一种基于共享单车电子标签围栏技术的运营管理系统及方法与流程

本发明涉及共享单车电子围栏技术领域，尤其涉及一种基于共享单车电子标签围栏技术的运营管理系统及方法。

背景技术：

共享单车被誉为中国的新四大发明之一，在短短的一年多的时间内，就代替了原来的有桩单车，投放市场的数量就达到数千万辆的原因，就源于它以用户可以“随停随放”的自由所带来的方便，和绿色环保，高效共享的方式解决了人们最后一公里出行问题，受到广大老百姓的喜爱。

然而，自由和管理是一个对立的统一，当“随停随放”缺乏管理时，就变成了乱停乱放，这不仅给我们市政管理带来巨大的麻烦，干扰了市民的正常生活，同时也给共享单车运营商带来极大的困扰，降低了共享单车的使用效率和运营成本(目前的标配是：每1万辆共享单车投放市场就需要50名管理人员)，这些巨大的开支最终都将会转嫁到用户身上。这不仅将给共享单车的使用者带来问题(找不到车，且使用成本增加)，还将导致共享单车的运营商难于盈利。最终将影响共享单车这一新生事物的生存和发展。显然，规范管理势在必行，是各方面的利益所在。如何解决这个问题成了共享单车运营商和各地政府的难题。

另外，由于资本的追捧，进入城市的共享单车数量高速增长，不少城市目前甚至超过100万辆，城市并没有做好接受如此数量共享单车的准备，许多地方已经超过了城市车辆停放的承载能力，特别是在中心城区。如何根据城市的实际情况，在增加规范停放点的同时，按照公平，高效和市场竞争的原则，来对投放数量进行限制管理，也是市政管理部门面临的另一个巨大挑战。

目前，在所有可行的解决方案中，电子围栏技术成了大家的首选。目前各主要城市政府和运营商都在加快电子围栏技术的研究和使用。其中，gps电子围栏技术由于存在的问题比较多，因而并没得到大家的青睐，而蓝牙电子标签技术方案由于具有较高的可行性，则成了大家追捧的对象。下面我们就目前几种电子围栏技术及其使用情况加以简单说明。

(1)基于卫星定位技术(gps)的电子围栏：

目前只有极少地方在试用。总的来讲，问题较多，正面报道很少。

这种方法就是在共享单车锁中安装有一个gps模块，以及移动网络终端，与后台网络连接，利用一般gps定位方法，将单车的停放点限制在地图上规定停放点附近的一定范围内。采用这种方法的问题除了定位不准外，(特别是在城市建筑物比较多的环境中或是室内)，车锁使用gps和移动网络终端来向后台管理平台传送信息，将消耗大量的电能，因而车锁的供电是一个大问题，另外还要交费(移动网络流量费用)。

(2)使用固定安装在停放点的蓝牙读写设备读取车载蓝牙标签的电子围栏

这种方法往往需要在地下挖坑，用于安装蓝牙读写器和移动通信网络的网关设备，以及供电电瓶或与市电连接的供电线路。蓝牙读写器用于读取在它信号覆盖范围内的共享单车的蓝牙装置(包括车锁内的蓝牙模块或外挂的蓝牙标签)，通过控制调整蓝牙读写器与车载蓝牙标签(车锁内置蓝牙模块或车体外挂蓝牙标签)之间的通信距离来控制共享单车的停放范围；网关设备将蓝牙读写器所读到蓝牙标签的信息，通过移动通信网络传到后台管理平台，来实现对车辆停放的规范管理。

这种方法问题太多，不仅投入大，安装运营维护成本高，既要挖坑还要供电，还要防盗，非常麻烦。需要政府花大钱才能实现。这是有桩共享单车的翻版。

(3)使用车锁蓝牙读写设备读取固定安装在停放点的蓝牙标签的电子围栏，以小鸣单车为代表。

这种电子围栏是在停放点竖立一个标识杆，在杆体上安装了一个类似于蓝牙i-beacon的电子标签，周期性的向外发射id信号，这个id就代表了地图上这个停放点的具体位置。而在蓝牙车锁中则安装了一个蓝牙标签读写器，通过调整车锁中蓝牙标签读写器与停放点处蓝牙i-beacon标签的通信距离，来控制共享单车的停放范围，实现对共享单车的停放管理。

