技术领域
本发明属于共享单车领域，尤其涉及一种共享单车电子围栏系统及电子围栏桩，是针对特定圆形、扇形、圆环形等带圆弧形状的异形管理区域，的高精度的城市共享单车区域管理工具，及管理该范围内共享单车停放的方法。
背景技术：
在环境污染日益严重的今天，越来越多的人选择绿色出行，单车(包括电动单车)越来越受到国人的欢迎，成为解决最后一公里出行的重要方式。极大的解决了单车丢失的问题，现如今，随着国家对公共设施投入的不断加大以及众多企业的参与，越来越多的城市建立了城市共享单车设施，无论单车数量还是单车用户数量都已经非常庞大。目前，共享单车存在着两种模式，一种是无固定停放地点的，借助其便利性，快速的普及，另一种是有固定停车位的，需要前期有较大的投入，建设单车停放设施，造成前期投入比较大，并且建设周期长，停放地点不足等，造成在竞争中完全无法和无固定停放地点的竞争，但是，由于有固定停放地点，至少不会对市容环境有巨大的影响，而无固定停放地点的，几乎在任何想象的地方都能看到。随之而来也产生了单车乱停乱放、人为损坏等一系列问题，使得共享单车给城市以及市民带来便利的同时也产生了一定的烦恼及反感，同时也给共享单车企业带来巨大损失及消耗。
人们发现了共享单车“单车乱停乱放、影响市容”的问题，这个与城市的精细化管理相悖的现象，必须要有效解决。为此，人们提出了很多的解决方案。
例如：申请公布号 CN 107194540 A所述《单车共享管理系统、方法、智能共享车桩及共享控制服务器》；申请公布号 CN 107040895 A所述《基于无桩车辆的电子围栏控制方法》；申请公布号 CN 106918829 A所述《一种基于蓝牙低功耗设备和移动终端的共享单车定位方法》；申请公布号 CN 107016597 A所述《一种共享单车的固定停车点管理方法》；申请公布号 CN 107195108 A所述《一种城市共享单车智能终端监管系统及其监管方法》；申请公布号CN 107067308 A所述《共享单车GPS借还车系统》；申请公布号 CN 107195119 A所述《共享单车停放系统及其停放方法》；申请公布号 CN 106960521 A所述《一种共享单车停车管理方法及系统》；申请公布号CN 107085894 A所述《一种共享单车有序停放物联网管理系统及其方法》；申请公布号 CN 107117230 A所述《一种规范共享单车停放地点的无线车桩系统》；申请公布号 CN 107025800 A所述《一种基于共享单车的停车监控方法及系统》；申请公布号 CN 107046572 A所述《一种无线发射装置、无线共享停车管理系统及控制方法》；申请公布号 CN 106980107 A所述《一种用于共享单车的电子围栏定位桩》；申请公布号 CN 107038807 A所述《一种智能共享单车停车管理系统及方法》；……；
但是，背景技术的电子围栏，都存在一个对管理区域的形状把握不准确、不能与地面线框精确匹配或对于边界的管理精度不够的具体操作问题，大大的降低了，政策的可操作性！
试想：
共享单车公司只能用技术手段管理共享单车的使用人、而市政部门只能用行政手段管理；行政手段管理的特点是必须精确！否则无法处罚。当技术管理能力不能精确地适应行政管理精度之时，会出现过，技术上看是合格的，具体行政处罚方面是明显的违约的“擦边球”，现象。
例如：某城市市政给予的一个宽2米，长15米的小马路路边共享单车的停车位，并标注了地线。我们来看一下背景技术的电子围栏管理的问题！
1、对于使用GPS区域定位管理的共享单车公司就是“灾难”，因为，GPS的标准精度是10米！也就是从技术上看，使用人将车停在75平米一个圆圈的多个圆圈之内的至少105平米的范围之内，共享单车公司都认为是合格的！而不处罚的区域只有其中的30平米！
