一种智能公共自行车及其管理系统的制作方法

本发明涉及公共自行车管理技术领域，特别是涉及一种智能公共自行车及其管理系统。

背景技术：

我国是自行车生产和使用的大国。长期以来，自行车一直都作为人们在同城内短距离出行的主要代步交通工具。此外，由于自行车的廉价、轻便、节能、环保等优点，特别是随着近年来绿色出行、低碳环保、健康生活等理念的不断深入，越来越多的人开始选择骑自行车等绿色出行方式。

现有的公共自行车租借流程基本如下：

(1)用户到指定的地点办理或开通租车卡，存入一定的押金或预交租金；

(2)用户需要用车时，到固定的租还车点，在公共自行车的车墩上刷租车卡，相关数据通过专用有线网络传至后台系统进行验证，验证通过后有线网络通知车墩锁止器解锁，用户可提取自行车并使用；

(3)用户用车完毕，在固定的租还车点将公共自行车推入无车墩位并刷原租车卡，相关数据通过专用网络有线传到后台进行验证，验证通过并进行相应的扣费后完成还车。

现有的公共自行车租借系统初期资金投入都非常巨大，后期维护成本也不低，目前主要应用于城市级别的大环境。虽然现有的公共自行车租还系统能够实现低碳环保出行、方便安全管理的目的，但还存在一些很明显的不足，比如：(1)用户需要提前办理专门的租车卡，租车卡的跨地域通用性不佳，不适用于非本地用户租还车，也不适用于旅游景点等相对小型的环境；(2)需要建设大量的固定租还车点，每个租还车点需要建设一定数量的专用锁车墩柱，不仅设备安装施工复杂，而且还占用了宝贵的土地资源、同时限制了各租还车点的自行车容量，可能出现用户到达租还车点却无车可租或无空墩位可还车的尴尬。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能公共自行车及其管理系统，可以实现任何有移动智能终端的用户都能灵活借用智能公共自行车的目的，而且系统不再需要建设专用的锁车墩柱，极大地降低了系统建设成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能公共自行车，包括自行车本体，所述自行车本体设有车载管理装置，所述车载管理装置包括主控模块、电源模块、传感监控模块、显示模块、锁止模块和局域通信模块；所述主控模块分别与传感监控模块、显示模块、锁止模块和局域通信模块相连；所述电源模块用于为所述主控模块、传感监控模块、显示模块、锁止模块和局域通信模块供电；所述传感监控模块用于检测车辆和/或用户的实时数据；所述显示模块用于提供车辆的识别码和状态等信息；所述锁止模块根据所述局域通信模块收到的指令进行解锁和/或上锁；所述局域通信模块用于与移动智能终端或专用管理终端建立通信链接。

所述车载管理装置还包括定位模块，所述定位模块与所述主控模块相连，用于获取车辆的位置信息并提供给所述主控模块。

所述车载管理装置还包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块相连，并在所述主控模块的控制下发出报警信号。

所述锁止模块采用机械锁或电子锁，可在主控模块控制下进行解锁和/或上锁。

所述显示模块采用铭牌、液晶显示屏和/或触摸屏；所述识别码信息为数字码信息、二维码信息或条形码信息。

所述局域通信模块为蓝牙通信模块、WiFi通信模块、ZigBee通信模块、NFC通信模块或其它新型无线局域通信模块中的一种或几种。

所述传感监控模块包括震动传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器和心率传感器等传感器中的一种或几种。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能公共自行车系统，包括移动智能终端、专用管理终端、云端管理系统和如上述的智能公共自行车；所述智能公共自行车的局域通信模块通过短距离无线通信方式与所述移动智能终端或所述专用管理终端建立无线通信链接；所述移动智能终端通过公共无线网络或移动互联网与云端管理系统建立通信链接；所述专用管理终端通过专用有线网络、公共无线网络或移动互联网与云端管理系统建立通信链接；智能公共自行车借还过程中，所述云端管理系统与所述智能公共自行车之间的所有信息和信令交互均通过移动智能终端进行中转传输；智能公共自行车非借还过程中，所述云端管理系统与所述智能公共自行车之间的所有信息和信令交互均通过专用管理终端进行中转传输；所述专用管理终端可以固定安装在公共租还车点，也可以移动终端的形式提供给系统管理人员使用。