这种方法的优点是，除了挖坑立杆外，不需要外供电源，维护也简单；

但缺点是：安装在共享单车锁中的蓝牙读写器，以及向后台管理平台传送信息的网络终端，将消耗较多的电能，因而必须要使用大的电池并频繁更换，这不仅加大了单车锁的制造成本，也增加了单车的运营成本。此外，共享单车在城市中的停放点往往是长条形的，仅仅靠安装在一个表示杆中的一个蓝牙标签很难控制信号范围的覆盖形状，而如果要想降低定位精度，增加蓝牙定位标签则需要多立杆，从而增加成本并带来更多的问题。另外，挖坑立杆在城市中还涉及市政规范管理的问题。

这个方案已在上海，广东等地试点了较长的时间，但并未得到推广。

由于共享单车电子围栏不仅涉及市政管理部门，使用者，还涉及现有的多家共享单车运营商，因而，理想的电子围栏技术必须要满足如下几个基本要求，才会有真正的生命力和应用推广的可能：

一，系统必须简单有效造价低，安装维护方便，(尽可能不破土施工和不需外供电，以减少财政负担)这才有可能在城市设置足够多的停放点方便大家停放，保留共享单车“停放自由”的生命力。

二，兼容现已投放市场的各种单车，而不给运营商带来额外负担。

三，市政管理可以掌握单车使用数据，包括实时停放和使用效率的数据，从而实现对共享单车运营商和停放点，科学有效的管理，以及对共享单车投放数量科学公平的控制管理。

四，有利于降低运营商的制造成本和运营成本，使运营商可以从运营中获利而不是依赖押金的资本运作

技术实现要素：
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发明内容

本发明针对现有各种电子围栏技术存在的问题，提供了一种简单有效且满足上述所有条件要求的解决方案。

本发明采用了与上述现有电子围栏技术方案(2)和(3)相同的原理，即通过控制蓝牙标签与蓝牙读写器之间的通信距离，来建立电子围栏(图1)，以此实现对共享单车停放位置的规范管理。但不同的是，方案(2)和方案(3)是将蓝牙读写器分别固定安装在停放点的地下，和共享单车的智能锁中，而蓝牙读写器需要长期处于工作状态，因而需要供电，而且还需要将所读取到的蓝牙标签的信息，上传到运营管理平台，而方案(2)和方案(3)中蓝牙读写器所处的位置，使其很难对其充电或更换电池，这将给市政管理和运营商带来巨大的麻烦。而本发明的方案,就是直接利用共享单车用户手机本身的蓝牙读写器，在用户用车开启智能锁，和停放关闭智能锁时，通过与智能锁中的蓝牙标签的通信，在读取智能锁的开启或锁闭状态信息的同时，读取电子围栏中的蓝牙i-beacon标签id，并通过在读取到智能锁开锁信息或闭锁信息的同时，是否能读取到电子围栏中蓝牙标签的id，来判断共享单车在开锁取车和闭锁停车时共享单车所在的位置信息，(在某个电子围栏中，还是不在所有的电子围栏中)，并将用户取车或停车时的位置信息通过用户手机，而不是任何其他网络终端装置，传给共享单车运营管理平台。这就大大简化了市政管理部门需要建设的电子围栏系统，和运营商需要安装在共享单车上的智能锁设备。特别是因此而简化的运维管理工作。

系统结构

系统包括设置在共享单车停放点处的电子围栏，安装在共享单车上的智能锁，用户手机app,共享单车运营管理平台；这里的电子围栏可以是固定安装在共享单车停放点处的一个或多个可与用户手机通过app进行通信的，包括但不限于蓝牙i-beacon在内的位置标签，这里的位置标签一般就是有源电子标签，它们按照预先设定的周期和发射功率，周期性地向外发射代表该电子围栏位置的id信号，这位置标签发射功率大小的设定，是根据停放点处电子围栏大小范围的需要，通过控制其与手机app之间的通信距离来确定的，这是一种cell–id的标杆定位技术。

这里的智能锁包括一个可与用户收手机app通信的无线通信模块，和一个与之连接的智能锁开关控制系统。这里的无线通信模块，可以是低功耗蓝牙模块，也可以是其他无线通信模块，例如wifi模块等；用户手机app可以通过向这个无线通信模块发送开锁指令来开启智能锁，也可以通过这个无线通信模块来读取智能锁的身份id，以及智能锁开启或锁闭的状态信息。

