基于二維碼識(shí)別的地鐵售檢票系統(tǒng)研究

王彬

摘 要：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，智能移動(dòng)終端的覆蓋率日益提高，人們對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的使用習(xí)慣已經(jīng)建立，通過(guò)手機(jī)移動(dòng)支付購(gòu)買地鐵票，并直接在閘機(jī)處通過(guò)掃描二維碼進(jìn)行驗(yàn)證，完成進(jìn)出站，這樣的方式不但可以大大緩解站內(nèi)購(gòu)票的壓力，而且可以讓乘客更為便捷高效地乘坐地鐵出行。

關(guān)鍵詞：二維碼；自動(dòng)售檢票系統(tǒng)；清結(jié)算中心系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）33-0082-02

1 概 述

目前，各個(gè)城市的地鐵客運(yùn)部門都已建立了較為完善的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（Auto Fare Collection，AFC），能夠完整的實(shí)現(xiàn)軌道交通的售票、檢票、計(jì)費(fèi)、收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)、清分等環(huán)節(jié)的自動(dòng)處理。AFC系統(tǒng)主要由線網(wǎng)級(jí)清分系統(tǒng)（ACC）、線路級(jí)系統(tǒng)（LC）、車站級(jí)系統(tǒng)（SC）、車站終端設(shè)備和車票五部分組成。終端設(shè)備包括有車站計(jì)算機(jī)、自動(dòng)售票機(jī)、閘機(jī)、票房售票機(jī)、手持驗(yàn)票機(jī)等；

車票則普遍采用的是實(shí)體卡（token幣或者方卡）作為票卡的載體，實(shí)體票卡需要定期在自動(dòng)售票機(jī)中填充和回收地鐵票、錢幣，而且還會(huì)有不定量的票卡丟失及損壞，會(huì)造成運(yùn)營(yíng)管理成本的提高，在檢票過(guò)閘時(shí)，還容易出現(xiàn)檢票排隊(duì)耗時(shí)長(zhǎng)，尾隨逃票、漏票的問(wèn)題。二維碼是一種比一維碼更高級(jí)的條碼格式，在水平和垂直方向都可以存儲(chǔ)信息，可以存儲(chǔ)漢字、數(shù)字、圖片等信息，使用二維碼作為電子票載體，具有低成本、易維護(hù)的特點(diǎn)。

2 基于二維碼檢票需要解決的問(wèn)題

使用傳統(tǒng)的實(shí)體車票進(jìn)、出站過(guò)閘檢票時(shí)，閘機(jī)可以將檢票信息寫回到車票，這樣檢票信息就保存在了車票上，以車票為載體實(shí)現(xiàn)了信息的出、入口傳遞，從而可以在閘機(jī)離線的情況下，完成出入站的檢票工作。

在二維碼過(guò)閘檢票的方式下，閘機(jī)是通過(guò)圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)二維碼票據(jù)的識(shí)別，閘機(jī)與手機(jī)之間并有任何通信接口，因此無(wú)法將檢票信息寫回到手機(jī)端，從而也就不能按照原有實(shí)物票的方式在離線的模式下工作。因此會(huì)帶來(lái)很多需要解決的問(wèn)題，例如電子票比實(shí)物票更容易復(fù)制、分發(fā)，逃票乘客可以通過(guò)互換電子票，用低價(jià)票乘坐超程距離；離線模式下，如何判斷是否乘車超時(shí)；手機(jī)丟失、掉電關(guān)機(jī)等異常情況下的如何使用電子票出站；在降級(jí)模式下、應(yīng)急模式下，電子票的處理方式需要重新設(shè)計(jì)。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的AFC系統(tǒng)已經(jīng)是一套成熟完整的系統(tǒng)，已經(jīng)在軌道交通中得以成熟的應(yīng)用；在引入補(bǔ)充的同時(shí)不能對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)帶來(lái)過(guò)多的影響，這點(diǎn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)是一個(gè)原則。因此，該互聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)應(yīng)建立在原有AFC 系統(tǒng)基本不變的前提下，是疊加在現(xiàn)有系統(tǒng)上的子系統(tǒng)，需要分開(kāi)獨(dú)立建設(shè)，如圖1所示。