所述移动智能终端为智能手机、平板电脑、便携式计算机、手持式电子装置或智能穿戴设备。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：(1)所述智能公共自行车系统适用于城市、旅游景点、高等学校等各种应用场景和用户规模，且可以跨区域通用。本发明不需要办理专用的智能公共自行车租车卡，任何用户均可自行办理用户注册手续。(2)本发明在智能公共自行车公共租还车点不需要建设专用的锁车墩柱，节约了大量的墩柱占地面积和系统初期的资金投入，而且公共租还车点可提供的智能公共自行车数量不再受锁车墩柱数量的限制，从而为智能公共自行车的调度提供了极大的便利。(3)任何有移动智能终端的用户可以在任意地点或预设区域(包括公共租还车点)进行智能公共自行车的租借和还回操作，用户对智能公共自行车的租借、归还、预约等操作全在用户移动智能终端上进行，非常方便。(4)智能公共自行车与管理系统之间不需要建立直接的通信链接，所有的信息和信令都通过用户移动智能终端或专用管理终端进行中转传输，简化了对智能公共自行车无线通信功能的要求，使得智能公共自行车能够以低功耗的方式进行工作。

附图说明

图1是本发明的智能公共自行车的原理框图；

图2是本发明的智能公共自行车系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的第一实施方式涉及一种智能公共自行车，如图1所示，智能公共自行车包括自行车本体，所述自行车本体设有车载管理装置，所述车载管理装置包括主控模块、电源模块、传感监控模块、显示模块、锁止模块和局域通信模块；所述主控模块分别与传感监控模块、显示模块、锁止模块和局域通信模块相连；所述电源模块用于为所述主控模块、传感监控模块、显示模块、锁止模块和局域通信模块供电；所述传感监控模块用于检测车辆和/或用户的实时数据；所述显示模块用于提供车辆的识别码和状态等信息；所述锁止模块根据所述局域通信模块收到的指令进行解锁和/或上锁；所述局域通信模块用于与移动智能终端或专用管理终端建立通信链接。所述车载管理装置还包括定位模块，所述定位模块与所述主控模块相连，用于获取智能公共自行车的位置信息并提供给所述主控模块。所述车载管理装置还包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块相连，并在所述主控模块的控制下发出报警信号。

本实施方式中，智能公共自行车的电源模块可以是以干电池为主的电源及相关调压、稳压电路；本实施方式中，电源模块还可以包括充电电池、太阳能电池和/或小型机械式发电机及其它可移动式电力来源。

智能公共自行车的主控模块可以是基于单片机的智能处理单元，主控模块还可以是任何已有的嵌入式处理单元或其它新型具备智能处理能力的单元。

智能公共自行车的传感监控模块可以是只提供震动传感功能的震动传感器，本实施方式还可根据用户需要设置速度传感器、加速度传感器、温度传感器、风速传感器、心率传感器等传感器，如此传感监控模块可以提供速度、加速度、温度、风力、用户心率等物理量的传感检测功能。

智能公共自行车的显示模块以非易损形式呈现车辆的识别码和状态等信息，具体形式可以为铭牌、液晶显示屏和/或触摸屏及其它新型显示手段，识别码信息可以是数字码信息、也可以是条码信息，还可以是二维码信息或其他呈现方式。

智能公共自行车的锁止模块可以是机械式或电子式密码锁具，例如任何电控机械锁、电子加密锁或其它新型免钥匙的锁具。

智能公共自行车的局域通信模块可以只提供WiFi局域通信，本实施方式中，局域通信模块还可以是提供包括蓝牙、WiFi、ZigBee、NFC或其它新型短距离通信方式之一或同时提供其中多种方式的模块。

智能公共自行车的定位模块可以不以硬件方式直接实施，或仅提供基于WiFi或其它局域网络的粗略定位；如果需要进行精确定位，定位模块可以是包括提供GPS定位和/或北斗定位及其它定位功能的模块。

智能公共自行车的报警模块是可提供声音报警(如蜂鸣报警)或光学报警功能的模块，报警模块还可以再进一步触发声光报警以外的其它报警。

本发明的第二实施方式涉及一种智能公共自行车管理系统，如图2所示，包括用户移动智能终端、专用管理终端、云端管理系统和如第一实施方式的智能公共自行车；所述用户移动智能终端和所述专用管理终端通过短距离无线通信方式(如WiFi或其他的局域通信方式)与所述智能公共自行车的局域通信模块建立无线通信链接；所述移动智能终端通过公共无线网络或移动互联网与云端管理系统建立通信链接；所述专用管理终端通过专用有线网络、公共无线网络或移动互联网与云端管理系统建立通信链接。智能公共自行车借还过程中，所述云端管理系统与所述智能公共自行车之间的所有信息和信令交互均通过移动智能终端进行中转传输；智能公共自行车非借还过程中，所述云端管理系统与所述智能公共自行车之间的所有信息和信令交互均通过专用管理终端进行中转传输。

由此可见，本发明的智能公共自行车与云端管理系统不进行直接的通信，所有的信息和信令都通过用户移动智能终端或专用管理终端进行中转传输，智能公共自行车的局域通信模块只与移动智能终端或专用管理终端进行通信，简化了对智能公共自行车无线通信功能的要求，避免了对单一蜂窝无线通信系统的依赖，并使得智能公共自行车能够以低功耗的方式进行工作。

