基于物联网的共享自行车安防系统及其安防方法与流程

本发明属于物联网应用技术领域，具体是一种基于物联网的共享自行车安防系统及其安防方法。

背景技术：

目前，中国实用新型专利于2016年2月3日授权公告了一种智能自行车安全系统，其授权公告号为CN205010372U，该智能自行车安全系统，包括车载信息装置、服务器和智能手机，所述的车载信息装置包括语音识别模块、信息收发模块、GPS模块和微处理器，所述语音识别模块把收到的语音信息经过处理比对发送给微处理器，所述的微处理器将处理过的语音信息经过处理以后发送给信息收发模块，所述的信息收发模块将信号发送给服务器，所述的服务器将信号发送给智能手机；所述的GPS模块可以将车辆的实时位置信息发送给微处理器，所述的微处理器将收到的信号处理后发送给信息收发装置，所述的信息收发装置将信号发送给服务器，所述的服务器将该信号发送给智能手机。该专利主要用于实时反映车辆的行驶信息；但是该专利的语音识别模块需要的数据信息量巨大，效果容易受到周围环境的影响，并且该安全系统主要用于用户观察自行车的运动轨迹和实时位置，本质上没有解决自行车本身的安全性问题，而且市场应用价值不明显。

中国发明专利于2016年7月13日公开了一种具有内置式安全系统的人力车，其公开公布号为CN105764782A，该具有内置式安全系统的人力车，优选为自行车，其包括具有下管和车座管的车架，所述下管优选由两个区段形成。锁装置的第一部件插入到车座管的下端中。下管的第一区段在一端通过枢轴销连接至伸缩式管，而所述第一区段的另一端包含孔，所述孔的直径与车座管的直径相同。下管的第二区段在一端通过枢轴销连接至自行车驱动系统，而所述第二区段的另一端包含孔，锁装置的第二部件插入到该孔中。该专利主要针对自行车的车架做了一个内置式的安全系统，其系统的物理结构复杂，对自行车的做工工艺要求极高，各区段的衔接和集成化程度有待考证。

陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统，它原本是运用到直升机模型上，现已被广泛运用于手机等移动便携设备。用来感测和维持方向的装置，主要检测空间某些相位的倾角变化、位置变化。现有的LY330ALH陀螺仪是一种高性能低功耗的单轴微机械陀螺仪，能够测量沿偏航轴的角速率。它提供了优异的温度稳定性和扩展的工作温度范围(-40℃至+85℃)的高分辨率。LY330ALH满量程的±300的DPS，是能够检出率高达140Hz的-3dB带宽。该装置包括一个传感元件和一个CMOS IC；传感元件是由一个单一的驱动质量块，保持在连续振荡和的基础上，能够使用科里奥利原理，当一个角速度传感器应用；CMOS IC上提供了测量角速度的外部世界，通过模拟输出电压，允许高水平的集成和生产微调，以更好地匹配传感元件的特点。

CC3200控制器是TI无线连接SimpleLink Wi-Fi和物联网(IoT)解决方案最新推出的一款Wi-Fi MCU，是业界第一个具有内置Wi-Fi的MCU，是针对物联网应用、集成高性能ARM Cortex-M4的无线MCU。客户能够使用单个集成电路开发整个应用，借助片上Wi-Fi、互联网和强大的安全协议，无需Wi-Fi经验即可实现快速的开发。CC3200控制器是一个完整平台解决方案，其中包括软件、示例应用、工具、用户和编程指南、参考设计以及TI E2E支持社区。CC3200控制器采用易于布局的四方扁平无引线(QFN)封装。CC3200控制器包括应用MCU、Wi-Fi网络处理器(CC3100)和电源管理3大部分。

(1)应用MCU包含一个运行频率为80MHz的行业标准ARM Cortex-M4内核，包含用于存放代码和数据的内部RAM以及存放引导加载程序和外设驱动程序的ROM，还包含快速并行接口、UART、SPI、I2C、I2S/PCM、SD/MMC、PWM和ADC等多种外设。

