CN107742322A - 一种基于二维码识别的闸机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维码识别的闸机控制系统，通过简化进/出地铁站时的验证内容，加快处理速度，将需要占用网络资源的计费操作和信息更新操作延后至乘客乘车后的空闲时间，完全避免了现有技术中存在的高峰时段网络信号不好，影响整个系统的处理运行速度，与此同时，能够保证信息传输的准确性，带来更好的用户体验。

Description

一种基于二维码识别的闸机控制系统

技术领域

本发明涉及城市轨道交通领域，尤其涉及基于二维码识别的闸机控制系统。

背景技术

地铁作为城市轨道交通系统的重要组成部分，由于其主要建于地底，在节省地面空间的同时可以减少地面噪音。相比于其它交通工具，具有显著的优点：1）运量大，地铁的运输能力要比地面公共汽车大7~10倍，是任何城市交通工具所不能比拟的；2）准时，正点率一般比公交高；3）速度快，由于不存在拥堵的情况，只要实现合理调度，地铁列车便可以在地下隧道内风驰电掣地行进，行驶的最高时速普遍80公里，可超过100公里，有的甚至达到了120公里。随着当今中国城镇化建设的日益推进，城市规模越来越大，地铁的优点越来越突出，地铁在解决城市拥堵问题的同时，悄然成为一个城市现代化程度高低的标志，一条条地铁线在全国各地不断破土动工。

目前，国内各个城市的地铁客运部门已经建立了较为完善的购票、检票系统，普遍是采用非接触式IC卡作为票卡的载体，但是当前的系统存在如下的问题：1）非接触式IC卡成本较高，会增加铁路的整体运营成本；2）在上下班、旅游旺季等高峰时段，排队购票会耗费出行人员过多的时间，在增加地铁站内拥堵的同时影响出行人员的心情。

二维码用按一定规律在平面分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，能够实现汉字、图像、数字等信息的存储。现有技术中已经公开了用户通过手机扫描地铁检票终端显示屏上的二维码进行检票，在一定程度上解决了目前地铁购票排队时间长、车票单次使用成本高的问题，但是在客流量大时，仍然存在显示屏上的二维码不容易瞄准、系统负担较大导致二维码生成较慢、网络信号不佳导致读取二维码信息较慢等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于二维码识别的闸机控制系统，其特征在于, 系统包括智能手机终端、后台的管理服务器和用于检测乘客进出站的闸机控制终端,系统后台的管理器用于实现乘客综合管理，实现乘客的信息管理，车票费用的自动结算等功能,闸机控制终端包括液晶显示屏、射频（RF）线圈、二维码采集模块、闸机和处理芯片，二维码采集模块包括二维码摄像头和光线传感器。

进一步地，所述智能手机终端包括能够与管理服务器进行通信的手机应用APP，在手机APP上乘客可以选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP可以生成包含起点站/终点站信息以及其它信息的二维码，用于进/出地铁站时进行二维码扫描。

进一步地，所述光线传感器用于感测是否有手机屏幕接近二维码摄像头，在确认手机接近后，二维码摄像头才开始工作，避免二维码摄像头在非必要时刻开启工作。

进一步地， 所述射频（RF）线圈安装在液晶显示屏外围，在原射频（RF）线圈安装处安装二维码摄像头。

进一步地，所述闸机控制系统的工作流程为：

1）乘客在搭乘地铁前，提前选择自己的路线，手机APP提前生成分别包含起点站站名、终点站站名的二维码；

2）进站时，乘客在手机APP上选择“进站”操作，手机APP会显示包含起点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到起始站站名，将其与本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功进站后，在手机APP选择“已进站”，更新当前状态；

3）出站时，乘客在手机APP上选择“出站”操作，手机APP会显示包含终点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到终点站站名，将其与本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功出站后，在手机APP选择“已出站”，更新当前状态；

4）整个行程结束后，手机APP会与系统后台的管理服务器进行信息传递和数据操作。

进一步地，所述信息传递和数据操作具体包括：

手机APP会记录整个行程路线，并计算乘车费用，在网络情况良好的情况下，将路线和费用信息更新到系统后台的管理服务器，从乘客预存的金额中扣除乘车费用，若经过扣除操作后，乘客预存的金额小于一定数额或为负数，手机APP会提醒乘客及时缴费。