在本实施方式中，移动智能终端可以通过有线或无线网络方式发送或接收信号。每个移动智能终端可以是包括硬件、软件或内嵌逻辑组件，或者上述的两个或多个此类组件的组合的电子装置，并能够执行由移动智能终端实施或支持的合适的功能。例如，移动智能终端可以是智能手机、平板电脑、便携式计算机、电子书阅读器、手持游戏机或游戏控制器、上网本、手持式电子装置、智能穿戴设备等等。

移动智能终端可以包括：包含应用处理器和射频/数字信号处理器的处理装置；显示屏；可包含物理键、覆盖在显示屏上的触摸键或它们的组合的袖珍键盘；用户识别模块卡；可以包含ROM、RAM、闪存或它们的任意组合的存储器装置；WiFi接口、蓝牙接口和/或其它新型无线通信接口；无线电话接口；带有关联电池的电源管理电路；USB接口和连接器。此外，在移动智能终端上可以安装各种客户端应用，客户端应用可以用于允许使用移动智能终端的存储器中，也可以预先已被安装在移动智能终端上。本实施方式中，移动智能终端上安装有专用APP，以手机号或其他专用编码(如用户身份证号)为用户身份识别码进行注册登记并与用户的网络银行账户或第三方支付账户(如手机付费账户)建立关联。

云端管理系统包括服务器，其为提供数据处理、数据库、通讯设施的业务点。该服务器可以是具有相关通信和数据存储和数据库设施的单个的物理服务器，也可以是联网或集聚的处理器、相关网络和存储设备的集合体。其可以提供智能公共自行车的身份识别、借还管理、预约和调度管理、地址更新管理等功能，并通过面向全体用户智能终端的APP提供自行车借用用户的身份注册和管理、借用费用管理等功能。

下面通过具体的实施例来进一步说明本发明的使用方法。

在以下各实施例中，用户均需先用自己的移动智能终端访问智能公共自行车云端管理系统下载安装专用APP，以手机号或其它专用编码(如身份证号)为用户身份识别码进行注册登记并与用户的网络银行账户或第三方支付账户(如手机付费账户)建立关联，成为智能公共自行车的合法用户。

实施例1：

本系统包括智能公共自行车、用户智能手机、云端管理系统。所述智能公共自行车在常规自行车的机械结构基础上还包括以干电池为电源的供电电路、智能主控电路、震动传感器、蜂鸣报警器、WiFi通信电路、机械式密码锁及含有智能公共自行车条形识别码的铭牌。

智能公共自行车的租借流程：

(1)用户到达智能公共自行车旁，开启手机WiFi热点，打开手机APP通过手机的蜂窝移动网络(2G、3G或4G的移动通信网络)接入云端管理系统并进入智能公共自行车租借界面，用手机扫描并获取智能公共自行车的条形码，与该智能公共自行车建立WiFi无线连接；

(2)手机扫码后自动更新云端管理系统中的相关数据，完成对一辆智能公共自行车的借用登记，并从云端管理系统获取自行车的机械密码锁数字密码；

(3)用户在自行车的机械密码锁上手动输入密码解锁自行车，智能公共自行车主控模块更新状态并通过手机WiFi热点同步更新云端管理系统的相关数据，完成自行车的借用手续。

智能公共自行车的归还流程：

(1)用户确认手机WiFi热点开启且与智能公共自行车的WiFi连接有效，打开手机APP通过手机的蜂窝移动网络(2G、3G、4G或未来的移动通信网络)接入云端管理系统并进入智能公共自行车归还界面；

(2)用户将自行车的机械密码锁正确锁好后，智能公共自行车的主控模块自动检测锁止状态并通过手机WiFi热点和手机APP与云端管理系统进行相关校验，然后更新为“归还”状态；

(3)智能公共自行车自动断开与用户手机的无线联接，云端管理系统更新车辆借用状态和地点等相关数据并对用户账户进行正常扣费，还车完成。

实施例2：

该系统包括智能公共自行车、用户智能手机、云端管理系统。所述智能公共自行车在常规自行车的机械结构基础上还包括以可充电电池为主电源的供电电路、智能主控电路、震动等多种传感器、声光报警模块、WiFi通信电路、可触摸的液晶显示屏、北斗定位模块、电控锁。智能公共自行车在“归还”状态下在液晶屏上显示特定的二维码(包含本车的识别码和/或到云端管理系统的链接等信息)。

智能公共自行车的租借流程：

(1)用户开启智能手机APP，进行用户自定位，然后通过云端管理系统搜索在用户附近存在的可出借的智能公共自行车，用户选中其中某一辆进行预约后系统引导用户至该智能公共自行车旁；