整個(gè)系統(tǒng)主要由APP系統(tǒng)、票務(wù)數(shù)據(jù)計(jì)算分析系統(tǒng)、ACC接口服務(wù)系統(tǒng)組成，其中APP系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)購(gòu)票、兌/檢票、用戶管理和認(rèn)證；票務(wù)數(shù)據(jù)計(jì)算分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)消息發(fā)布和推送系統(tǒng)、日志采集和和分析系統(tǒng)、報(bào)表系統(tǒng)，而ACC接口服務(wù)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成與ACC系統(tǒng)的交互業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，如圖2所示。

這種面向大量用戶的互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)票系統(tǒng)，需要面對(duì)高并發(fā)用戶、大流量訪問(wèn)，同時(shí)要高可用，提供不間斷服務(wù)，需求也會(huì)快速變更，可擴(kuò)展性要好。基于以上考慮，系統(tǒng)部署采用Keepalive和LVS直接路由模式的高可用負(fù)載集群系統(tǒng)、高可用緩存系統(tǒng)、主備高可用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)讀寫分離。其中，LVS（Linux Virtual Server）負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，Keepalived 基于 LVS ，并與 LVS 高度融合，監(jiān)控 LVS 下所有真實(shí)服務(wù)器健康狀態(tài)，并通過(guò)健康健康狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整 LVS 的復(fù)雜均衡轉(zhuǎn)發(fā)權(quán)重和規(guī)則，并且同時(shí)保證具備熱備功能。系統(tǒng)部署情況，如圖3所示。

3.2 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

每個(gè)乘客可以使用自己的賬號(hào)一次購(gòu)買多張電子票，但乘坐地鐵時(shí)，每次只能兌換使用一張電子票，進(jìn)站時(shí)，對(duì)未使用過(guò)的電子單程票生成進(jìn)站二維碼；出站時(shí)，僅對(duì)已經(jīng)激活且未出現(xiàn)超程的電子單程票生成出站二維碼；對(duì)于已經(jīng)標(biāo)記進(jìn)、出站且處于激活狀態(tài)的電子單程票，在乘客出站后，系統(tǒng)將其置為失效。完成本次進(jìn)出站后，可以兌換使用其它電子票。如圖4所示。

具體的進(jìn)出站流程共需要以下8步，分別為：

S1：移動(dòng)智能終端（如手機(jī)、平板電腦等設(shè)備）安裝客戶端APP，入站前用戶登錄客戶端App；S2：入站前，用戶點(diǎn)擊購(gòu)買的電子票，移動(dòng)智能終端開(kāi)始通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向后端平臺(tái)請(qǐng)求生成進(jìn)站消費(fèi)憑證，后端平臺(tái)生成含有序號(hào)、生成時(shí)間、金額的進(jìn)站消費(fèi)憑證，返回給客戶端；S3：準(zhǔn)備入站時(shí)，移動(dòng)端生成包含所述進(jìn)站消費(fèi)憑證和用戶ID的入站二維碼A，完成電子票的兌換激活；S4：入站時(shí)，入站檢票終端通過(guò)掃描入站二維碼A，獲取進(jìn)站消費(fèi)憑證和用戶ID，驗(yàn)證票據(jù)的合法性，對(duì)比二維碼的生成時(shí)間與檢票終端的時(shí)間差（后端平臺(tái)的時(shí)間與AFC/ACC系統(tǒng)的時(shí)間會(huì)周期同步）解決手機(jī)錄屏轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題，若合法，則允許乘客進(jìn)站，并上傳該入站信息；S5：出站前，打開(kāi)移動(dòng)智能終端的客戶端App，系統(tǒng)將提醒用戶是否已經(jīng)進(jìn)站，同時(shí)終點(diǎn)站是否需要變更，如果不變更終點(diǎn)站，點(diǎn)擊確認(rèn)；如果需要變更，用戶點(diǎn)擊變更站點(diǎn)，系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的站點(diǎn)重新計(jì)算票價(jià)，判斷當(dāng)前點(diǎn)票金額是否超出，如果金額超出，則提醒用戶進(jìn)行電子支付。之后，將進(jìn)站消費(fèi)憑證發(fā)送給后端平臺(tái)，后端平臺(tái)生成包含入場(chǎng)編號(hào)、入站時(shí)間等信息的出站消費(fèi)憑證，返回給移動(dòng)智能終端；S6：準(zhǔn)備出站時(shí)，移動(dòng)智能終端生成包括所述出站消費(fèi)憑證和用戶ID的出站二維碼B；S7：出站時(shí)，出站檢票終端通過(guò)掃描出站二維碼B，獲取進(jìn)站消費(fèi)憑證和用戶ID，驗(yàn)證合法性后，若合法，則允許乘客出站，并上傳該出站信息；S8：用戶出站后，可以點(diǎn)擊“結(jié)束”按鈕，該電子票將狀態(tài)變?yōu)椤耙咽褂谩?，乘客可以使用新的電子票?

