本发明涉及公共自行车租凭领域，具体涉及无桩式智能公共自行车租赁系统及租凭方法。
背景技术：
现在的公共自行车系统采用的是车桩式，每辆自行车需要一个车桩管理；每个租赁点一个站点主控端加上若干个车桩。
现有的借车方法是租车人携带租车卡(会员卡、市民卡等)，读取锁车车桩上的读卡模块，读卡模块识别到租车卡信息，校对无误后对车桩上的电子锁发出指令，电子锁执行开锁命令，借车成功。
由于每个站点的车桩数量是有限制的，实际运营情况下，会出现租车人到租赁站点后锁车柱被占满，而无法还车的问题。同时基于成本及布点局限，每个地区公共自行车的租赁点会比较少，对于多数人来说取车还车都不是特别方便。
而且在现有的无桩式公共自行车的运行中，是在后轮上安装一个发电花鼓，然后在正常骑行的时候少工作或者不工作；以及为了能正常使用，增加了发电装置，在后轮上安装一个发电花鼓,给gps模块、芯片、网络提供了电源保证，这也让骑行变得更加费力。
技术实现要素：
为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了无桩式智能公共自行车租赁系统及租凭方法，解决基站因为车桩数量不够而造成车辆无法归还的问题，而且本发明采用的每一个基站只设置一个站点主控端，每辆自行车上设置一个公共自行车智能锁终端，采用地面的划线区域替代现有的公共自行车锁车桩，大大提高了使用效率；同时由于站点主控端内设置有低功耗远程管理终端，只需要很少的能耗就可以管理区域内的公共自行车。且由于低功耗远程管理终端覆盖范围较广，所以只要有足够的场地，就可以停放足够的车辆，方便用户使用。
本发明提供了无桩式智能公共自行车租赁系统，包括：
服务器端，用于用户信息的管理、车辆信息的管理，以及用于车辆的监控；
移动终端，用于向所述服务器端发送租赁指令并接收服务器端的租凭信息；
站点主控端，与所述服务器端相连，用于接收服务器端的控制指令，以及在站点主控端的基站信号覆盖范围内，控制公共自行车智能锁的开/合；
智能锁端，分别与所述移动终端和站点主控端相连，用于接收移动终端和站点主控端的指令并控制公共自行车智能锁的开/合。
上述的系统，其中，还包括远程管理终端，所述远程管理终端与所述服务器端相连，用于远程管理和维护；后台管理web端，所述后台管理web端与所述服务器端相连，用于查看用户信息、车辆在线情况。
上述的系统，其中，所述服务器端包括数据库模块、移动信息模块、第一通讯模块、第一查询模块和监控模块，所述数据库模块用于存储用户信息、借还记录、报警记录、车辆信息，所述移动信息模块用于处理用户移动终端借还车，所述第一通讯模块用于服务器端与移动终端、站点主控端、后台web管理终端、远程管理终端的连接，所述第一查询模块用于移动终端查询借还车记录、费用情况、附近车辆信息、web端查询车辆分布信息、车辆报警信息、用户信息，所述监控模块用于监控车辆电量、车辆非法移动、车辆位置、站点主控停放车辆信息、停放车辆当前电量、非法移动警报、站点主控当前监控状态、视频监控查看。
上述的系统，其中，所述站点主控端包括机柜及设置在机柜内的第一mcu模块、arm多媒体模块、第一低功耗远距离通讯模块、第一蓝牙模块、第一gprs模块、第一gps模块和电源管理模块，所述第一mcu模块用于数据的处理，所述arm多媒体模块用于用户基站视频播放及视频监控，所述第一低功耗远距离通讯模块用于在基站覆盖范围内，控制公共自行车智能锁开锁，所述第一蓝牙模块用于控制车辆是否按要求停放在规定区域内，所述第一gprs模块用于数据传输，并与服务器端通讯，所述第一gps模块用于基站定位，所述电源管理模块用于对机柜内的模块供电。