2、即使是用精度1米的北斗导航定位，也只能约束在68平米的范围之内，算合格！而共享单车的所有人是共享单车公司、它根本无法行政约束共享单车的使用人，当出现无法技术控制的“擦边球”的情况，那么共享单车公司将成本失控！叫苦连天。最终导致，双输局面。（因为，行政方面是不能允许：包含规定的30平米的停车范围的68平米，都停了车辆，而不处罚的。），而严格管理，即使全部使用北斗导航系统，那么这个30平米的停车位，在共享单车公司的地图上，只有13平米区域停放不会被罚款！
3、使用蓝牙RSSI信号推算距离，即使不考虑信号干扰、绿植等障碍物、对于信号的噪声干扰，仅仅计算结果，也在米的范围，而且没有方向指示。注意这是在蓝牙通讯距离可以达到10米的范围内没有方向的判定。其基于蓝牙通讯RSSI信号推算距离，同样会导致边界的模糊，管理端发射的基于距离计算结果的发向特定移动端的指导信息，在本实际案例中，可能共享单车停放到了马路中央、挤占了轿车机动车的停车位，管理端发出的许可停放信息，依然是同意的！这与市容管理部门实际的底框线差距很大！
4、至于基于RFID的无线射频通讯，也是同样道理。即使缩短管理范围，使用密集的管理端天线，也同样面临，管理边线的模糊。其结果，不是管理端的设备投入巨大，很密集，就是管理错误巨大。
显然，上述背景技术的技术方案，因为精度管理不够高！背景技术所述的方法，可操作性不强。实际使用，会产生大量判断错误。导致，共享单车企业的技术管理与行政单位的行政管理无法匹配。
这里面尤其是针对特定圆形、扇形、圆环形等带圆弧形状的异形管理区域的方法或设备，更是空白。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种电子围栏系统及该系统专用的高精度圆圈区域的电子围栏设备设备，尤其是针对特定的圆形、扇形、圆环形等带圆弧形状的异形管理区域的方法或设备，旨在解决共享单车目前乱停、乱放与城市精细化管理之间的矛盾，建立能与市政许可的地线框匹配的电子围栏系统，解决电子围栏系统要么实施成本很高（电子围栏桩数量众多！）、要么电子围栏管理区域边界与市政许可的地线框边界两者差距过大的问题，从而解决共享单车企业无法准确管理和指导，每一辆共享单车，都准确停放在管理区域的技术难题。
本发明是这样实现的，一种高精度圆圈区域的电子围栏设备，由外壳、及固接在外壳内的通讯模组、电源，以及本通讯系统的固定装置组成，其特征在于：在通讯模组天线的外侧，固接有一个或两个彼此接近平行的圆锥面、圆台面等空间弧面形状的方向限定面或方向限定面组合；或拥有一个或两个具有空间弧面形状的方向限定面功能的面组合体；或面组合体是空间一体化成型的简化结构件；（空间一体化成型的简化结构件的制作成型，包括但不限于是用3D打印或注塑成型或浇筑成型或胶粘组合或焊接。）；面组合体底部是虚拟平面，虚拟平面是与地面接近平行的虚空平面，它的部分或全部面积没有类似方向限定面功能的曲面或平面，是完全空的状态或是相对于通讯信号是透明或半透明的材料；面组合体使用时设置为，类似于倒扣的空间设置；面组合体的空间设置是中央区域位置高，而边缘向下，空间形状如雨伞，（很像打开的雨伞，）伞面是方向限定面功能的限定通讯的面材料，伞柄则是与限定通讯的面材料匹配的通讯模组天线，通讯模组的天线很短，天线的最下端也在面组合体的底部虚拟平面之上。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述方向限定面是圆锥面、圆台面、有一个或两个立面的缺口圆台面、缺口圆锥面；而对应的可通讯的圆圈区域，包括圆圈和扇形和圆环及缺口圆环；空间弧面形状的方向限定面是完全的空间弧面或由多个平面拼成空间弧面。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述的面组合体是有两个立面的缺口圆台或缺口圆锥或有一个面是平面的圆锥；是由方向限定面与一块或两块垂直于地面的方向限定平板或作为弦切面的方向限定平板，在空间围成的组合体。