这里的用户手机app，就是一个利用现有手机中的无线通信手段，包括蓝牙，wifi等，来实手机与运营管理平台，共享单车智能锁，以及电子围栏位置标签进行通信的一个手机用户软件。它可以是一个政府统一制定的，可供各家共享单车用户共同使用的一个通用软件，也可以是一个各运营商自己编写的手机软件，但它必须将每辆共享单车的运营使用情况，直接传给市政管理部门的运营管理平台，再由市政管理部门分别传给各相关的运营商的运营管理平台，或者同时分别传给市政管理部门和各相关运营商的运营管理平台。(图2)

其中市政管理部门运营管理平台，利用所获取到的每辆共享单车实际使用情况的信息，按照市政管理的要求，对共享单车运营商进行管理；而共享单车运营商的运营管理平台，则利用所获取到的自己投放在市场中的每辆共享单车用户实际使用情况，来实现对其投放在市场中的共享单车和共享单车用户进行管理。

系统工作原理

系统利用控制用户手机蓝牙与共享单车停放点的蓝牙位置标签之间的通信距离，(通过调整蓝牙标签的发射功率，来控制蓝牙标签信号覆盖范围的大小)来建立基于标杆定位原理的电子围栏，即如果用户手机能接收到位置标签的id信息，则用户手机就处于以蓝牙标签为中心的信号覆盖范围内，否则就不在这个信号覆盖范围(电子围栏)内。与此同时，再通过要求用户手机app在读取用户开启智能锁或关闭智能锁时的智能锁开启或锁闭状态信息的同时(相差一般在一两秒之内)，读取用户附近电子围栏的位置标签id信息，并控制智能锁中无线通信模块与手机app之间的通信距离，使得在用户在开锁用车，或闭锁停车的时，用户手机的位置就代表了共享单车的位置，并以此来判断共享单车当时的位置。并将这些信息通过用户手机传到运营管理平台。(图2)

系统通过建立共享单车智能锁锁闭或开启的状态信息，与利用电子围栏位置标签和用户手机app之间能否建立通信，来确定的共享单车用户开始用车，或结束用车停放时，共享单车是否处于电子围栏中。从而知道哪一位用户，在什么时间，在哪一个电子围栏中开启了共享单车智能锁(开始用车)，或锁闭智能锁(停放并结束用车)，或没有在任何一个电子围栏中开启或锁闭他所使用的共享单车智能锁。

为了解决“潮汐车流”问题，运营商将可能通过“人工搬运“的方式，将共享单车从一个停放点搬运到另一个停放点。为了及时准确掌握每个停放点的数量，运营商还可要求工作人员使用专门的手机app，对每次调运的共享单车，通过读取调运点位置标签id，以及被调运的共享单车智能锁id或扫描共享单车二维码等方式，将人工搬运的共享单车信息，上传给运营管理平台。运营管理平台将根据这些信息，对共享单车实时停放位置信息进行及时修正。实际上，缺乏这些共享单车人工搬运信息，只会影响运营商车辆的调度管理，但对政府运营管理平台对运营商的管理的影响则非常有限，或基本没有影响。

系统可实施性

本发明系统将变得非常简单：市政管理部门只需在城市容许的共享单车停放地点，根据其范围大小和形状，安装一个或几个蓝牙电子标签，并将其发射功率调整到适当的范围大小就可以了。这种蓝牙标签不仅成本低，电池寿命长，而且安装也会非常方便。因而，政府可以将共享单车停放点布置得尽可能的密集，使得共享单车用户不用走几步，例如最多50米，就可以找到一个停放点。这就最大程度地保证了用户随意停放的自由，同时也实现了共享单车的规范管理。与此同时，由于共享单车智能锁只需安装一个低功耗蓝牙模块，和一个与之连接的智能锁的开关控制装置，而不需要使用gps和任何移动网络终端，更不需要频繁更换电池或充电，这就大大降低了共享单车本身的制造成本，和运营商的管理维护成本。