(2)Wi-Fi网络处理器(CC3100)包含一个Wi-Fi片上互联网和一个可完全免除应用MCU处理负担的专用ARM MCU。Wi-Fi片上互联网包含802.11b/g/n射频、基带和具有强大加密引擎的MAC，可以实现支持256位加密的快速安全的互联网连接。Wi-Fi片上互联网还包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL协议栈、HTTP服务器和多种互联网协议。CC3200支持站点、接入点和Wi-Fi直连3种模式，支持WPA2个人和企业安全性以及WPS2。

(3)电源管理包括支持宽电源电压范围的集成直流-直流转换器，可以启用低功耗模式，具有RTC的休眠模式所需电流少于4uA。用2节干电池供电，工作时间可以长达1年以上。

目前，作为服务社社会的OFO共享单车和摩拜单车风靡全国，都是旨在解决“最后三公里”的单车共享模式，最终受益的是我们社会群众。然而OFO共享单车和摩拜单车的自行车都共同面临多种安防问题，其主要问题表现在他们的自行车惨遭不同程度的人为破坏，破坏程度不堪入目，如：自行车的轮子、车头、车座等被人为的将强行拆走，而且一旦轮子、车头、车座等被人为的将强行拆走，管理员也很难发现，给后续的维修也造成了很大的麻烦。因此，对于自行车的安防，除了提高公民的基本素质外，还需要采用技术手段来解决上述问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于物联网的共享自行车安防系统及其安防方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种基于物联网的共享自行车安防系统，包括微控制器，以及与微控制器输出端连接声光报警驱动电路，所述声光报警驱动电路与声光报警装置连接；还包括通过A/D转换器与微控制器输入端连接的第一反光板型光电开关、第二反光板型光电开关、第一断路感应器和第二断路感应器；所述第一反光板型光电开关的反光板安装在车头支撑管内，第一反光板型光电开关的发光器和收光器装入车头安装管内；所述第二反光板型光电开关的反光板安装在车座支撑管内，第二反光板型光电开关的发光器和收光器装入车座安装管内；所述第一断路感应器的两个回路通断检测端与前轮安装轴连接；所述第二断路感应器的两个回路通断检测端与后轮安装轴连接。

作为本发明进一步的改进方案：所述基于物联网的共享自行车安防系统，还包括与微控制器连接的GPS定位模块，通过A/D转换器与微控制器输入端连接的陀螺仪传感器，以及与微控制器通讯的服务器，所述服务器还与管理员后台终端通讯。

作为本发明进一步的改进方案：所述管理员后台终端为PC机、智能手机或者平板电脑。

作为本发明进一步的改进方案：所述服务器还与用户移动智能终端通讯；所述用户移动智能终端为智能手机、平板电脑或者智能手环。

作为本发明进一步的改进方案：所述的陀螺仪传感器采用型号为CJMCU-330LY300ALH的单轴微机械陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器外设连接同步时钟电路。