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述电源是干电池、蓄电池、太阳能电池板、交流电源中的一种或几种，及匹配通讯模组的电源管理电路组成。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述通讯模组是短距离无线通讯装置及与之匹配的收发信号的天线及支撑线路系统，种类包括但不限于是wifi通讯模块、蓝牙通讯模块、低功耗蓝牙（如：iBeacons）通讯模块、GPRS通讯模块、UWB通讯系统、HomeRF通讯模块、ZigBee通讯模块、RFID无线射频通讯装置、的一种或几种组合。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述方向限定面及方向限定平板的种类：电磁波反射板、强吸收电磁辐射涂料涂层的吸收电磁波的吸收板、电磁波阻隔板的一种或几种。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述固定装置是固定在路灯杆、电线杆、交通围栏，固接在墙上的匹配装置；是固接在包括统一可识别的形制外观的独立杆状立桩、或有艺术装饰的立桩或雕塑造型的匹配装置；（如老式路灯。）统一可识别的形制外观的独立杆状立桩可以做成支撑杆；支撑杆底部连接有支撑板，支撑板底部设置锁定装置；支撑杆的顶部设置有太阳能电池板，太阳能电池板下面固接有外壳，在外壳内部设置有与基站通讯的天线、与移动端进行无线通讯模块等工作装置。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述通讯模组的收发信号的天线系统，是放置在方向限定面组合（面组合体）的下方；是在通讯模组的匹配收发信号的天线系统的上方设置方向限定面，且设置的方向限定面肯定是倾斜向下的，与地面形成夹角；方向限定面的组合关系是根据需要管理区域的形状和需要管理的距离，根据直线传播通讯原则匹配设立。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述方向限定面及方向限定平板的种类包括但不限于是电磁波的反射板、电磁波的吸收板、电磁波阻隔板；属于电磁波反射板的方向限定面，是单面或双面或整体是由反射电磁波的金属构成；属于电磁波吸收板的方向限定面，一般是由强吸收电磁辐射涂料单面或双面涂刷成涂层，或由吸收电磁波的板材构成；属于电磁波阻隔板的方向限定面，一般是电磁波屏蔽材料构成；也包括在绝缘的板材正反两侧设置有导电的材料层，（包含但不限于是金属，）导电材料层的两侧分别与电源的正负两级相连，形成平板电容，属于采用电容阻隔电磁波通讯，也包括有采用多层金属网制作的隔离材料。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述外壳是保护各种信息通讯元件及电路、电源、方向限定面的稳定和安全的外壳；是防风、防雨、防尘、防人为破坏作用的外壳，是相对于通讯信号是透明体的材料构成，包括但不限于是塑料。
进一步地，所述的电子围栏设备还包括：所述的高精度圆圈区域的电子围栏设备还包括辅助装置；辅助装置包括但不限于是在外壳上设立显著文字标志和设立灯光系统或显示屏系统；辅助装置包括但不限于是蜂鸣器、喇叭、电铃等声音系统；辅助装置包括但不限于是摄像头等录音录像的监控系统；为了增加经济收入，提高本系统的经济性，辅助装置还包括独立实施的公众wifi装置以及形成独立的wifi系统网络。（独立实施的公众wifi装置事实上与电子围栏无关的附加装置。只为了商业上获得利润、弥补本系统的运营成本。）