最后，本发明所采用的电子围栏技术，可适用于所有运营商各种已经投放市场的共享单车，他们仅只需要在现有的手机app中，在用户锁车时增加一条利用手机蓝牙读取电子围栏位置标签id的代码即可。当然，如果他们想进一步降低成本和提高管理效率，还可以通过更换智能锁或修改智能锁中蓝牙模块的运行程序即可。

本发明的有益效果

政府将通过主导电子围栏的建设取得所有共享单车实际使用情况的实时数据，从而改变了政府在管理上的被动局面，通过掌握第一手，包括所有运营商在内的，实时精确的共享单车使用信息，使政府处在一种完全主动的地位，从而使政府在管理上可以做到，公平，公正，有理有据。

由于共享单车所产生的的社会和经济效益，大大小小的运营商都参与进来。在短短的时间内向市场投放了大量的共享单车。在许多大城市，共享单车的投放量已经远远超过了城市现有的容纳能力，因而，如何根据每个城市的具体条件，包括可提供的各种共享单车停放资源，和市场需要，对共享单车的投放量进行科学的控制管理，也需要政府掌握第一手共享单车使用情况的实时资料。有了第一手实时资料，市政管理部门还可采用对城市汽车停放点类似的管理方式，通过经济手段来提高运营商共享单车使用效率的同时，还可使用经济手段来扩大共享单车停放点的数量，包括民间资源。

例如利用对共享单车的停放，按照停放时段，停放时长，停放次数，停放地点进行差异收费，同时通过对非市政资源的共享单车停放点进行收费补偿，以增加城市共享单车停放点。另外，还可要求共享单车运营商提高运营管理效率。例如，要求每辆车每天平均使用次数不得少于6次等，否则需要减少投放量，并通过收费管理，实现共享单车的投放数，与城市可提供的停放点资源之间的平衡；运营商管理效率与其投放市场共享单车数量的平衡等。

另外，由于共享单车的使用者主要是解决公交和地铁之后，最后一公里的交通问题，因而政府掌握了每天共享单车使用的实时信息后，就可以更好的安排公交和地铁的对接服务等。

从长远来讲，共享单车运营商之间的竞争，都会落实到运营成本和是否能实现真正盈利的竞争，而不是眼前通过收取押金，抢占市场和资本运作的竞争，而本发明为所有运营商进一步大幅度降低生产和运营管理成本，从而实现真正盈利创造了条件。保证了共享单车的健康发展和广大老百姓的根本利益，也符合中央鼓励发展共享单车这一新生实物的战略决策。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为通过控制蓝牙标签与蓝牙读写器之间的通信距离来建立共享单车电子围栏的示意图；

图2为用户手机app、位置标签、智能锁与共享单车管理平台的通信方式的示意图。

具体实施方式

分别参阅图1和图2所示，本发明通过以下步骤实施：

1，对市政管理部门许可的城市共享单车停放点进行标识，并建立电子围栏。这里的电子围栏就是固定安装在共享单车停放点处的一个或多个可与用户手机通过app进行通信的，包括但不限于蓝牙i-beacon在内的位置标签，这里的位置标签，按照预先设定的周期和发射功率，周期性地向外发射代表该电子围栏位置的id信号，这位置标签发射功率大小的设定，是根据停放点处电子围栏大小范围的需要，通过控制其与手机app之间的通信距离来确定的；

2，在每辆共享单车上安装一个智能锁，这里的智能锁包括一个可与用户收手机app通信的无线通信模块，和一个与之连接的智能锁开关控制系统。这里的无线通信模块，可以是低功耗蓝牙模块，也可以是其他无线通信模块，例如wifi模块等；用户手机app可以通过向这个无线通信模块发送开锁指令来开启智能锁，也可以通过这个无线通信模块来读取智能锁的身份id，以及智能锁开启或锁闭的状态信息。智能锁中的蓝牙模块，与智能锁中的启闭控制系统连接，且平常并不向外发射任何射频信号；只有当用户通过按压安装在智能锁上的用车触发按键后，或用户按压锁车手柄锁车产生一个触发信号时，它才开始按照与触发方式对应的发射功率和周期向外发射信号，同时在发射完信号后监听用户手机app发回的回执信号，并按照回执信号传达的指令进行工作。