进一步地，所述二维码摄像头设计在射频（RF）线圈内，且摄像头与射频线圈间距20mm。

进一步地，所述闸机控制系统的工作流程为：

1）乘客在搭乘地铁前，提前选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP提前生成包含起点站站名的二维码；

2）进站时，乘客在手机APP上选择“进站”操作，手机APP会显示包含起点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到乘客设定的起始站站名，将其与提前存储在处理芯片中的本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功进站后，在手机APP选择“已进站”，更新当前状态；

3）手机APP获取当前智能手机终端采用的NFC芯片的型号和出厂ID，按照“型号：出厂ID”的格式将获取的信息编辑为当前智能手机终端的唯一标识，在乘客乘车过程中生成包含标识信息和终点站站名的二维码；

4）出站时，乘客在手机APP上选择“出站”操作，手机APP会显示提前生成好的包含标识信息和终点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到进站时生成的智能手机终端的唯一标识和乘客设定的终点站站名，在二维码摄像头采集二维码信息的同时，手机APP会按照步骤3）中的方式生成当前智能手机终端的唯一标识，并将该标识通过手机NFC芯片与射频（RF）线圈建立的通讯通道发送给处理芯片，处理芯片会将前后标识，以及终点站站名与提前存储在处理芯片中的本站站名同时进行比较，若比较结果均相同，才开启闸机，乘客在成功出站后，在手机APP选择“已出站”，更新当前状态；

5）整个行程结束后，手机APP会与系统后台的管理服务器进行信息传递和数据操作。

进一步地，所述信息传递和数据操作具体包括：

手机APP会记录整个行程路线，并计算乘车费用，在网络情况良好的情况下，将路线和费用信息更新到系统后台的管理服务器，从乘客预存的金额中扣除乘车费用，若经过扣除操作后，乘客预存的金额小于一定数额或为负数，手机APP会提醒乘客及时缴费。

附图说明

图1是本申请实施例一的闸机面板示意图；

图2是本申请实施例一的显示屏、读卡器天线安装示意图；

图3是本申请实施例二的闸机面板示意图；

图4是本申请实施例二的显示屏、读卡器天线安装示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

一种基于二维码识别的闸机控制系统包括智能手机终端、系统后台的管理服务器和用于检测乘客进出站的闸机控制终端。

智能手机终端包括能够与管理服务器进行通信的手机应用APP，在手机APP上乘客可以选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP可以生成包含起点站/终点站信息以及其它信息的二维码，用于进/出地铁站时进行二维码扫描。

系统后台的管理器用于实现乘客综合管理，实现乘客的信息管理，车票费用的自动结算等功能。

闸机控制终端包括液晶显示屏、射频（RF）线圈、二维码采集模块、闸机和处理芯片。二维码采集模块包括二维码摄像头和光线传感器。如图1和图2所示，射频（RF）线圈安装在液晶显示屏外围，在原射频（RF）线圈安装处安装二维码摄像头。在安装过程中，液晶显示屏安装在一个封闭的金属壳环境中，金属外壳接地，在金属壳的周围增加一层四氟材质的塑胶。金属壳及其接地设置可以减少液晶显示屏对读卡器天线的影响，同时利用四氟材质塑胶隔离读卡器天线和金属壳，避免两者直接接触。液晶显示屏用于显示相关提示信息。射频（RF）线圈用于实现传统的IC卡信息读取。二维码采集模块用于采集智能手机终端生成的二维码信息，并且，为了节省能源，同时延长二维码摄像头的使用寿命，采用光线传感器感测是否有手机屏幕接近二维码摄像头，在得到确认后，二维码摄像头才开始工作，从而避免二维码摄像头在非必要时刻开启工作。

整个闸机控制系统的工作流程为：

1）乘客在搭乘地铁前，提前选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP提前生成分别包含起点站站名、终点站站名的二维码；

2）进站时，乘客在手机APP上选择“进站”操作，手机APP会显示提前生成好的包含起点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，光线传感器检测到手机屏幕的亮光后，二维码摄像头开始工作，采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到乘客设定的起始站站名，将其与提前存储在处理芯片中的本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功进站后，在手机APP选择“已进站”，更新当前状态；

3）出站时，乘客在手机APP上选择“出站”操作，手机APP会显示提前生成好的包含终点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，光线传感器检测到手机屏幕的亮光后，二维码摄像头开始工作，采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到乘客设定的终点站站名，将其与提前存储在处理芯片中的本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功出站后，在手机APP选择“已出站”，更新当前状态；