上述的系统，其中，所述智能锁端包括设置在锁体内的第二mcu模块、第二低功耗远距离通讯模块、第二蓝牙模块、第二gprs模块、第二gps模块、充电管理模块、供电模块、时钟模块、报警模块、振动传感器模块、锁控制模块，所述第二mcu模块用于数据处理；所述第二低功耗远距离通讯模块用于在基站覆盖范围内，控制公共自行车智能锁开锁；所述第二蓝牙模块用于控制车辆是否按要求停放在规定区域内和界定是否临时停车；所述第二gprs模块用于数据传输；所述第二gps模块用于公共自行车定位；所述充电管理模块用于电池充电；所述供电模块用于为模块供电；所述时钟模块为第二mcu模块提供时间信息，用于记录超时，在定时唤醒与检测临时还车是否逾期；所述报警模块用于公共自行车故障或者被非法移车时的警报，所述振动传感器模块用于检测振动的传感器，所述锁控制模块锁控制模块用于车辆的锁定和解锁。
上述的系统，其中，所述移动终端包括：通讯模块，用于提供相互通讯所需要的网络；租赁模块，用于向所述服务器端发送租赁指令；线路规划模块，用于查找附近公共自行车或站点主控端以及站点控制器所停放车辆信息；查询模块，用于向所述服务器端发送查询指令；定位模块，用于定位当前移动终端所在的位置；显示模块，用于显示查询指令返回的查询结果。
另一方面，本发明提出的无桩式智能公共自行车租赁方法，包括以下步骤：
(1)提供一个服务器端、一个站点主控端、一个移动终端、以及一个公共自行车的智能锁端；
(2)用户通过移动终端，扫描公共自行车的智能锁端的车辆编号二维码或手动输入车辆编号向服务器端发送一组租赁指令；
(3)服务器端接收上述的租凭指令并分析该公共自行车是否在站点主控端的覆盖范围内并确定是否可借；
(4)站点主控端接收服务器端上述的分析结果并根据该结果控制公共自行车的智能锁端；
(5)公共自行车的智能锁端将解锁信息发送站点主控端，并上传至服务器端进行存储，完成借车；
(6)在站点主控端的覆盖范围内锁合公共自行车的智能锁；
(7)站点主控端接收上述的锁合信息并将该锁合信息上传至服务器端，完成还车。
上述的方法，其中，所述步骤(3)包括：
若在站点主控端覆盖范围内且处于可借状态，则向站点控端发送解锁指令信号；
若在站点主控端覆盖范围内但处于不可借状态，则服务器端回馈不可借车信息至移动终端中，借车不成功；
若不在站点主控端覆盖范围内但处于可借状态，则公共自行车的智能锁端中的第二gprs模块被开启；
若不在站点主控端覆盖范围内且处于不可借状态，则服务器端回馈不可借车信息至移动终端，借车不成功。
上述的方法，其中，所述若不在站点主控端覆盖范围内但处于可借状态，则公共自行车的智能锁端中的第二gprs模块被开启包括：
服务器端通过通讯模块向公共自行车的智能锁端发送解锁指令信号；
公共自行车的智能锁端中第二mcu模块进行数据处理，并通过锁控制模块解锁并将解锁信息发送至服务器端，完成借车。
上述的方法，其中，所述步骤(4)包括：
站点主控端通过第一低功耗远距离通讯模块接收服务器端上述的分析结果并经第一mcu模块处理该结果对公共自行车的智能锁端进行控制；
公共自行车的智能锁端中的第二mcu模块对上述处理后的结果进行处理并通过锁控制模块对公共自行车进行解锁
本发明具有以下优点：1、解决了基站因为车桩数量不够而造成车辆无法归还的问题，而且本发明采用的每一个基站只设置一个站点主控端，每辆自行车上设置一个公共自行车智能锁终端，采用地面的划线区域替代现有的公共自行车锁车桩，大大提高了使用效率；同时由于站点主控端内设置有低功耗远程管理终端，只需要很少的能耗就可以管理区域内的公共自行车。且由于低功耗远程管理终端覆盖范围较广，所以只要有足够的场地，就可以停放足够的车辆，方便用户使用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明无桩式智能公共自行车租赁系统的模块连接示意图。
图2-图5为本发明无桩式智能公共自行车租赁方法的其中几种实施方式的流程示意图。
图6为本发明无桩式智能公共自行车租赁系统运营过程中低功耗的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
在本发明中要说明的是，在本发明中涉及到的第一、第二等数量限定是为了便于区分，没有特别限定的含义。