所述的一种管理共享单车停放的方法，包含在许可停放共享单车区域的地面上刻画或喷涂的底框线，在共享单车的锁具内含无线通讯模组与电子围栏设备内部无线通讯模组匹配可通讯，其特征在于：底框线是圆圈、扇形、圆环及缺口圆环等类似的图形；设置并固定安装高精度圆圈区域的电子围栏设备，在与底线框匹配位置；（可采用灯照投影匹配法实施，使用普通灯泡替代天线位置，去除除方向限定面和方向限定板之外的装置，点亮灯光，当灯光的投影与底框线完全匹配，则可确定高精度圆圈区域的电子围栏设备的具体空间位置，然后设计加装固定装置即可。）在高精度圆圈区域的电子围栏设备与共享单车车锁通讯模组之间通讯，采用双方确认彼此存在的两次通讯确认过程的通讯方案；
两次通讯确认过程的通讯方案是，高精度圆圈区域的电子围栏设备与共享单车的通讯，至少包含两次；（高精度圆圈区域的电子围栏设备是通讯的固定端，以下简称固定端，共享单车上携带的通讯设备，以下简称移动端。）首先，当移动端收到固定端的信号之后，移动端向固定端发送信号；当移动端到达正确位置后，固定端才能接收到该信号。当固定端收到移动端的信号后，例如蓝牙发送的身份信息之后，身份信息进行电子备案之后，固定端再向移动端发送信号，再发送的是加密的许可存放的秘钥信息；此时，当固定端再次收到移动端关于锁闭信息之后，可向共享单车公司的管理系统发送确认许可信息！（也可向共享单车发送确认许可信息，由共享单车再发送已经成功停放信息。），这就是，作为本装置的必要的管理方法，采用双方确认彼此存在的两次通讯确认过程的通讯方案。
为了更深入理解本发明，对关键设计做了具体的解释如下：
1.高精度圆圈区域的电子围栏设备的核心是由：通讯装置和限制通讯结构组成。限制通讯的内容是，限制范围或通讯半径和限制方向。是反射板和或吸波板，从物理层面上，限定无线通讯设备之间的通讯必须在限定的范围之内。当移动端跑出范围，移动端的信号会因为固定端的通讯模组周围的方向限定面的存在，无法被固定端收到，直到移动端走到正确的位置。从而达到本发明的目的。
2.所述的无线通讯装置包括但不限于是：公知的wifi通讯模块、蓝牙通讯模块、低功耗蓝牙（如：iBeacons）通讯模块、GPRS通讯模块、UWB通讯系统、HomeRF通讯模块、ZigBee通讯模块、RFID无线射频通讯装置、公知的无线对讲机使用频率及无线对讲机的通讯装置的一种或几种组合。目前，最优的选择是蓝牙通讯模块。通讯半径十米已经够用，硬件系统模块成熟成本低廉，传输容量大，功耗低，保密特性强，软件成本低廉。宜于实施。不占用公众通讯频道资源。目前部分共享单车已经拥有蓝牙通讯系统，减少了共享单车移动端，实施成本。
3.而外壳一般是塑料材质的，是挡风遮雨作用，是为了统一美观。可用胶封或螺丝封装。
4.为了防止电子围栏边界的模糊，高精度圆圈区域的电子围栏设备与共享单车的通讯，至少包含两次，首先，当移动端收到固定端的信号之后，移动端向固定端发送信号；这时候，因为方向限定面的存在或移动端距离固定端距离远，固定端并未收到移动端信号，移动端的信号再强，也会因为信号被阻挡，而无法实现两者的通讯和软件的握手。直到移动端的位置正确位置。当高精度圆圈区域的电子围栏设备内部的无线通讯装置（也称固定端通讯模组），收到共享单车的无线通讯装置，例如蓝牙发送的身份信息之后，身份信息进行电子备案之后，固定端再向移动端发送信号，再发送加密的许可存放的秘钥信息；此时，当固定端再次收到移动端关于锁闭信息之后，可向共享单车公司的管理系统发送确认许可信息！（也可向共享单车发送确认许可信息，由共享单车再发送已经成功停放信息。），这就是，作为本装置的必要的管理方法的采用双方确认彼此存在的两次通讯确认过程的通讯方案。
