC 作為城市軌道交通的票卡介質(zhì)，與一般系統(tǒng)需要用戶更換通信運(yùn)營商的SWP-SIM 卡作為自己的安全模塊不同，系統(tǒng)采用文件證書的方式，利用不對稱數(shù)據(jù)加密簽名的方法，通過對敏感數(shù)據(jù)的靜態(tài)認(rèn)證，動態(tài)認(rèn)證，以及票卡賬戶的后臺監(jiān)控等方法保證系統(tǒng)的安全，極大地提高系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。在國內(nèi)首次將二維碼作為城市軌道交通的票卡介質(zhì)，利用手機(jī)生成動態(tài)的二維碼，有效解決紙質(zhì)二維碼易被復(fù)制偽造的問題，保證了票卡的時效性和安全性。兩方案實(shí)現(xiàn)票卡產(chǎn)品的空中購買、空中充值，與目前電子支付等潮流相符。

研究“通信聯(lián)機(jī)脫機(jī)自適應(yīng)模式”，終端設(shè)備在處理票卡業(yè)務(wù)時，優(yōu)先與智能支付平臺系統(tǒng)通信，獲取通行數(shù)據(jù)。如在規(guī)定時限內(nèi)無法聯(lián)機(jī)時，自動切換為脫機(jī)模式。在確保地鐵票款資金安全完整的前提下，盡可能地保障了乘客通行體驗(yàn)。研究采用RJ45 網(wǎng)口與智能支付平臺通信的模式，在數(shù)據(jù)交互上采用雙通道并存模式，傳統(tǒng)的串口通道用來進(jìn)行設(shè)備管理和傳統(tǒng)業(yè)務(wù)受理，專用網(wǎng)口用來開展智能支付業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)透過傳統(tǒng)的終端設(shè)備、SC、LC 直接上送智能支付平臺。

1.3 票卡產(chǎn)品創(chuàng)新

傳統(tǒng)票卡以IC 卡為載體，需事先規(guī)劃設(shè)定好票卡結(jié)構(gòu)，不能更改，若后期做票務(wù)規(guī)則變更，則往往受制于固定的票卡結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)在可以使用傳統(tǒng)票卡，新型智能支付如NFC、二維碼、手機(jī)APP 等多種智能移動票務(wù)支付方式。

在城市軌道交通建設(shè)、運(yùn)營企業(yè)提供AFC 領(lǐng)域相關(guān)票務(wù)處理終端產(chǎn)品時，形成票務(wù)處理一體化解決方案，以提升軌道交通運(yùn)營服務(wù)水平，降低建設(shè)成本，提高運(yùn)營效率，增加收益[2]。智能支付業(yè)務(wù)是先刷卡、后付費(fèi)的新模式，面向乘客的業(yè)務(wù)規(guī)則與傳統(tǒng)票卡相兼容，在實(shí)際票務(wù)處理邏輯有較大的創(chuàng)新。

2 物聯(lián)網(wǎng)與智能支付關(guān)鍵技術(shù)

隨著移動終端的普及，移動支付已經(jīng)逐漸興起，人們也逐漸熟悉和接受了這種使用移動終端設(shè)備為載體，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的商業(yè)交易方式[3]。今后幾年全球移動支付業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)持續(xù)走強(qiáng)趨勢。本文將智能支付應(yīng)用于軌道交通自動售檢票處理系統(tǒng)，既能使乘客免于排隊(duì)購票及窗口充值造成的不便，又能方便軌道交通公司升級票務(wù)規(guī)則和管理。

互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)采用“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式，將移動支付、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算技術(shù)與傳統(tǒng)的AFC 系統(tǒng)相結(jié)合，打造適合未來發(fā)展趨勢的新型地鐵購票模式。采取手機(jī)支付，終端取票的方式，提前在移動端選擇站點(diǎn)并進(jìn)行支付，可以大大節(jié)省在TVM 設(shè)備上排隊(duì)購票時間，并且免去了乘客換取零鈔的麻煩。互聯(lián)網(wǎng)購票機(jī)相對傳統(tǒng)的TVM 設(shè)備相比縮減了紙幣、硬幣等處理模塊，設(shè)備更加小巧，價(jià)格更加低廉、設(shè)備維護(hù)也更加簡便。

2.1 智能支付系統(tǒng)總體構(gòu)架

智能支付系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖4所示。

圖4 智能支付系統(tǒng)總體構(gòu)架圖Fig.4 Architecture diagram of intelligent payment system

2.2 物聯(lián)網(wǎng)與智能支付技術(shù)

新一代智能票務(wù)終端智能支付系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了低于傳統(tǒng)移動支付平均交易時間，提升單次進(jìn)出站通行率等效果。研發(fā)智能支付系統(tǒng)平臺，保障票務(wù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)準(zhǔn)確傳輸和穩(wěn)定運(yùn)行，對于異常交易做到有據(jù)可查。本文首創(chuàng)“聯(lián)機(jī)、脫機(jī)自適應(yīng)”的刷卡模式，既能保證乘客良好的刷卡體驗(yàn)，也保證正常的進(jìn)出站檢票次序，確保城市軌道交通的快速通行運(yùn)營。軌道交通智能票務(wù)處理終端能夠支持二維碼、NFC、以及生物識別技術(shù)的使用，同時采用透傳信息的方式，與智能支付平臺進(jìn)行直連，突破傳統(tǒng)自動售檢票系統(tǒng)的架構(gòu)局限，為專業(yè)發(fā)展開辟新的方向，智能支付車站管理系統(tǒng)能夠支持對票務(wù)處理終端的遠(yuǎn)程操作和分級處理，減輕新程序以及新參數(shù)試驗(yàn)時需要大批維護(hù)人員“跑站”的現(xiàn)象，減輕運(yùn)維壓力。

3 結(jié)語

本文通過創(chuàng)新顛覆軌道交通AFC 售檢票領(lǐng)域的一些固有技術(shù)模式，創(chuàng)新國內(nèi)現(xiàn)有的銀行卡、手機(jī)NFC、手機(jī)二維碼、人臉識別等智能支付在軌道交通應(yīng)用技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破和革新，形成軌道交通自動售檢票系統(tǒng)智能支付終端設(shè)備及中心系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)智能支付應(yīng)用系統(tǒng)參數(shù)、通信模式、業(yè)務(wù)規(guī)則、終端接口等內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，指導(dǎo)未來軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的建設(shè)。