[发明专利]基于近场通信协议的智能灯控系统

摘要

本发明涉及基于近场通信协议的智能灯控系统，包括移动智能终端、移动运营商、认证机构、市政服务平台、第一银行系统、第二银行系统及遍布于道路两侧的智能路灯；移动智能终端具有第一NFC通信模块，智能路灯具有第二NFC通信模块；智能路灯连接市政服务平台，市政服务平台存储各智能路灯中第二NFC通信模块的真实身份标识号；移动智能终端及各智能路灯均连接认证机构，移动智能终端连接第一银行系统，市政服务平台连接第二银行系统；移动智能终端与智能路灯通过第一NFC通信模块、第二NFC通信模块通信连接，以完成对所需市政费用的支付。该系统既能降低市政布设成本，实现移动智能终端利用路灯完成市政费用缴纳，又可保证移动智能终端与路灯之间缴费安全。

主权项

基于近场通信协议的智能灯控系统，包括移动智能终端、移动运营商、认证机构、市政服务平台、第一银行系统、第二银行系统以及各遍布于道路两侧的智能路灯；其中：所述移动智能终端包括第一微处理模块以及分别连接第一微处理模块的第一NFC通信模块、GPS定位模块、北斗定位模块、第一存储模块、触摸显示模块、第一音频播放模块、第一GSM通信模块、WIFI模块、手指静脉信息采集模块、身份证扫描模块、第一加密模块、人体磁场感应模块、人体体味采集模块、第一时钟计时模块、基础颜色生成模块、第一空气湿度采集模块、第一可见光信息转换模块和可见光发射模块，第一NFC通信模块、GPS定位模块、北斗定位模块、触摸显示模块、第一GSM通信模块、手指静脉信息采集模块、身份证扫描模块、人体磁场感应模块、人体体味采集模块和第一空气湿度采集模块均分别连接第一存储模块；其中，基础颜色生成模块，用于生成包括红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色和紫色的七种基础颜色，并在触摸显示模块上进行显示，以供用户选择任意的颜色组合作为支付色；第一可见光信息转换模块，用以将数字信息转换为可见光后，将数字信息以可见光形式发送出去；人体磁场感应模块，用以检测人体磁场数据，并发送检测到的人体磁场数据给第一微处理模块；人体体味采集模块，用以采集人体体味数据，并发送采集到的人体体味数据给第一微处理模块；所述智能路灯包括第二微处理模块以及分别连接第二微处理模块的第二NFC通信模块、第二GSM通信模块、北斗定位模块、第二加密模块、第二时钟计时模块、电子凭证生成模块、第二存储模块、LED芯片、继电控制模块、太阳能电池、第二空气湿度采集模块、可见光接收模块、第二可见光信息转换模块、有线网络端口、无线路由器、视频监控模块、光照强度检测模块和第二音频播放模块，第二NFC通信模块、第二GSM通信模块、北斗定位模块、第二加密模块、第二时钟计时模块、电子凭证生成模块、第二空气湿度采集模块、第二可见光信息转换模块、视频监控模块、光照强度检测模块和第二音频播放模块均分别连接第二存储模块，LED芯片连接继电控制模块，无线路由器通过网线连接有线网络端口；其中，第二可见光信息转换模块，用以将可见光接收模块所接收的可见光转换为数字信息，然后提供转换后的数字信息给第二微处理模块；电子凭证生成模块，用以生成包括费用名称、费用金额和收据单号的凭证，并经第二NFC通信模块发送给移动智能终端；无线路由器，用以将有线网络信号转换为WIFI信号，以提供免费的WIFI信号供靠近的移动智能终端连接使用；视频监控模块，用以根据市政服务平台的命令，启动对智能路灯所处路况的监控，从而供市政以及公安人员调用；第二音频播放模块，根据市政服务平台的指令用以播放广播信息；所述智能路灯分别通过有线和无线两种方式连接市政