交通工具的存放和充电系统及其存取方法与流程

本申请涉及交通领域，特别涉及交通工具的存放和充电技术。

背景技术：

共享单车已经成为城市居民出行的重要交通工具。目前的共享单车都是用户到达目的地后直接停在路边，占用了大量的道路面积，影响了公共秩序。

为了能够顺利的找到共享单车，通常需要对共享单车进行gps/北斗卫星定位等和远程遥控。为了能够实现定位，需要有电池对定位系统和通信系统提供电力。目前共享单车电力的提供方式主要有三种：

第一种是在车身上设置太阳能电池，利用阳光对锂电池进行充电，其主要问题是太阳能电池容易损坏，成本较高，天气不好的时候太阳能电池可能无法提供足够的电力。

第二种是利用骑行时产生的动力驱动发电机发电，从而对锂电池进行充电，其主要问题是会增加骑车的阻力，且成本较高。

第三种是定时更换共享单车内的电池或回收共享单车充电，其主要问题是维护成本比较高。

如何减少共享单车所占用的道路面积，同时能够以比较低的维护成本实现充电，就成为本领域急需解决的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种交通工具的存放和充电系统及其存取方法，以很小的占地面积实现大量交通工具的存储和自动充电。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种交通工具的存放和充电系统，包括：

多层结构，该多层结构包括至少一层的存取层和至少一层的储藏层；存取层用于存入和/或取出交通工具；储藏层用于存放交通工具并为交通工具充电；每个储藏层包括充电设备和至少一个车位，车位用于存放交通工具，充电设备用于对车位中的交通工具进行充电；

搬运装置，连通储藏层和存取层，用于在存取层和储藏层的车位之间搬运交通工具。

本发明的实施方式还公开了一种交通工具的存放和充电系统中存入交通工具的方法，系统包括多层结构和搬运装置，该多层结构包括至少一层的存取层和至少一层的储藏层；每个储藏层包括充电设备和至少一个车位；搬运装置连通储藏层和存取层；该方法包括：

存取层接收存入的交通工具；

搬运装置从存取层将该交通工具搬运至储藏层的一个车位中；

充电设备对该车位中的交通工具进行充电。

本发明的实施方式还公开了一种交通工具的存放和充电系统中取出交通工具的方法，系统包括多层结构和搬运装置，该多层结构包括至少一层的存取层和至少一层的储藏层；每个储藏层包括充电设备和至少一个车位；搬运装置连通储藏层和存取层；该方法包括：

通过充电设备检测储藏层中每一个交通工具的当前剩余电量；

当需要取出交通工具时，从当前剩余电量最多或当前剩余电量超过约定门限的交通工具中选择一个；

通过搬运装置将被选择的交通工具从该交通工具所在的车位运输到存取层。

本申请实施方式与现有技术相比，至少具有以下区别和效果：

以有限的占地面积为更多的交通工具实现自动充电，使交通工具免受风吹日晒雨淋，延长交通工具的使用寿命。对于共享单车之类的共享使用的交通工具效果尤为显著。

进一步地，通过在存取层设置多个存取接口，可以满足多人同时存取交通工具的需要，提高了存取的效率。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种交通工具的存放和充电系统的断层结构示意图

图2是本发明第一实施方式中另一种交通工具的存放和充电系统的断层结构示意图

图3是本发明第一实施方式中一种圆形投影的存取层示意图

图4是本发明第一实施方式中一种矩形投影的存取层示意图

图5是本发明第一实施方式中一种存取层设置有缓冲区的系统结构示意图

图6是本发明第一实施方式中另一种存取层设置有缓冲区的系统结构示意图

图7是本发明第一实施方式中设置有缓冲区的多存取接口的系统结构示意图

图8是本发明第一实施方式中电量检测接口及电量检测装置的示意图

图9是本发明第一实施方式中多通道的交通工具的存放和充电系统的断层图

图10是本发明第一实施方式中多通道的交通工具的存放和充电系统的俯瞰图

图11是本发明第二实施方式中一种交通工具的存放和充电系统中存入交通工具的方法的流程示意图

图12是本发明第三实施方式中一种交通工具的存放和充电系统中取出交通工具的方法的流程示意图

图13是本发明第一实施方式中以悬挂方式缓冲的可快速取出的交通工具存储系统的结构示意图

图14是本发明第一实施方式中带有可旋转存取层的可快速取出的交通工具存储系统的剖视图

图15是本发明第一实施方式中带有可旋转存取层的可快速取出的交通工具存储系统的俯视图

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

部分概念的说明：

rfid：射频识别(radiofrequencyidentification)

gps：全球定位系统(globalpositionsystem)