5.当共享电车正常在许可区域锁闭后，移动端还与固定端保持定时通讯，确认移动端还在范围之内。当有人正常使用之时，共享单车公司的系统会同时给移动端发布开锁指令，给固定端发送移动端正常离开的注销管理备案申请。当非法移动移动端到电子围栏之外时，（无论是否开锁！）由于移动端与固定端的通讯被中断，则通讯双方都会采取声音警告，开启摄像头，使用语言警告等阻止措施。试图通过噪音警告，摄像头取证，而劝说和规范当事人的不当行为。包括不限于车锁的警报声不停止，固定端发出劝说的声音广播，同时，开启各种摄像装置，移动灯光装置等方式，阻止非法行为的继续发展。直至不当行为被修正，锁闭的共享单车回到电子围栏区域之内。此种情况发生，一般都是为了争夺有限的停车资源，非法开锁应该不是主流。
6.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备，主要是解决，因为GPS类的卫星定位的精度不足，以及“城市峡谷”现象，采用卫星定位管理共享单车，达不到城市精确管理要求的技术缺憾。
7.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备，另一个原因是：解决，包括蓝牙通讯在内的无线通讯，通讯范围一般为圆形，而要求标注电子围栏范围一般为矩形或者长方形，或者部分带有直线结构的异形，并不是规则的园形。这是城市管理的惯例。如何很好的控制电子围栏，形成更适用于管理的矩形的电子围栏形状。便于城市的市容精细化管理。必须选择围栏桩类的地面工具。
8.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备的原因是：当高精度圆圈区域的电子围栏设备通讯区域，完全匹配地面的线框；才能实现有效的城市针对共享单车的有效管理。
9.当电子围栏设备不是高精度的：管理精度超过20厘米之后！管理将出现混乱。例如：在共享单车停车位紧张之时，路边停不下，就有可能停放在紧贴的马路上，停放在机动车停车位之间。无所不在的停车现象，和千奇百怪的停车，甚至车辆的叠罗汉停放等等现象。将不可避免。
10.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备的另一个原因是：是城市的市容精细化管理的客观要求！异形是相对于无线通讯的圆形而言的。一般城市市容管理的地面画框是由直边组成的如方形的管理区域，直边，例如：简单的矩形、楼梯形、三角形。异形限围，就是限制边界，有边有角的封闭或半封闭区域，边界至少包含有直线的非圆形。高精度（异形）限围电子围栏桩可实现与地面画框的完全精确的管理匹配，做到零误差。
11.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备的另一个原因是：它不是两维管理、而是可以三维管理！是有特别限高措施，也就是方向限定面安装成为斜向下的斜面，可以限制共享单车叠罗汉停放现象的发生。将共享单车扔到许可停放的地面图框范围内，也是停不了车的！共享单车的公司的计时系统还是要工作的！
12.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备的另一个原因是：高精度圆圈区域的电子围栏设备不会因为天气原因，出现边界模糊的现象和判别错误的现象。在特殊天气，例如大雨、大雾等潮湿天气，含水量增高导致无线通讯的信号衰减，无线通讯出现信号变弱等现象，基于RSSI 原理的电子围栏系统，都是根据信号强弱来推算距离的！理想状况下这是没有问题的。但是，小雨连绵，就将会因为信号的衰减，而产生算法上的混乱，导致大量误判。而本系统不会因为特殊天气产生误判。
13.使用高精度圆圈区域的电子围栏设备的另一个原因是：高精度圆圈区域的电子围栏设备，单一设备可独立工作，（最简单的电子围栏系统，由于如墙面，树丛、河道等实际的物理围挡的存在，使得高精度圆圈区域的电子围栏设备这种可精确控制边线的工具，可以单独建成电子围栏。），无需计算就可获得准确的结论。不但降低了实施成本、还减少了错误发生后的概率。这一点，超过背景技术。