4）整个行程结束后，手机APP会记录整个行程路线，并计算乘车费用，在网络情况良好的情况下，将相关信息更新到系统后台的管理服务器，从乘客预存的金额中扣除乘车费用，若经过扣除操作后，乘客预存的金额小于一定数额或为负数，手机APP会通过适当的方式提醒乘客及时缴费。

在整个过程中，闸机控制终端只需验证当前站点是否为乘客设定的起点站/终点站，验证内容简单，可以很快地进行相关处理判断，并且乘客使用的二维码信息都是提前生成好的，可以看出，闸机控制终端和乘客在交互过程中均无需使用网络，处理速度快，完全避免了现有技术中存在的高峰时段网络信号不好，影响整个系统的处理运行速度。与此同时，整个过程将需要占用网络资源的计费操作和信息更新操作延后至乘车后的空闲时间，在网络情况良好的情况下进行，既能保证信息传输的准确性，又能带来更好的用户体验。

实施例二：

如图3和图4所示，与实施例一相比，实施例二的区别在于将二维码摄像头设计在射频（RF）线圈内，且摄像头与射频线圈间距20mm。此方案中二维码扫描设备为一个独立封闭的整体，其通过电磁干扰CE、FCC、ROHS相关检测，并获得对应的检测认证。故不存在相邻系统间电磁干扰及影响其他设备正常运行。读卡器天线采用13.56MHz频率。故两个设备是独立存在，彼此不影响其工作。

实施例二所采用的设置方式，可以对包含NFC模块的智能手机终端进行额外的身份验证。NFC技术（近距离无线通讯技术）由非接触式射频识别（RFID）演变而来，由飞利浦半导体、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。NFC技术是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内，其传输速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三种。NFC技术已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、EMCA-340标准与ETSI TS 102 190标准。NFC采用主动和被动两种读取模式。

在实施例二中，整个闸机控制系统的工作流程为：

1）乘客在搭乘地铁前，提前选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP提前生成包含起点站站名的二维码；

2）进站时，乘客在手机APP上选择“进站”操作，手机APP会显示提前生成好的包含起点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，光线传感器检测到手机屏幕的亮光后，二维码摄像头开始工作，采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到乘客设定的起始站站名，将其与提前存储在处理芯片中的本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功进站后，在手机APP选择“已进站”，更新当前状态；

3）手机APP获取当前智能手机终端采用的NFC芯片的型号和出厂ID，按照“型号：出厂ID”的格式将获取的信息编辑为当前智能手机终端的唯一标识，在乘客乘车过程中生成包含标识信息和终点站站名的二维码；

4）出站时，乘客在手机APP上选择“出站”操作，手机APP会显示提前生成好的包含标识信息和终点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，光线传感器检测到手机屏幕的亮光后，二维码摄像头开始工作，采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到进站时生成的智能手机终端的唯一标识和乘客设定的终点站站名，在二维码摄像头采集二维码信息的同时，手机APP会按照步骤2）中的方式生成当前智能手机终端的唯一标识，并将该标识通过手机NFC芯片与射频（RF）线圈建立的通讯通道发送给处理芯片，处理芯片会将前后标识，以及终点站站名与提前存储在处理芯片中的本站站名同时进行比较，若比较结果均相同，才开启闸机，乘客在成功出站后，在手机APP选择“已出站”，更新当前状态；

5）整个行程结束后，手机APP会记录整个行程路线，并计算乘车费用，在网络情况良好的情况下，将相关信息更新到系统后台的管理服务器，从乘客预存的金额中扣除乘车费用，若经过扣除操作后，乘客预存的金额小于一定数额或为负数，手机APP会通过适当的方式提醒乘客及时缴费。

实施例二公开的技术方案除了具有实施例一的所有优点，还可以实现进/出站智能手机终端一致性的验证，防止逃票、跳票等情况的出现，保证地铁运营部门的利益。

需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作在顺序的限制，因为依据，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于二维码识别的闸机控制系统，其特征在于,系统包括智能手机终端、后台的管理服务器和用于检测乘客进出站的闸机控制终端,系统后台的管理器用于实现乘客综合管理，实现乘客的信息管理，车票费用的自动结算等功能,闸机控制终端包括液晶显示屏、射频（RF）线圈、二维码采集模块、闸机和处理芯片，二维码采集模块包括二维码摄像头和光线传感器。