下面概要说明本申请的部分创新点

采用多层结构立体的方式来存储交通工具，多层结构中设置至少一层存取层(通常在地面第一层)，和至少一层的储藏层(通常在地下，或地面上第二层以上)。交通工具在存储层存入后，通过贯通存取层和各储藏层的搬运装置将交通工具搬运到储藏层中的空闲车位，并在该车位上对交通工具进行充电。需要取出时，可选地优先选择当前电力最多或当前电力超过约定门限的交通工具，通过搬运工具搬运到存取层，由用户从存取层取走。通过多层结构立体存储的方式可以有限的占地面积存储大量的交通工具，尤其适合比较标准化的共享单车等交通工具，在存储层设置充电设备对存入的工具及时充电，进一步减少了与充电相关的维护成本。整个系统完全可以以自动化的方式来实现，大大节约了人力成本。

地面的存取层的面积可以比较小，而地下的储藏层的面积可以比存取层大，从而进一步节约占地面积，进一步增加交通工具的存储量。

在存取层设置有一个缓冲区域，其中包括一个或多个缓冲车位，供暂时存放待取出的交通工具，或空着等待存放即将存入的交通工具，这样可以加快存取车高峰时存取车的速度。存取层可以划分为上下两个半层，缓冲区域可以设置在上半层。上下半层的设置可以通过一个地面来区隔，也可以仅仅是逻辑上，比如可以把待取出的多辆共享单车悬挂在半空中，需要取出的时候就从半空中放下一辆，以此构成逻辑上的上半层。上半层的设置应当不会影响下半层的存取操作，这样可以进一步利用有限的空间提高取车的效率。

存取层可以设置多个存取接口，供多人同时进行存取操作，这样可以进一步的提高存取交通工具的效率。存取接口可以设置成存入专用和取出专用两类，两类存取接口的比例可以基于大数据分析的结果按时段变化，例如在一个时段设置存入专用接口多于取出专用接口，在另一个时段设置存入专用接口少于取出专用接口，从而进一步提高存取的效率。

可以将存取层设计成长条状，在长条的一端设置专用于存入交通工具的接口，在长条的另一端设置专用于取出交通工具的接口，避免了存取人流的流向冲突，提高了存取的效率。

在交通工具存入的时候，可以有一个可选的检查过程，判断是否可以存入的合法的交通工具。一种检查的方式，是优先在合法交通工具中设置rfid芯片，其中携带有交通工具的标识和属性信息，通过在存入时，读取该芯片中的数据，可以对交通工具的合法性进行比较准确的判断。另一种检查的方式，是通过摄像机对存入的交通工具进行各个角度的拍摄，通过对拍摄所得图像的图像分析(比如可以通过深度学习方法对合法的交通工具进行识别)，也可以对交通工具的合法性进行比较准确的判断。例如，只允许存入特定品牌的共享单车，而该特定品牌的共享单车总共只有几种车型，通过人工智能的方式对图像进行识别，知道存入的共享单车是否属于该特定品牌。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种交通工具的存放和充电系统。图1是该交通工具的存放和充电系统的结构示意图。该交通工具的存放和充电系统包括：

多层结构，该多层结构包括至少一层的存取层和至少一层的储藏层。存取层用于存入和/或取出交通工具。储藏层用于存放交通工具并为交通工具充电。每个储藏层包括充电设备和至少一个车位，车位用于存放交通工具，充电设备用于对车位中的交通工具进行充电。多层结构指的是各层在与地面垂直的方向上分布的。既包括从地面向上的分布，类似于楼房，也包括从地面向下的分布。各层的平面大小可以是一样的，也可以是不一样的。也不一定各层正好是在垂直方向上，可以有一定程度的倾斜，但每一层的高度或者深度是不同的。