(2)用户到达智能公共自行车旁，开启手机WiFi热点，打开手机APP通过手机的蜂窝移动网络(2G、3G、4G或未来的移动通信网络)接入云端管理系统完成用户验证并进入智能公共自行车租借界面，用手机扫描智能公共自行车的二维码，获取自行车的识别码并与该自行车建立WiFi无线连接；

(3)手机扫码后通过手机的蜂窝移动网络自动更新云端管理系统中的相关数据，完成对智能公共自行车的借用登记，并从云端管理系统获取智能公共自行车的解锁密码；

(4)手机通过自身的WiFi热点向智能公共自行车传送正确的解锁密码，智能公共自行车主控模块根据解锁密码验证通过后自动解锁电控锁并更新状态登记为“借出”状态，完成自行车的借用手续。

智能公共自行车的归还流程：

(1)用户确认手机WiFi热点开启且与智能公共自行车的WiFi连接有效，打开手机APP通过手机的蜂窝移动网络(2G、3G、4G或未来的移动通信网络)接入云端管理系统并进入智能公共自行车归还界面；

(2)用户通过手机APP向云端管理系统发送还车请求，云端管理系统更新相关数据后通过用户手机WiFi热点向智能公共自行车发送包含原开锁密码和新锁车密码(可以与原开锁密码相同)的锁车指令；

(3)智能公共自行车收到包含新锁车密码的锁车指令后主控模块根据原开锁密码进行校验，校验通过则自动锁止电控锁、启用新锁车密码并更新状态登记为“归还”状态；

(4)智能公共自行车自动断开与用户的WiFi无线连接，云端管理系统更新车辆借用状态和地点等相关数据并对用户账户进行正常扣费，还车完成。

上述两种实施例均还涉及智能公共自行车在公共租还车点的管理及在“借出”状态下的管理，一种可行的方案如下：

智能公共自行车的公共租还车点安装有固定的专用管理终端，公共租还车点的专用管理终端可通过有线网络、蜂窝移动网络、移动互联网等接入云端管理系统，并提供WiFi热点或其它无线接入热点。如果系统要求用户将智能公共自行车归还到公共租还车点，则即将被归还的智能公共自行车需成功接入专用租还点的WiFi热点并校验通过后才能自动更新为“归还”状态，否则即使用户锁止自行车也不能完成归还操作且智能公共自行车可发出蜂鸣报警。如果系统不要求用户将智能公共自行车归还到公共租还车点，则在任意地点用户均可进行智能公共自行车的还回操作。智能公共自行车在“借出”状态下，用户可以保持开启手机WiFi热点或关闭手机WiFi热点。智能公共自行车在“借出”状态下可周期性地与手机进行WiFi无线网络检测，手机APP可以不同的时间间隔周期性地与管理系统联系以刷新自行车的借用状态(可包含车辆位置信息)。如果借用人与自行车之间超过一定距离且离线时间超时(如5分钟)，则：(1)智能公共自行车在主控模块控制下自动进入锁止状态(未归还)，借用人返回后需再次用数字密码开锁(或通过手机WiFi与自行车进行验证)；(2)手机APP触发手机进行振动或以其它模式提醒用户返回自行车处。此外，如果智能公共自行车被锁止(不论是“借出”、“归还”还是“预约”状态)时传感模块检测到智能公共自行车发生了持续的震动或定位模块检测到智能公共自行车发生了持续的位置移动，则主控模块触发报警模块发出声光报警。

在上述实施例的基础上，可以通过对智能公共自行车功能模块的选择、修改和对管理系统的设计，进一步实现对用户可借车辆数量的管理、用户对车辆的定时或定位预约、智能公共自行车的定位调度等。

不难发现，本发明不需要办理专用的智能公共自行车租车卡，通过用户移动智能终端能上网的任何用户均可自行办理用户注册和进行车辆租还操作，而且对智能公共自行车的租借、归还、预约等操作全在用户移动智能终端上进行，智能公共自行车与管理系统之间的信息和信令交换全通过用户智能终端或专用管理终端进行转发，简化了对智能公共自行车无线通信功能的要求，避免了对单一蜂窝移动通信系统的依赖。本发明中智能公共自行车的借用、归还地点不需要集中设置，有蜂窝移动网络的任意地点均可进行租借、归还、预约等操作(归还时车辆所在位置可通过用户智能终端发送到管理系统中)。本发明的系统不再需要建设专用的锁车墩柱，每一公共租还车点可管理的智能公共自行车数量不受锁车墩柱数量的限制，为智能公共自行车的调度管理提供了极大的便利，而且极大地降低了系统建设成本。