2.根据权利要求1所述的闸机控制系统，其特征在于，所述智能手机终端包括能够与管理服务器进行通信的手机应用APP，在手机APP上乘客可以选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP可以生成包含起点站/终点站信息以及其它信息的二维码，用于进/出地铁站时进行二维码扫描。

3.根据权利要求1所述的闸机控制系统，其特征在于，所述光线传感器用于感测是否有手机屏幕接近二维码摄像头，在确认手机接近后，二维码摄像头才开始工作，避免二维码摄像头在非必要时刻开启工作。

4.根据权利要求1所述的闸机控制系统，其特征在于,所述射频（RF）线圈安装在液晶显示屏外围，在原射频（RF）线圈安装处安装二维码摄像头。

5.根据权利要求4所述的闸机控制系统，其特征在于，所述闸机控制系统的工作流程为：

1）乘客在搭乘地铁前，提前选择自己的路线，手机APP提前生成分别包含起点站站名、终点站站名的二维码；

2）进站时，乘客在手机APP上选择“进站”操作，手机APP会显示包含起点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到起始站站名，将其与本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功进站后，在手机APP选择“已进站”，更新当前状态；

3）出站时，乘客在手机APP上选择“出站”操作，手机APP会显示包含终点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到终点站站名，将其与本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功出站后，在手机APP选择“已出站”，更新当前状态；

4）整个行程结束后，手机APP会与系统后台的管理服务器进行信息传递和数据操作。

6.根据权利要求5所述的闸机控制系统，其特征在于，所述信息传递和数据操作具体包括：

手机APP会记录整个行程路线，并计算乘车费用，在网络情况良好的情况下，将路线和费用信息更新到系统后台的管理服务器，从乘客预存的金额中扣除乘车费用，若经过扣除操作后，乘客预存的金额小于一定数额或为负数，手机APP会提醒乘客及时缴费。

7.根据权利要求1所述的闸机控制系统，其特征在于，所述二维码摄像头设计在射频（RF）线圈内，且摄像头与射频线圈间距20mm。

8.根据权利要求7所述的闸机控制系统，其特征在于，所述闸机控制系统的工作流程为：

1）乘客在搭乘地铁前，提前选择自己的路线，即选择行程的起点站和终点站，手机APP提前生成包含起点站站名的二维码；

2）进站时，乘客在手机APP上选择“进站”操作，手机APP会显示包含起点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到乘客设定的起始站站名，将其与提前存储在处理芯片中的本站站名进行比较，若两者相同，便开启闸机，乘客在成功进站后，在手机APP选择“已进站”，更新当前状态；

3）手机APP获取当前智能手机终端采用的NFC芯片的型号和出厂ID，按照“型号：出厂ID”的格式将获取的信息编辑为当前智能手机终端的唯一标识，在乘客乘车过程中生成包含标识信息和终点站站名的二维码；

4）出站时，乘客在手机APP上选择“出站”操作，手机APP会显示提前生成好的包含标识信息和终点站站名的二维码，乘客将手机屏幕靠近二维码采集模块，二维码采集模块采集二维码信息，将其传输至处理芯片，处理芯片对二维码信息进行解析，得到进站时生成的智能手机终端的唯一标识和乘客设定的终点站站名，在采集二维码信息的同时，手机APP会按照步骤3）中的方式生成当前智能手机终端的唯一标识，并将该标识通过手机NFC芯片与射频（RF）线圈建立的通讯通道发送给处理芯片，处理芯片会将前后标识，以及终点站站名与本站站名同时进行比较，若比较结果均相同，才开启闸机，乘客在成功出站后，在手机APP选择“已出站”，更新当前状态；

5）整个行程结束后，手机APP会与系统后台的管理服务器进行信息传递和数据操作。

9.根据权利要求8所述的闸机控制系统，其特征在于，所述信息传递和数据操作具体包括：

手机APP会记录整个行程路线，并计算乘车费用，在网络情况良好的情况下，将路线和费用信息更新到系统后台的管理服务器，从乘客预存的金额中扣除乘车费用，若经过扣除操作后，乘客预存的金额小于一定数额或为负数，手机APP会提醒乘客及时缴费。