参照图1-图6所示，本发明提供了无桩式智能公共自行车租赁系统，其特征在于，包括：
服务器端1000，用于用户信息的管理、车辆信息的管理，以及用于车辆的监控；其中服务器端1000包括数据库模块1001、移动信息模块1002、第一通讯模块1003、第一查询模块1004和监控模块1005，数据库模块1001用于存储用户信息、借还记录、报警记录、车辆信息，移动信息模块1002用于处理用户移动终端借还车，第一通讯模块1003用于服务器端1000与移动终端、站点主控端、后台web管理终端、远程管理终端的连接，第一查询模块1004用于移动终端查询借还车记录、费用情况、附近车辆信息、web端查询车辆分布信息、车辆报警信息、用户信息，监控模块1005用于监控车辆电量、车辆非法移动、车辆位置、站点主控停放车辆信息、停放车辆当前电量、非法移动警报、站点主控当前监控状态、视频监控查看。
移动终端1400，用于向服务器端1000发送租赁指令并接收服务器端1000的租凭信息；其中包括通讯模块1401，用于提供相互通讯所需要的网络；租赁模块1402，用于向所述服务器端1000发送租赁指令；线路规划模块1403，用于查找附近公共自行车或站点主控端以及站点控制器所停放车辆信息；查询模块1404，用于向服务器端1000发送查询指令；定位模块1405，用于定位当前移动终端1400所在的位置；显示模块1406，用于显示查询指令返回的查询结果。其中移动终端1400并不限于手机客户端，例如还包括利用网络与服务器进行通讯的任何电子设备。而且公共车辆不限于公共自行车、还包括电动自行车、电动三轮车、电动四轮车等。
站点主控端1300，与服务器端1000相连，用于接收服务器端1000的控制指令，以及在站点主控端1300的基站信号覆盖范围内，控制公共自行车智能锁的开/合；包括机柜及设置在机柜内的第一mcu模块1301、arm多媒体模块1302、第一低功耗远距离通讯模块1303、第一蓝牙模块1304、第一gprs模块1305、第一gps模块1306和电源管理模块1307，第一mcu模块1301用于数据的处理，具体为，用于处理接收服务器端的数据，arm多媒体模块1302用于用户基站视频播放及视频监控，第一低功耗远距离通讯模块1303用于在站点主控端1300的基站覆盖范围内，控制公共自行车智能锁开锁，第一蓝牙模块1304用于控制车辆是否按要求停放在规定区域内和界定是否临时停车，第一gprs模块1305用于数据传输，并与服务器端1000通讯，第一gps模块1306用于基站定位，电源管理模块1307用于对机柜内的模块供电。例如，目前的共享单车，在马路上随意停放，对城市的交通管理带来很大的不便，又由于目前带桩的共享单车的停放区域有限以及车桩数量有限，也不能解决该问题，然而在本发明中，通过蓝牙模块可以控制车辆是否按要求停放在规定区域内和界定是否临时停车，进一步，可以在马路上，间隔设置一定数量的站点主控端1300，就可以完全解决共享单车随意停放的问题，进而方便了城市的交通管理。
智能锁端1500，分别与移动终端1400和站点主控端1300相连，用于接收移动终端1400和站点主控端1300的指令并控制公共自行车智能锁的开/合。包括设置在锁体内的第二mcu模块1501、第二低功耗远距离通讯模块1502、第二蓝牙模块1503、第二gprs模块1504、第二gps模块1505、充电管理模块1506、供电模块1507、时钟模块1508、报警模块1509、振动传感器模块1510、锁控制模块1511，第二mcu模块1501用于数据处理，具体为用于对接收的数据进行处理，其中包括移动终端1400和站点主控端1300发送的数据；第二低功耗远距离通讯模块1502用于在基站覆盖范围内，控制公共自行车智能锁开锁；第二蓝牙模块1503用于控制车辆是否按要求停放在规定区域内和界定是否临时停车；第二gprs模块1504用于数据传输；第二gps模块1505用于公共自行车定位；充电管理模块1506用于电池充电，包括锂电池或者太阳能电池；供电模块1507用于为模块供电；时钟模块1508为第二mcu模块1501提供时间信息，用于记录超时，在定时唤醒与检测临时还车是否逾期；报警模块1509用于公共自行车故障或者被非法移车时的警报，振动传感器模块1510用于检测振动的传感器，锁控制模块1511用于车辆的锁定和解锁。