本发明的有益效果是：通过方向限定面的使用，实现了电子围栏工作区域与地面划线区域高精度吻合。尤其是针对特定的圆形、扇形、圆环形等带圆弧形状的异形管理区域，吻合精度可以控制在20厘米之内。可以消除电子围栏区与行政设置区域的边界差异过大，容易产生管理混乱的难题。解决了共享单车目前乱停、乱放与城市精细化管理之间的矛盾。解决电子围栏系统在实施成本不高的前提下，建立能与市政许可的地线框匹配的可精确设定边界的电子围栏，将电子围栏管理区域边界与市政许可的地线框边界两者差距压缩在20厘米的精度范围之内，为共享单车企业解决了“需要准确管理每一辆共享单车，都能准确停放在管理区域内”的技术要求。
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
附图说明
图1是本发明实施例高精度圆圈区域的电子围栏设备的简单示意图；
图2是本发明实施例高精度圆圈区域的电子围栏设备与市政许可的地线框的配合使用示意图。
图3是本发明实施例高精度圆圈区域的电子围栏设备的面组合体简化外观示意图。
图中标记：1是支撑板，2是市政许可的地线框区， 4是电子围栏桩支撑杆，5是内部固接有通讯模组的外壳，6是太阳能电池板，11是上端的固接连接块，12是作为弦切面的方向限定平板，13是空间弧面形状的方向限定面（是由由多个平面拼成空间弧面）
具体实施方式：
实施例一：如图1和图2所示，某城市市政给予的一个近圆形的共享单车停车位，并标注了地线。我们在近圆形的地框线2内，设置一个本发明所述的高精度圆圈区域的电子围栏设备；高精度圆圈区域的电子围栏设备高约2.4米；上面设有太阳能光伏板。下面的支撑柱打入地下固定。高精度圆圈区域的电子围栏设备的主工作装置，都固定在一个塑料方的外壳5内，该方的外壳5固定在支撑柱上端。如图所示，支撑杆4；支撑杆4底部连接有支撑板1，支撑板1底部设置锁定装置，锁定装置是支撑杆的延长部分直接打入地下50厘米；支撑杆4的顶部设置有太阳能电池板6，在方的外壳5内部还设置有与基站通讯的天线。
在方的外壳5内部设有蓝牙通讯模组和移动GSM蜂窝通讯的4G上网模组及匹配电路和天线；还有充电锂电池组、蜂鸣器、喇叭、摄像头、固态硬盘的存储装置，以及匹配的集成电路板。
在通讯模组天线的外侧，固接有一个圆锥面的空间弧面形状的方向限定面13及匹配的作为弦切面的方向限定平板12，组成方向限定面组合；或称面组合体的限制通讯结构；面组合体是空间一体化成型的简化结构件；空间一体化成型的简化结构件的制作成型，是用3D打印成型；面组合体底部是虚拟平面，虚拟平面是与地面接近平行的虚空平面，是完全空的状态或是相对于通讯信号是透明的材料塑料板；面组合体的空间设置是中央区域位置高，而边缘向下，空间形状如雨伞，（很像打开的雨伞，）伞面是方向限定面功能的限定通讯的面材料，伞柄则是与限定通讯的面材料匹配的通讯模组天线，通讯模组的天线很短，天线的最下端也在面组合体的底部虚拟平面之上。面组合体是类似于倒扣的空间设置。
方向限定面13和作为弦切面的方向限定平板12均采用市面销售的电磁波屏蔽材料构成。在方向限定面的外侧，固接各种匹配电路和集成装置、电池、喇叭、蜂鸣器、GSM通讯模块。蓝牙通讯模组及天线，固接在方向限定面13的内侧，面向近圆形的地框。
面组合体的方向限定面13是斜向下的曲面斜面，该曲面斜面与地面的夹角大约为30度.可实现车锁在0.8米高度，在距离边缘1.4米~1.6米的情况下，都可实现自由通讯，而共享单车的车锁如果压住近圆形的地框线2的边缘线，在距离底边2米时，其信号正好被方向限定面13或作为弦切面的方向限定平板12限制在通讯范围之外。（无法正常通讯。）
以此实现本发明的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。