搬运装置，连通储藏层和存取层，用于在存取层和储藏层的车位之间搬运交通工具。

以有限的占地面积为更多的交通工具实现自动充电，使交通工具免受风吹日晒雨淋，延长交通工具的使用寿命。对于共享单车之类的共享使用的交通工具效果尤为显著。

存取层的实现有多种方式。可选的，存取层成为一层，在同一层中进行交通工具的存入和取出。可选的，存取层为两层，其中一层专用于存入，另一层专用于取出。可选的，存取层为多层，每一层均可以存入和取出。

储藏层也有多种实现方式。可选的，储藏层为一层。可选的，储藏层为多层。可选的，如图1所示，存取层在地面10以上，储藏层都在地面10以下，交通工具12从存取层的存取接口11被收取后由搬运装置14通过贯穿存取层和储藏层的通道13搬运到储藏层的车位。可选的，如图2所示，存取层在地面10以上(即地面第一层)，储藏层在存取层之上(地上第二层以上各层，含地上第二层)。交通工具12从存取层的存取接口11被收取后由搬运装置14通过贯穿存取层和储藏层的通道13搬运到储藏层的车位。可选的，部分储藏层在地面上，另一部分储藏层在地面上。可选的，存取层和各储藏层在同一个垂直方向上。可选的，存取层(在地面)和各储藏层(在地下)在与地面垂直的方向上是错开配置的，从而可以避开地下的某些不适合建立地下空间的区域。

交通工具的充电可以有多种方式实现。可选的，交通工具中设有无线受电装置，充电设备具有无线充电功能，通过无线充电的方式对交通工具中的电池进行充电。可选的，交通工具上有两个外置的触点(与交通工具中的电池连接)，当交通工具被运输到车位后，这两个触点正好可以连接充电装置提供的充电电极，从而实现充电。可选的，车位上设置有位置传感器用于检测交通工具的位置，当交通工具被运输到车位后，位置传感器检测到交通工具到达指定位置，将充电装置的输出电极主动伸出，与交通工具上的充电电极相连接，从而实现充电。图8示出了自行车上设置电量检测接口82和系统中设置电量检测装置81的一个例子。

搬运装置搬运交通工具的方式可以是多种多样的。可选的，可以通过钓运的方式来搬运交通工具。例如在自行车上预先设置两个吊装点，通过两点吊运的方式来搬运自行车。可选的，通过在底部托举的方式来搬运交通工具。可选地，对于主要是铁质的交通工具，可以用电磁铁吸附的方式来搬运交通工具。

车位的实现形式可以是多种多样的。可选的，每一层存储层都有自己的地面，交通工具可以停放在车位的地面上。可选的，存储层不设置地面，只设置吊装轨道，每一个车位上的交通工具(例如，自行车)都是以悬挂的方式(不着地)存储，一个车位就是一个可供交通工具悬挂的空间。

交通工具可以是各种各样的，例如自行车，电动自行车(包括电力助动车)，电动平衡车，电踏车，电动小汽车等等。可选的，一个系统中通常只有一种类型的交通工具，例如都是共享自行车。可选的，一个系统可以支持多种类型的交通工具。

各储藏层的整体结构也可以有多种形式。可选的，各储藏层总体上构成大致圆柱体的结构，搬运装置通过位于圆柱体中央的贯穿各储藏层的竖置通道在各储藏层和存取层之间搬运交通工具。可选的，各储藏层总体上构成大致长方体的结构，搬运装置通过位于长方体中央的贯穿各储藏层的一个竖置通道在各储藏层和存取层之间搬运交通工具。可选的，各储藏层总体上构成大致长方体的结构，有多个竖置通道贯穿各储藏层，多套搬运装置分别设置在各储藏层和存取层之间搬运交通工具。图9和图10示出了一个包括两个竖置通道的系统的例子，其中图9是该系统的断层图，图10是该系统的俯瞰图，91为用于存车的存取接口，92为用于取车的存取接口，93为缓冲区。

缓冲车位的使用方式也是多种多样的。可选的，缓冲车位仅供取出时的缓冲。可选的，缓冲车位仅供存入时的缓冲。可选的，缓冲车位可以同时供取出时的缓冲和存入时的缓冲。可选的，缓冲车位中供取出缓冲的车位数和供存入时缓冲的车位数是固定的。可选的，缓冲车位中供取出缓冲的车位数和供存入时缓冲的车位数是变化的。变化的规则可以根据时段来设定，例如在某一个时段预先设定一个比例。变化的规则可以据大数据以智能的方式来调整。