服务平台，且由市政服务平台存储各智能路灯中第二NFC通信模块的真实身份标识号；所述移动智能终端以及各智能路灯均与认证机构通信连接，移动智能终端通信连接第一银行系统，市政服务平台通信连接第二银行系统；所述移动智能终端与智能路灯通过第一NFC通信模块、第二NFC通信模块进行近场通信连接，以完成对所需市政费用的支付；其中，移动智能终端通过智能路灯完成市政费用支付的过程必须包括如下步骤：步骤1，移动智能终端采集、存储其合法拥有者的身份证信息，并在预设的时间段内实时采集其合法拥有者的人体磁场数据，构建其合法拥有者在各预设时间段内的人体磁场数据库，并以构建的人体磁场数据库作为其合法拥有者的身份识别信息；预设的时间段包括第一预设时间段和第二预设时间段，第一预设时间段为06:00至18:00；第二预设时间段为18:00至次日06:00；步骤2，移动智能终端采集其合法拥有者的体味数据，接收其合法拥有者的各手指所对应的指纹信息和静脉信息，构建移动智能终端合法拥有者体味数据库以及各手指所对应的指纹信息数据库和静脉信息数据库；其中：移动智能终端赋予其合法拥有者的人体磁场具有身份识别的第一优先级、体味数据具有身份识别的第二优先级；在身份识别过程中，第一优先级具有比第二优先级更高的识别可信度；步骤3，移动智能终端显示预设个数的支付密码输入框给其合法拥有者，各支付密码输入框均分别对应着七种供任意选择的基础颜色列表；其中，基础颜色列表中的七种基础颜色分别为红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝色和紫色，每个支付密码输入框对应着一组支付允许色；各组支付允许色为所述七种基础颜色的任意组合；步骤4，根据各支付密码输入框对应的基础颜色列表，移动智能终端的合法拥有者依次选取自定义种类数的基础颜色组合分别作为各支付密码输入框的一组支付允许色，并由移动智能终端分别对应地存储各支付密码输入框所对应的支付允许色；移动智能终端的合法拥有者在每个支付密码输入框中对应输入的各组支付允许色的整体组合即形成该移动智能终端关于支付的二次确认支付密码；步骤5，移动智能终端根据其合法拥有者的身份证信息以及关于支付的二次确认支付密码，生成表征、认证移动智能终端合法拥有者认证信息的身份认证秘钥；其中，身份认证秘钥标记为K，身份认证秘钥K的获取过程包括步骤5‑1至步骤5‑5：步骤5‑1，移动智能终端提取其合法拥有者的身份证信息，并获取身份证信息中所有数字的累计和值、平均值以及身份证信息特征值；其中：X=Σi=1mxi,Y=1mΣi=1mxi,Z=XY;]]>X为身份证信息的累计和值，Y为身份证信息的平均值，Z为身份证信息特征值；xi为身份证中的第i个数字，m为身份证信息中所有数字的个数；步骤5‑2，根据步骤5‑1中得到的身份证信息的累计和值、平均值以及身份证信息特征值，得到在预设时间段内有效的第一认证秘钥值；第一认证秘钥值标记为k，第一认证秘钥值k由如下公式得到：k3＝Xt2+Yt+Z；其中，t为移动智能终端的合法拥有者输入完毕二次确认支付密码的时刻，T1为身份认证秘钥的预设时间段的起始时刻，T2为身份认证秘钥的预设时间段的终止时刻；步骤5‑3，移动智能终端提取各支付密码输入框中对应的每组支付允许色，并计算得到各支付密码输入框中对应每组支付允许色的灰度平均值；各支付密码输入框对应的一组支付允许色的灰度平均值I(n)由如下公式得到：I(n)=1JnΣj=1JnI(n,j);]]>其中，I(n)为第n个支付密码输入框所对应组的支付允许色的灰度平均值，Jn为第n个支付密码输入框中支付允许色所对应基础颜色的个数，I(n,j)为第n个支