CN105425653A - 一种车载公共自行车智能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种智能公共自行车的车载控制器的实现方法。针对传统公共自行车租赁系统基于固定站点上的锁止器作为控制核心带来的各种问题，利用物联网的相关技术，通过自行设计的中央控制单元，集成GPS定位模块、无线移动通信模块、机电锁控制模块、聚合物锂电池、动能充电模块、电源管理模块等，解决了自行车锁具的自动开关控制、公共自行车位置跟踪、电池的持续供应等核心问题。基于本发明的车载公共自行车控制器，利用智能手机作为用户使用的控制设备，通过移动互联网将车载公共自行车控制器和后台管理系统连接起来，可以达到随时借、随地还等更加方便、更加节能环保的应用效果。

Description

一种车载公共自行车智能控制器

技术领域

本发明属于物联网和和机电一体化领域，特别是针对公共自行车租赁应用领域，属于典型的互联网+应用。

背景技术

传统公共自行车租赁系统的实现机制基本是基于固定停车站点的锁止器和网络系统，通过发放专用的智能卡（或集成其他智能卡，如公交卡、市民卡），利用站点上的锁止器和后台控制系统识别智能卡来实现租赁行为的控制和管理，自行车本身基本还是传统的自行车，只是配合锁止器在自行车上增加了一个与锁止器相对应的锁具。传统公共自行车租赁系统在推广应用中存在如下问题：

1、由于借车和还车都是基于固定站点的锁止器来控制的，一个锁止器同一时刻只能停放一辆自行车，由于借车和还车的随机性和不均衡性，必然存在站点的锁止器数量和停放自行车数量的矛盾，实际使用过程中经常会遇到自行车没地方可还的情况，给用户的使用带来不便；

2、自行车的使用用户必须开户办卡，限制了公共自行车的普及，公共自行车的使用率普遍比较低；

3、自行车借出以后，自行车的去向和丢失问题也是无法解决的问题，靠用户卡上的押金赔偿远够不上自行车的购置成本，运营成本比较高；

4、固定站点的锁止器必须在有电和网络的情况下才能使用，需要持续的电源供应，能源消耗也比较大，加上前面提到的利用率低的问题，能源利用率也是很大的问题；

5、跨地区的用户卡不能共享，一个城市的不同区之间往往都不能做到跨区使用，外来人口没办法享受免费公共自行车的服务，限制了公共自行车的使用范围。

本发明针对传统公共自行车系统存在的问题，特别是基于固定站点上的锁止器控制机制，提出了一种基于物联网技术的车载公共自行车智能控制器的实现方法。将车载公共自行车智能控制器变成公共自行车租赁系统的控制单元，摒弃传统的通过固定站点上的锁止器来进行公共自行车租赁控制的方法，为更方便、更灵活的公共自行车租赁系统的实现奠定了基础。另外，本发明还可以应用于自行车的其他应用领域。

发明内容

本发明针对传统公共自行车租赁系统基于固定站点上的锁止器作为控制核心带来的各种问题，利用物联网的相关技术，通过自行设计的中央控制单元，集成GPS定位模块、无线移动通信模块、机电锁控制模块、聚合物锂电池、动能充电模块、电源管理模块等，解决了自行车锁具的自动开关控制、公共自行车位置跟踪、电池的持续供应等核心问题。基于本发明的车载公共自行车控制器，利用智能手机作为用户使用的控制设备，通过移动互联网将车载公共自行车控制器和后台管理系统连接起来，可以达到随时借、随地还等更加方便、更加节能环保的应用效果。主要应用效果如下：

1、摒弃基于固定站点上的锁止器作为控制核心，改用车载控制器来实现公共自行车租赁控制，实现随地停车和还车，有效解决了锁止器和车辆数量矛盾带来的还车难的问题；

2、不需要固定站点和锁止器，既节省了站点建设成本，也降低运营成本；

3、利用动能充电技术提供持续的电池充电，既低碳环保又经济实用；

4、通过GPS定位功能可以对车辆的租赁过程实现全程跟踪，可以有效处理车辆丢失、被盗等异常情况；

5、通过日益普及的智能手机实现借车和还车，不需要办卡，推广应用更方便，普及率更高。

附图说明：

图1：公共自行车租赁系统构成示意图

图2：车载公共自行车智能控制器组件示意图

具体实施方案：

为了实现本发明目标，本发明设计了高度集成化的车载控制器，利用智能手机，通过移动互联网来实现公共自行车的租赁管理等相关操作。下面对本发明的几个关键实施例进行详细说明。