缓冲区有多种实现方式，例如：

可选的，如图13所示，地平线111之上为存取层，其中包括存取接口112。缓冲区包括配置于存取层顶部的一个或多个悬挂结构115，用于悬挂待取出的交通工具114，并该悬挂结构悬挂交通工具后，被悬挂的交通工具下方的空间仍足以供其它交通工具的存取使用。需要取出交通工具时，直接将缓冲区中的交通工具114降下来至存取接口112，以供用户取出。让后再冲贯穿存取层和各储藏层的通道113将储藏层中的交通工具运输一辆至原本交通工具114的位置，填补缓冲区。如果需要存入交通工具时，用户将交通工具送至存取接口112，通过搬运装置将交通工具运输至储藏层的空余车位。

可选的，如图14和15所示，存取层和缓冲区以可旋转的结构实现。存取层设置一个大转盘121,大转盘121上的每一个交通工具通过抓手122固定在大转盘121上，4个存取接口123设置在4个方向，可以同时供4个用户进行存取操作，如果大转盘121正对4个存取接口123的交通工具被取走，通过简单地旋转大转盘121即可以将原本缓存的交通工具送到4个存取接口123。通过大转盘121中心的通道可以及时给被取走交通工具的车位补充交通工具。在这个例子中，缓冲区和存取接口的车位随着大转盘121的旋转会动态变化。

存取层有多个存取接口，用于存入和/或取出交通工具。通过在存取层设置多个存取接口，可以满足多人同时存取交通工具的需要，提高了存取的效率。将存取层设计成长条状，在长条的一端设置专用于存入交通工具的接口，在长条的另一端设置专用于取出交通工具的接口，避免了存取人流的流向冲突，提高了存取的效率。具体地说：

存取层的形状和存取接口的设置也是多种多样的。可选的，如图3所示，存取层的水平投影大致为圆形，在该圆形的圆周上设置多个开口31作为存入和/或取出交通工具的存取接口，中间的通道32用于在存取层和储藏层之间搬运交通工具。可选的，存取层的水平投影大致为矩形，在矩形的四边上设置多个存取接口，如图4所示，存取接口1、2、3专用于存入交通工具，存取接口4、5、6专用于取出交通工具，存取接口7和8存入和取出都可以使用。可选的，存取层的水平投影大致为长条形，该长条形的两端分别设置一个开口，其中一个开口为专用于存入交通工具的接口，另一个开口为专用于取出交通工具的接口。可选的，在地面面积很有限时，存取层可以只设定一个同时用于存入和取出的接口。

存取层的内部结构也可以是多种多样的。可选的，如图5所示，地面55之上为存取层，其中包括上半层51和下半层52，其中上半层51用作缓冲区暂时存放待取出的交通工具，下半层51用作存入和/或取出交通工具的空间。交通工具从存取接口56处存入，用抓手53搬运到缓冲区51。可选的，如图6所示，存取层包括地面63以上的第一层61和地下的第一层62，其中地上第一层61用于存入和/或取出交通工具，地下第一层62用作缓冲区暂时存放待取出的交通工具。交通工具从存取接口65处存入，用抓手64搬运到缓冲区62。可选的，存取层不分上下半层，并带有缓冲车位，即缓冲车位和存取接口在同一层中。一个例子如图7所示，存取层的水平投影大致为圆形，有四个存取接口71，中间是一个通道，与各储藏层连通，用于设置搬运装置；每一个存取接口处设置有一个缓冲区，图中每一个缓冲区包括一个传送装置72，该传送装置包括一个传送带，传送带上有多个自行车固定卡槽73，每个卡槽73上可以放置一辆自行车，履带可以旋转以调整自行车的位置。可选的，存取层不分上下半层，且没有缓冲车位。

本发明第二实施方式涉及一种交通工具的存放和充电系统中存入交通工具的方法。图11是该交通工具的存放和充电系统中存入交通工具的方法的流程示意图。

该交通工具的存放和充电系统可以如第一实施方式所描述，该系统至少包括：多层结构和搬运装置，该多层结构包括至少一层的存取层和至少一层的储藏层。每个储藏层包括充电设备和至少一个车位。搬运装置连通储藏层和存取层。