本发明采用的每一个基站只设置一个站点主控端，每辆自行车上设置一个公共自行车智能锁终端，采用地面的划线区域替代现有的公共自行车锁车桩，大大提高了使用效率；同时由于站点主控端内设置有低功耗远程管理终端，只需要很少的能耗就可以管理区域内的公共自行车。且由于低功耗远程管理终端覆盖范围较广，所以只要有足够的场地，就可以停放足够的车辆，方便用户使用。
本发明一优选而非限制性的实施例中，还包括远程管理终端1100，远程管理终端1100与服务器端1000相连，优选为通过互联网相连，用于远程管理和维护；后台管理web端1200，后台管理web端1200与服务器端1000相连，优选为通过互联网相连，用于查看用户信息、车辆在线情况。
本发明的另一面，参照图2-图5所示，无桩式智能公共自行车租赁方法，包括以下步骤：
步骤(1)：提供一个服务器端、一个站点主控端、一个移动终端、以及一个公共自行车的智能锁端，其中服务器端，用于用户信息的管理、车辆信息的管理，以及用于车辆的监控，移动终端，用于向所述服务器端发送租赁指令并接收服务器端的租凭信息，站点主控端，与所述服务器端相连，用于接收服务器端的控制指令，以及在基站覆盖范围内，控制公共自行车智能锁的开/合，公共自行车的智能锁端，分别与所述移动终端和站点主控端相连，用于接收移动终端和站点主控端的指令并控制公共自行车智能锁的开/合。
步骤(2)：用户通过移动终端，扫描公共自行车的智能锁端的车辆编号二维码或手动输入车辆编号向服务器端发送一组租赁指令，也就是说用户在使用移动终端1400中，扫描公共自行车的智能锁端1500的车辆编号二维码或手动输入车辆编号，通过通讯模块1401，用租赁模块1402经互联网络向服务器端1000中的移动信息模块1002发送一组租赁指令。
步骤(3)：服务器端接收上述的租凭指令并分析该公共自行车是否在站点主控端的覆盖范围内并确定是否可借，移动信息服务模块1002接收该租赁指令后，在数据库模块1001中分析车辆数据，确定是否在站点主控端1300覆盖范围内，确定是否可借(不可借分为被预约或故障)。其中包括步骤(3)a：若在站点主控端覆盖范围内且处于可借状态，则向站点控端发送解锁指令信号；步骤(3)b：若在站点主控端覆盖范围内但处于不可借状态，则服务器端回馈不可借车信息至移动终端中，借车不成功；步骤(3)c：若不在站点主控端覆盖范围内但处于可借状态，则公共自行车的智能锁端中的第二gprs模块被开启，具体为服务器端通过通讯模块向公共自行车的智能锁端发送解锁指令信号；公共自行车的智能锁端中第二mcu模块进行数据处理，并通过锁控制模块解锁并将解锁信息发送至服务器端，完成借车；步骤(3)d：若不在站点主控端覆盖范围内且处于不可借状态，则服务器端回馈不可借车信息至移动终端，借车不成功。
步骤(4)：站点主控端接收服务器端上述的分析结果并根据该结果控制公共自行车的智能锁端，包括步骤(4)a：站点主控端通过第一低功耗远距离通讯模块接收服务器端上述的分析结果并经第一mcu模块处理该结果对公共自行车的智能锁端进行控制；步骤(4)b：公共自行车的智能锁端中的第二mcu模块对上述处理后的结果进行处理并通过锁控制模块对公共自行车进行解锁。
步骤(5)：公共自行车的智能锁端将解锁信息发送站点主控端，并上传至服务器端进行存储，完成借车，在移动终端1400上通过显示模块1406可以显示成功解锁。
步骤(6)：在站点主控端的覆盖范围内锁合公共自行车的智能锁。