一、车锁的开关控制方法：

本控制器中有一个机电锁控制模块，利用电子锁机制对专门针对自行设计的机械自行车锁具进行开关控制，不需要传统的钥匙来进行锁具的开关控制。利用机械自行车锁具人工来锁自行车，一方面节能，另一方面可以避免锁具和自行车轮对位不准等各种异常状况所带来的问题。

二、自行车位置跟踪和管理：

本控制器中集成了GPS定位模块，通过中央控制器，可以定时获取GPS的定位信息。为了管理和省电等方面的考虑，定时的间隔可以由后台系统设置并通过网络通知中央控制器。

三、持续电池供应实现方法：

公共自行车需要在没有人工干预的情况下能达到长期运营的目的，必须解决智能控制器的电池充电的问题。本控制器中包含的动能充电模块和电池管理模块通过动态调节动能发电机和自行车轮的摩擦松紧来实现给电池充电。在电池充满后，停止充电。为了减少充电次数对电池的损耗，电池管理模块通过电量的情况自动进行充电的开关控制。其中的阀值可以通过后台管理系统根据电池容量、耗电量、充电电机的效率等进行优化调整。

四、自行车使用过程中的异常情况报警：

本控制器中集成了GPS定位模块和加速度计，在开锁、关锁、车辆开动（或挪动）、车辆停止等状态下，中央控制单元会获取GPS的定位信息，发送给后台管理系统，后台管理系统根据车辆的使用状态以及租赁用户的手机GPS定位信息，对用户忘关锁离开、车辆被盗等异常情况进行报警；另外，加速度计还可以对车辆倒地等异常情况进行感知，当异常情况发生时，通知中央控制单元及后台管理系统进行相应的报警和处理。

Claims (5)

1.一种车载公共自行车智能控制器，包含中央控制单元，集成GPS定位模块、无线移动通信模块、机电锁控制模块、聚合物锂电池、动能充电模块、电源管理模块、车载加速度计等，

其特征在于：所述的中央控制单元通过集成GPS定位模块、移动通信模块、机电锁控制模块、动能充电模块和电源管理模块，实现不需要钥匙的自行车锁开关控制、自行车行驶位置跟踪和管理、电池的持续供应等功能。

2.如权利要求1所述的机电锁控制模块，包含电子锁控制模块、机械自行车锁具、开锁传感器、关锁传感器等，

其特征在于：电子锁控制模块接收到中央控制单元的开锁信息，将机械锁具的开关打开，如果长时间没有开锁，机电锁控制模块自动将机械锁锁定（避免用户临时改变主意不继续使用自行车）；开锁传感器安装在机械锁具内，自行车锁具打开时会触发开锁传感器，电子锁控制模块将开锁状态通过中央控制单元通知后台管理系统；关锁传感器安装在机械锁具内的另外一端，自行车锁具关锁完成时会触发关锁传感器，电子锁控制模块将机械锁具锁定，并将关锁状态通过中央控制单元通知后台管理系统。

3.如权利要求1所述的GPS模块，用于对公共自行车的停放位置和运行轨迹进行跟踪和管理，

其特征在于：当自行车开启时，中央控制器通过GPS接口读取GPS位置信息将自行车的启动信息发送给后台控制系统；在自行车运行期间，中央控制器定时获取GPS模块当前的GPS信息；当自行车要停靠或还车时，中央控制器通过GPS接口读取自行车停放的位置信息，并发送给后台控制系统，实现对公共自行车使用全过程的位置跟踪和管理。

4.如权利要求1所述的动能充电模块，通过车轮运动产生的动能给电池充电，保证电池的持续供应，

其特征在于：当用户手动刹车时，会带动动能充电模块与车轮接触，充电电机利用动能给电池充电；当电池的电量消耗到某个阀值以后，动能充电模块在自行车正常骑行过程中轻触车轮，实现对电池的充电；电池亏电比较多时，动能充电模块会加大充电装置与车轮的接触松紧，加大充电的动力，以便快速补充电能。

5.如权利要求1所述的车载加速度计，可以对自行车倒地等异常情况进行感知和报警，

其特征在于：利用三轴加速度计识别车辆的倾斜程度，当发生车辆倒地等异常情况时，通过中央控制单元，中央控制单元通过无线通信模块通知后台管理系统，由后台管理系统根据车辆的使用状态来通知租赁用户或运维人员进行相应处理。