作为本发明进一步的改进方案：所述基于物联网的共享自行车安防系统，还包括与微控制器电连接蓝牙电子锁。

作为本发明进一步的改进方案：所述蓝牙电子锁的锁舌上设有通过A/D转换器与微控制器电连接的应变式压力传感器。

作为本发明进一步的改进方案：所述微控制器采用的是可充电锂电池供电，在自行车还上设有用于为可充电锂电池供电的发电机；所述微控制器上外设有可充电的电源接口。

作为本发明进一步的改进方案：所述的微控制器采用CC3200launchPad。

一种采用所述基于物联网的共享自行车安防系统的安防方法，当车头被拆下时，第一反光板型光电开关的光束会被中断，第一反光板型光电开关即产生车头报警信号；当车座被拆下时，第二反光板型光电开关的光束会被中断，第二反光板型光电开关即产生车座报警信号；当前轮被拆下时，第一断路感应器的两个回路通断检测端被断开，第一断路感应器即产生前轮报警信号；当后轮被拆下时，第二断路感应器的两个回路通断检测端被断开，第二断路感应器即产生后轮报警信号；当微控制器接收到车头报警信号或车座报警信号或前轮报警信号或后轮报警信号时，微控制器控制GPS定位模块进行定位，并控制控制声光报警装置报警，同时微控制器将GPS定位模块的定位信息以及相应的报警信号发送到服务器，服务器再将定位信息以及相应的报警信号提供给管理员后台终端，供管理员查看，便于管理员人员报警或者安排附近的人员前去查看，以及维修人员携带相应的配件前去更换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过巧妙的使用反光板型光电开关和断路感应器，对车头、车座、前轮和后轮进行定位安防监控，不仅可以及时发现自行车被破坏，还能定位自行车被破坏的位置，以及被破坏时所处的地理位置，为自行车的安防以及后续维修提供了极大的便利。

附图说明

图1为现有的自行车结构示意图；

图2为本发明基于物联网的自行车智能安防系统的原理框图；

图中：A-车头支撑管、B-车头安装管、C-车座支撑管、D-车座安装管、E-前轮安装轴、F-后轮安装轴。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种基于物联网的共享自行车安防系统，包括微控制器，以及与微控制器输出端连接声光报警驱动电路，所述声光报警驱动电路与声光报警装置连接；还包括通过A/D转换器与微控制器输入端连接的第一反光板型光电开关、第二反光板型光电开关、第一断路感应器和第二断路感应器；所述第一反光板型光电开关的反光板安装在车头支撑管A内，第一反光板型光电开关的发光器和收光器装入车头安装管B内；所述第二反光板型光电开关的反光板安装在车座支撑管C内，第二反光板型光电开关的发光器和收光器装入车座安装管D内；所述第一断路感应器的两个回路通断检测端与前轮安装轴E连接；所述第二断路感应器的两个回路通断检测端与后轮安装轴F连接。

本发明中，所述基于物联网的共享自行车安防系统，还包括与微控制器连接的GPS定位模块，通过A/D转换器与微控制器输入端连接的陀螺仪传感器，以及与微控制器通讯的服务器，所述服务器还与用户移动智能终端通讯和管理员后台终端通讯。所述用户移动智能终端为智能手机、平板电脑或者智能手环；所述管理员后台终端为PC机、智能手机或者平板电脑。所述的陀螺仪传感器采用型号为CJMCU-330LY300ALH的单轴微机械陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器外设连接同步时钟电路，实时将检测自行车的运动状态以及震动等情况。

一种采用所述基于物联网的共享自行车安防系统的安防方法，当车头被拆下时，第一反光板型光电开关的光束会被中断，第一反光板型光电开关即产生车头报警信号；当车座被拆下时，第二反光板型光电开关的光束会被中断，第二反光板型光电开关即产生车座报警信号；当前轮被拆下时，第一断路感应器的两个回路通断检测端被断开，第一断路感应器即产生前轮报警信号；当后轮被拆下时，第二断路感应器的两个回路通断检测端被断开，第二断路感应器即产生后轮报警信号；当微控制器接收到车头报警信号或车座报警信号或前轮报警信号或后轮报警信号时，微控制器控制GPS定位模块进行定位，并控制控制声光报警装置报警，同时微控制器将GPS定位模块的定位信息以及相应的报警信号发送到服务器，服务器再将定位信息以及相应的报警信号提供给管理员后台终端，供管理员查看，便于管理员人员报警或者安排附近的人员前去查看，以及维修人员携带相应的配件前去更换。

本发明中，所述基于物联网的共享自行车安防系统，还包括与微控制器电连接蓝牙电子锁；所述蓝牙电子锁的锁舌上设有通过A/D转换器与微控制器电连接的应变式压力传感器，应变式压力传感器能够智能感应蓝牙电子锁是不是处于正常的工作状态，如果出现强制推行或者人为的破坏蓝牙电子锁，应变式压力传感器将采集的信号发送给微控制器，所述微控制器控制声光报警装置报警，同时向服务器发送报警信号。

本发明中，所述微控制器采用的是可充电锂电池供电，在自行车还上设有用于为可充电锂电池供电的发电机。另外，所述微控制器上外设有可充电的电源接口。

本发明中，所述的微控制器采用CC3200launchPad。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。