付密码输入框中第j个基础颜色的灰度值，1≤j≤Jn；步骤5‑4，根据各支付密码输入框对应的一组支付允许色的灰度平均值，计算所有的支付密码输入框中支付允许色的灰度平均值I；其中：I=1NΣn=1NI(n);]]>N为所有支付密码输入框的个数，I(n)为第n个支付密码输入框所对应的一组支付允许色的灰度平均值；步骤5‑5，根据得到的第一认证秘钥值k以及支付允许色灰度平均值I，得到在预设时间段内有效的身份认证秘钥，并将该身份认证秘钥存储到移动智能终端中；身份认证秘钥标记为K，身份认证秘钥K由如下公式得到：K3＝Xt2+Yt+I，t∈[T1,T2]；步骤6，移动智能终端发送其第一NFC通信模块的真实身份标识号给认证机构，由认证机构生成移动智能终端交易用的匿名身份标识号；智能路灯经市政服务平台发送其第二NFC通信模块的真实身份标识号给认证机构，由认证机构生成智能路灯交易用的匿名身份标识号；其中：移动智能终端的真实身份标识号记为Mobileid，认证机构标记为TSM，移动智能终端的匿名身份标识号记为Mobileaid，智能路灯的真实身份标识号记为Lightid，智能路灯的匿名身份标识号记为Lightaid；Mobileaid＝sH(Mobileid)，Lightaid＝sH(Lightid)；sH(·)为哈希匿名函数；步骤7，移动智能终端在第一银行系统注册其付款账户，市政服务平台在第二银行系统注册市政服务平台的收款账户，并作为各智能路灯共同的收款账户；其中，移动智能终端的付款账户记为Mobileacct，智能路灯的收款账户记为Lightacct；步骤8，移动智能终端靠近智能路灯至近场通信距离以内时，智能路灯首先开启近场通信请求，并发送包括可选支付费用清单的支付交易初步认证信息给移动智能终端，用户通过移动智能终端选择所需支付费用名称，然后反馈所需支付费用名称给智能路灯，从而开启移动智能终端与智能路灯的正式支付交易；步骤9，智能路灯根据移动智能终端所需支付费用名称，发送包括对应该费用名称的支付金额、收据单号、智能路灯匿名身份标识号、当前位置空气湿度、收据单号生成时间以及其与认证机构共享秘钥的交易信息给移动智能终端；其中，该交易信息标记为ELight，ELight＝E(ReceiptNum,Price,Lightaid,RHLight,T,KLight‑TSM)；其中，ReceiptNum为智能路灯生成的收据单号；Price为移动智能终端需要支付的金额，Lightaid为智能路灯的虚拟身份标识号，RHLight为智能路灯当前位置空气湿度，T为收据单号生成时间；KLight‑TSM为智能路灯与认证机构的共享秘钥；步骤10，智能路灯发送包括步骤9中交易信息、智能路灯收款账户以及其与认证机构间的共享秘钥的认证信息给认证结构，移动智能终端发送支付认证信息给认证机构；其中：移动智能终端发送的支付认证信息包括其临时识别码TMSI、其与认证机构间的共享秘钥KMobile‑TSM、其位置区识别码LAI、其当前位置空气湿度RHMobile、移动智能终端付款账户Mobileacct及智能路灯所发送的交易信息；移动智能终端发送的支付认证信息为EMobile；其中：EMobile＝E(ReceiptNum,Price,Lightaid,Mobileaid,RHLight,RHMobile,T,TMSI,LAI,KMobile‑TSM)；步骤11，认证机构提取智能路灯所发送信息中的智能路灯匿名身份标识号，并基于认证机构中已存储的智能路灯真实身份标识号进行匹配判断：当认证机构利用智能路灯真实身份标识号以及哈希匿名函数所生成的智能路灯匿名身份标识号与提取的智能路灯匿名身份标识号