步骤(7)：站点主控端接收上述的锁合信息并将该锁合信息上传至服务器端，完成还车。
以下提供本发明的几种实施方式，具体参照图2-图5所示。
参照图2所示，第一种情况，公共自行车的智能锁端1500，在站点主控端1300覆盖范围内，用户在使用移动终端1400中，扫描公共自行车的智能锁端1500的车辆编号二维码或手动输入车辆编号，通过通讯模块1401，用租赁模块1402经互联网络向服务器端1000中的移动信息模块1002发送一组租赁指令，移动信息服务模块1002接收该租赁指令后，在数据库模块1001中分析车辆数据，确定是否在站点主控端1300覆盖范围内，确定是否可借(不可借分为被预约或故障)，若在站点主控端1300覆盖范围内且处于可借状态，则通过通讯模块1003经互联网向站点控制端1300发送解锁指令信号，该解锁指令信号由站点控端1400中的第一低功耗远距离通讯模块1303接收，经由第一mcu模块1301微处理，解锁指令信号发送至公共自行车的智能锁端1500中，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501进行数据处理，并通过锁控制模块1510解锁。解锁成功后，公共自行车的智能锁端1500回馈成功解锁信息至站点主控端1300，并上传至服务器端1000进行存储。在移动终端1400上通过显示模块1406可以显示成功解锁，完成借车。
参照图3所示，第二种情况，公共自行车的智能锁端1500，在站点主控制1300覆盖范围内，用户在使用移动终端1400中，扫描公共自行车的智能锁端1500的车辆编号二维码或手动输入车辆编号，通过通讯模块1401，用租赁模块1402经互联网络向服务器端1000中的移动信息模块1002发送一组租赁指令，移动信息服务模块1002接收该租赁指令后，在数据库模块1001中分析车辆数据，确定是否在站点主控端1300覆盖范围内，确定是否可借(不可借分为被预约或故障)，若在站点主控制1300覆盖范围内但处于不可借状态，则服务器端回馈不可借车信息至移动终端1400中。在移动终端1400上通过显示模块1406可以显示，借车不成功。
参照图4所示，第三种情况，公共自行车的智能锁端1500，不在站点主控制1300覆盖范围内，用户在使用移动终端1400中，扫描公共自行车的智能锁端1500的车辆编号二维码或手动输入车辆编号，通过通讯模块1401，用租赁模块1402经互联网络向服务器端1000中的移动信息模块1002发送一组租赁指令，移动信息服务模块1002接收该租赁指令后，在数据库模块1001中分析车辆数据，确定是否在站点主控制1300覆盖范围内，确定是否可借(不可借分为被预约或故障)，若不在站点主控制1300覆盖范围内但处于可借状态(此情况下公共自行车的智能锁端1500中的第二gprs模块1504被开启)，则通过通讯模块1003经互联网直接向公共自行车的智能锁端1500发送解锁指令信号，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501进行数据处理，并通过锁控制模块1510解锁。解锁成功后，公共自行车的智能锁端1500回馈成功解锁信息至服务器端1000进行存储。在移动终端1400上通过显示模块1406可以显示成功解锁，完成借车。
参照图5所示，第四种情况，公共自行车的智能锁端1500，不在站点主控制1300覆盖范围内，用户在使用移动终端1400中，扫描公共自行车的智能锁端1500的车辆编号二维码或手动输入车辆编号，通过通讯模块1401，用租赁模块1402经互联网络向服务器端1000中的移动信息模块1002发送一组租赁指令，移动信息服务模块1002接收该租赁指令后，在数据库模块1001中分析车辆数据，确定是否在站点主控制1300覆盖范围内，确定是否可借(不可借分为被预约或故障)，若不在站点主控制1300覆盖范围内且处于不可借状态，则服务器端回馈不可借车信息至移动终端1400中。在移动终端1400上通过显示模块1406可以显示，借车不成功。