3，为每个共享单车用户提供一个可以方便下载的手机app,这里的用户手机app，就是一个利用现有手机中的无线通信手段，包括蓝牙，wifi等，来实手机与运营管理平台，共享单车智能锁，以及电子围栏进行通信的一个手机用户软件。它可以是一个政府统一制定的，可供各家共享单车用户共同使用的一个通用软件，也可以是一个各运营商自己编写的手机软件，但它必须将每辆共享单车的运营使用情况，直接传给市政管理部门的运营管理平台，再由市政管理部门分别传给各相关的运营商的运营管理平台，或者同时分别传给市政管理部门和各相关运营商的运营管理平台。

4，构建共享单车运营管理平台，包括市政管理部门运营管理平台，和共享单车运营商的运营管理平台。市政管理部门运营管理平台利用所获取到的每辆共享单车实际使用情况的信息，按照市政管理的要求，对共享单车运营商进行管理；而共享单车运营商的运营管理平台，则利用所获取到的运营商自己投放在市场中的每辆共享单车用户实际使用情况，来实现对其投放在市场中的共享单车和共享单车用户进行管理。

这里还需要对智能锁，用户手机app以及电子围栏位置标签的工作方式加以说明：

a.当用户用车时按压智能锁上的用车按键，智能锁中的蓝牙标签开始启动，并以间隙性的方式，和满足智能锁与用户手机之间距离控制要求的低发射功率，发射自身的id信号，并在每次发射完后监听来自手机app的回执，这里的距离控制要求是为了所述智能锁中蓝牙标签发射的id信号不被其它用户手机app接收到；

b.手机app接收到上述智能锁蓝牙标签的id信号后，将在手机app与智能锁蓝牙标签之间建立起捆绑关系，直到用户本次用车结束；

c.用户手机app将所获得的智能锁蓝牙标签id，连同手机号一道传给运营管理平台，再从运营管理平台获得该智能锁的开锁信息，并将开锁信息通过回执的方式传给智能锁蓝牙标签，开启智能锁；

d.智能锁开启后，智能锁蓝牙标签还需要将智能锁已经被开启的状态信息，传给用户手机app，在接收到用户手机app返还的回执信息后，立即停止工作进入休眠状态；

e.用户手机app在接收到智能锁已经被开启的信息后，还将在一段预先规定的有限时间段内读取到的，来自所在停放点处的位置标签id信息，并将智能锁已被开启的信息以及该位置标签的id信息(如果能读到的话)，一道传给共享单车运营管理平台，并在接收到运营管理平台返回的回执后，停止发射，进入信号接收的状态或关闭状态，共享单车运营管理平台在接收到智能锁已被打开的信息后，将开启本次用车的计费过程。这里所说的“进入信号接收的状态或关闭状态”，是指用户可根据自己需要选择，或者让手机app一直处于信号接收状态，等待接收来自正在使用中的共享单车智能锁，通过智能锁中蓝牙标签发来的锁车信息，或者让手机app进入关闭状态，直到用户停车时重新开启手机app使其处于信号接收状态，等待智能锁中蓝牙标签发来的锁车信息。

f.当用户通过按压智能锁手柄关闭车锁结束共享单车使用时，智能锁蓝牙标签将或被激活并将智能锁已经锁闭的信息，传给处于接收状态的用户手机app,并在接收到用户手机app的回执后，停止发射信号，同时解除与用户手机app之间的捆绑关系，进入休眠状态，直到第二个用户通过按压智能锁上的用车按键被激活后，进入新一轮的工作程序；

g.用户手机app在接收到的智能锁已经锁闭的信息后，还将在一段预先规定的有限时间内读取到的，来自所在停放点处的位置标签id信息(如果能读到的话)，以及智能锁已经锁闭的信息，一道传给共享单车运营管理平台，在接收到运营管理平台发来的回执信息后停止工作，直到用户下一次用车重新开启app；与此同时，共享单车运营管理平台在接收到用户手机app发来的该共享单车智能锁已经锁闭的信息，连同一个代表某个电子围栏的位置标签id信息后，将停止对此次共享单车的使用计费，但如果运营管理平台仅只接收到智能锁的锁闭信息，而没有接收到代表某个电子围栏的位置标签id信息，共享单车运营管理平台将通过回执向用户手机app发回警告信息，并根据需要或者继续计费，或者增加收费，或者将其记入非诚信档案。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。