匹配一致时，表明发送该认证信息的智能路灯可信，则认证机构执行步骤12；否则，认证机构切断与该认证信息所对应智能路灯之间的通信，并发送包含此智能路灯匿名身份标识号的警告信息给移动智能终端；步骤12，认证机构提取移动智能终端支付认证信息中的临时识别码和位置区识别码，并发送包括移动智能终端临时识别码、位置区识别码以及其与移动运营商间的共享秘钥的反馈认证信息给移动运营商；其中，反馈认证信息记为EMNO，EMNO＝E(TMSI,LAI,KTSM‑MNO)；KTSM‑MNO表示认证机构与移动运营商之间的共享秘钥；步骤13，移动运营商利用其与认证机构间的共享秘钥提取反馈认证信息中的移动智能终端临时识别码和位置区识别码，并根据移动智能终端临时识别码检索得到对应该临时识别码的移动用户识别码后，发送包括移动智能终端临时识别码、位置区识别码以及移动用户识别码的已认证信息给认证机构；步骤14，认证机构提取认证信息中所含有的智能路灯当前位置空气湿度以及支付认证信息中所含有的移动智能终端当前位置空气湿度，并判断智能路灯当前位置空气湿度与移动智能终端当前位置空气湿度之差低于预设的空气湿度差阈值时，则认证机构发送确认支付命令信息给第一银行系统；其中：所述确认支付命令信息包括需扣除金额、收据单号、收据单号生成时间、移动智能终端支付账户、智能路灯收款账户以及认证机构与第一银行系统间的共享秘钥；确认支付命令信息记为EConfirm，EConfirm＝(Amtdedt,ReceiptNum,T,Mobileacct,Lightacct,KTSM‑BANK1)；Amtdedt为移动智能终端支付账户应扣除的金额，KTSM‑BANK1为认证机构与第一银行系统间的共享秘钥，第一银行系统标记为BANK1；步骤15，第一银行系统根据认证机构所发送的确认支付命令信息以及对应的应扣除金额，在移动智能终端的支付账户中，预扣除对应的金额，并将移动智能终端支付账户中扣除的金额预转移至市政服务平台在第二银行系统的收款账户中，并在完成操作后，第一银行系统发送包括扣款金额、扣款时间、银行授权扣款单号、扣款账户、收款账户以及共享秘钥的预扣款回执信息给移动智能终端进行存储，并转至进行二次支付确认操作；步骤16，移动智能终端采集握持该移动智能终端人员的人体磁场强度、体味数据、指纹信息以及此时的时间值，并对该握持人员的身份进行鉴定判别：当移动智能终端判断此时采集的人体磁场强度存在于移动智能终端已存储的该时间所对应预设时间段内的人体磁场强度数据库，且此时采集的体味数据同样存储于移动智能终端已存储的体味数据库中时，表明该握持人员为移动智能终端的合法拥有者，则移动智能终端执行步骤17；否则，移动智能终端在预设时间段内拒绝该握持人员对移动智能终端的任何操作；步骤17，移动智能终端要求该握持人员输入其身份证信息，并基于该握持人员的身份证信息生成对应的身份认证秘钥K'，移动智能终端判断此时生成的身份认证秘钥K'与其已存储的身份认证秘钥K一致时，则移动智能终端发送确认转账命令给第一银行系统；否则，移动智能终端在预设时间段内拒绝该握持人员对移动智能终端的任何操作；步骤18，第一银行系统在接收到步骤17中移动智能终端所发送的确认转账命令后，第一银行系统转移步骤15中对应的预扣除款项给市政服务平台的收款账户，并在第二银行系统收到第一银行系统所转移的款项后，发送包括收款金额Amt'dedt、银行授权收款单号BANKTrans、收款账户Lightacct和收款时间T3的收款回执信息给市政服务平台；收款回执信息标记为EReceipt，其中，EReceipt＝E(Amt'dedt,BANKTrans,Lightacct,T3)。