本发明一优选而非限制性的实施例中，站点主控端1300包括第一蓝牙模块1304用于界定站点主控端1300区域车辆停放的覆盖范围，控制车辆是否按要求停放在规定区域内，以及在移动终端1400中的查询模块1404中，向服务器端发送查询指令，服务器端1000中的移动信息模块1002接收到查询指令后，向移动终端1400反馈查询结果。该结果包括该站点的位置信息、该站点的车辆信息等。另外在移动终端有定位模块1405和线路模块1403，通过上述两个模块可以实现定位和线路规划。也可以通过显示模块1406可以显示查询结果。
本发明一优选而非限制性的实施例中，在服务器端设置有监控模块1005，该监控模块1005可以用于监控车辆电量、车辆非法移动、车辆位置、站点主控停放车辆信息、停放车辆当前电量、非法移动警报、站点主控当前监控状态、视频监控查看。
参照图6所示，为发明的系统在运营过程中低功耗的流程图，本发明所有模块不工作时就处于休眠状态，大功率模块处于关闭状态(特别是gprs模块)。而现有共享单车的gprs模块和gps模块是定时工作的。以及在本发明无桩停车用站点主控端1300检测区域的范围内，用的是低功耗蓝牙模块，其中使用的电池为纽扣电池，一个纽扣电池可以用两年的时间；车辆通讯用的是低功耗远距离通讯模块。在运营过程中，具体包括以下几种状态。
参照图6，状态1时，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501、第二低功耗远距离通讯模块1502、第二gps模块1505处于休眠状态；第二gprs模块1504处于关闭状态；振动传感器模块1510工作(注：锁车状态用，低功耗)。
状态2时，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501，并检测是否移出站点主控端1300界定区域(覆盖范围)，通过第二低功耗远距离通讯模块1502上报警报，同时通过报警模块1509报警。
状态3时，公共自行车的智能锁端1500中振动传感器模块1510唤醒第二mcu模块1501、第二gps模块1505，获取当前位置并通过第二低功耗远距离通讯模块1502上报当前位置，同时通过报警模块1509报警，并根据距离基站位置远近提供报警等级。
状态4时，公共自行车的智能锁端1500中振动传感器模块1510工作的同时，第二mcu模块1501开启定时唤醒，并通过报警模块1509报警；同时第二mcu模块1501打开第二gprs模块1504，定时唤醒第二gps模块1505，获取当前位置，通过第二gprs模块1504上报当前位置，将警报级别提到最高。
状态5时，公共自行车的智能锁端1500中低功耗远距离通讯模块1502唤醒第二mcu模块1501，第二mcu模块1501处理完租车流程后关闭振动传感器模块1510，并进入休眠。
状态6时，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501、开启定时计数与振动传感器模块1510，并进入休眠。(注：临时停车)
状态7时，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501处理完还车流程后，唤醒第二gps模块1505，获取当前位置，通过低功耗远距离通讯模块1502上报当前位置，开启定时唤醒获取当前电量，电量低时获取当前位置并报警。
状态8时，公共自行车的智能锁端1500中第二mcu模块1501处理完还车流程后，开启第二gprs模块1504上报当前状态并报警，定时唤醒检测电量，电量低时发出最高报警。
基于上述的几种状态，实现了更为节能、更为低功耗的、更易于推广使用的公共自行车智能锁终端。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。