4 特殊情況的解決方案

4.1 超程補(bǔ)款

超程補(bǔ)款是指乘客實(shí)際乘車區(qū)間超過(guò)單程票規(guī)定的區(qū)間，對(duì)于超出的部分，乘客必須補(bǔ)足余額。在該系統(tǒng)中，出站二維碼信息包含起始站和終點(diǎn)站信息，閘機(jī)在進(jìn)、出站時(shí)會(huì)判斷二維碼與當(dāng)前站點(diǎn)是否相符，必須一致才能放行。用戶在使用App生成出站二維碼之前，會(huì)先選擇確認(rèn)出站點(diǎn)，從而判斷當(dāng)前已支付金額是否足夠，不足時(shí)必須由用戶通過(guò)手機(jī)支付差額后才能生成出站二維碼。因此通過(guò)二維碼可以方便地實(shí)現(xiàn)超程的補(bǔ)票，且不需要運(yùn)營(yíng)單位投入人力資源，完全由用戶自行操作?；蛘咭部梢岳肂OM連接互聯(lián)網(wǎng)售票平臺(tái)，對(duì)所持電子車票標(biāo)記出站并做超程更新，人工放行。

4.2 超時(shí)補(bǔ)款

超時(shí)補(bǔ)款是指乘客在付費(fèi)區(qū)逗留的時(shí)間超過(guò)系統(tǒng)所設(shè)定的每乘次旅行時(shí)間，乘客必須補(bǔ)足相關(guān)費(fèi)用。在該系統(tǒng)中，對(duì)于持二維碼電子單程票的乘客，在常規(guī)檢票合法的情況下，允許正常出站，但ACC會(huì)根據(jù)該電子單程票對(duì)應(yīng)上傳的進(jìn)、出站檢票記錄，確定該電子單程票是否超時(shí)，如超時(shí)，則將超時(shí)補(bǔ)款信息發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)票平臺(tái)，在乘客使用手機(jī)APP后續(xù)購(gòu)票時(shí)，通知乘客進(jìn)行超時(shí)補(bǔ)款，乘客應(yīng)按要求通過(guò)手機(jī)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)售票客戶端補(bǔ)足乘車資費(fèi)，否則，該手機(jī)綁定的APP將無(wú)法重新購(gòu)票，直至補(bǔ)足票款為止。

4.3 手機(jī)丟失等其它異常情況

若手機(jī)丟失或發(fā)生故障時(shí)，不能正常通過(guò)檢票機(jī)出站，須到客服中心由工作人員訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)售票平臺(tái)，核實(shí)乘客購(gòu)票信息，在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上對(duì)該電子單程票標(biāo)記為非正常出站狀態(tài)，然后放行出站。

4.4 退 票

對(duì)于已經(jīng)激活但未使用其進(jìn)站的電子票，在ACC進(jìn)行當(dāng)天清分時(shí)，通過(guò)對(duì)比該電子票是否有相應(yīng)的進(jìn)、出站信息進(jìn)行判斷，若確實(shí)未有對(duì)應(yīng)的記錄，則APP后臺(tái)會(huì)自動(dòng)給予以進(jìn)行退票處理。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，移動(dòng)化、電子化的趨勢(shì)是不可阻擋的，基于二維碼電子票的地鐵售檢票系統(tǒng)，是對(duì)現(xiàn)有AFC系統(tǒng)的一個(gè)有效補(bǔ)充，可以很好的彌補(bǔ)現(xiàn)有實(shí)物票方式單一、低效、購(gòu)票地點(diǎn)受限等問(wèn)題帶來(lái)的不足。本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模式設(shè)計(jì)合理，架構(gòu)擴(kuò)展性強(qiáng)，接口清晰，可以很方便的接入到已有的地鐵AFC系統(tǒng)中，即可方便地實(shí)現(xiàn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)購(gòu)票，在閘機(jī)刷二維碼過(guò)閘的功能，有很好可移植性與推廣性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳友寶，徐建閩.二維碼和電子支付在地鐵票務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].電 子世界，2014，（11）.