该方法包括：

在步骤101中，存取层接收存入的交通工具。

此后进入步骤102，判断存入的交通工具是否符合约定的条件，如果符合则进入步骤103，如果不符合则进入步骤104。该步骤是可选的。约定的条件可以是各式各样，根据应用场景和需要定制的。可选的，约定的条件是交通工具的品牌是否约定的品牌之一。可选的，约定的条件是交通工具的所有者是否约定的所有者之一。可选的，约定的条件是交通工具的型号是否约定的型号之一。可选的，约定的条件是交通工具的大小(长、宽、高)是否有约定的范围之内。

在步骤103中，对该交通工具进行解锁，此后进入步骤105。该步骤是可选的。

在步骤104中，拒绝接收该交通工具，此后结束本流程。该步骤是可选的。

在步骤105中，对该交通工具的车况进行检查。该步骤是可选的。

此后进入步骤106，搬运装置从存取层将该交通工具搬运至储藏层的一个车位中。

此后进入步骤107，充电设备对该车位中的交通工具进行充电。

上述步骤102中判断存入的交通工具是否符合约定的条件的方法可以是多种多样的。下面举两个例子：

例子1：交通工具中设置有存储有交通工具标识和属性信息的rfid芯片。系统包括rfid读取装置。

步骤102包括：

系统通过rfid读取装置读取交通工具rfid芯片中的标识和属性信息。

根据标识和属性信息判断存入的交通工具是否符合约定的条件。其中，属性信息包括车辆的品牌、型号、尺寸、所有人、生产日期等等。

例子1中的rfid也可以用蓝牙、nfc，nb-iot等技术代替。

例子2：系统包括摄像机。

步骤102包括：

系统通过摄像机拍摄存入的交通工具的图像。

对拍摄所得的图像进行图像分析，识别出该交通工具的特征。其中，特征可以包括品牌，型号，大小等等。

根据交通工具的特征判断存入的交通工具是否符合约定的条件。

上述步骤105中对交通工具的车况进行检查的方法也可以是多种多样的。例如，步骤105可以包括以下之一或其任意组合：

对该交通工具中的电气部分进行电气检测。

通过系统中设置的摄像头对该交通工具的外观进行拍摄，得到外观图像，对该外观图像进行图像分析以判断该交通工具的部件是否有损坏或缺失。

通过系统中设置的x光成像仪对该交通工具的进行透视，得到透视图像，对该透视图像进行图像分析以判断该交通工具的部件是否有损坏或缺失。

本发明第三实施方式涉及一种交通工具的存放和充电系统中取出交通工具的方法。图12是该交通工具的存放和充电系统中取出交通工具的方法的流程示意图。

该交通工具的存放和充电系统可以如第一实施方式所描述，该系统至少包括：多层结构和搬运装置，该多层结构包括至少一层的存取层和至少一层的储藏层。每个储藏层包括充电设备和至少一个车位。搬运装置连通储藏层和存取层。

该方法包括：

在步骤201中，通过充电设备检测储藏层中每一个交通工具的当前剩余电量。可选的，在交通工具存入的时候检测当前剩余电量。可选的，在交通工具存入后，如果该交通工具的剩余电量小于预定门限则进行充电，充电后的交通工具的当前剩余电量被标记为满电量，如果该交通工具的剩余电量大于或等于预定门限，则不进行充电，只是记录下该交通工具的当前剩余电量。可选的，交通工具存入后都连接充电装置，充电装置周期性地测量每一个存储中的交通工具的当前剩余电量。可选的，在需要取出交通工具之前，对当前所有的交通工具检测当前剩余电量。

在步骤202中，当需要取出交通工具时，从当前剩余电量最多或当前剩余电量超过约定门限的交通工具中选择一个。可选的，从已经充满电的交通工具中选择一个。可选的，如果没有已经充满电的交通工具，在选择当前剩余电量最多的交通工具。可选的，预先设定一个门限，例如80％，在当前剩余电量超过该门限的交通工具中选择一个。

在步骤203中，通过搬运装置将被选择的交通工具从该交通工具所在的车位运输到存取层，供用户取出使用。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(programmablearraylogic，简称“pal”)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称“ram”)、可编程只读存储器(programmablereadonlymemory，简称“prom”)、只读存储器(read-onlymemory，简称“rom”)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammablerom，简称“eeprom”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(digitalversatiledisc，简称“dvd”)等等。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

在本申请提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本申请的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本申请作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所要求保护的范围。