CN106205179A - 城市公共自行车实时在线查询系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市公共自行车实时在线查询系统，该系统采用无线射频识别技术对公共自行车站点及电动汽车充电站点信息进行采集后，通过无线近距离数据传输技术方式将每个停车位的信息以特定数据编码格式发送至管理基站；管理基站再通过基于超文本传输协议的GPRS网络通讯方式将整个站点的信息上传至Web数据管理平台；Web数据管理平台会对每个站点的信息进行汇总后，通过数据服务器对上述编码格式的站点信息进行转换译码处理后，用户就可使用安装于移动智能终端上的软件终端通过GPRS网络实时访问Web数据管理服务器，实现对城市公共自行车及电动汽车充电站点信息的实时在线查询。
Description
技术领域
本发明涉及一种信息实时在线查询技术领域，尤其涉及一种城市公共自行车实时在线查询系统。
背景技术
21世纪是便捷的、环保的、新型的智慧时代。但是随着我国城市化进程的不断加快，城市规模的不断扩大，机动车数量急剧上升，从而带来了一系列问题，如城市道路日益拥挤，环境逐步恶化，能源急剧消耗以及交通事故频发等等。公共自行车作为一种独立的方式存在城市交通系统中，它与小汽车、地铁、步行等其他交通方式构成了城市交通，是城市客运交通的重要组成部分。公共自行车出行，既是一种健康环保的出行方式，也是一种强身健体的运动方式。同时，它也是城市短距离出行的有效交通方式，在一定的交通层次范围内具有公共交通无法取代的优势和适应性，有利于缓解城市交通堵塞，减少大量使用机动车带来的环境污染。公共自行车作为一种新兴的公共交通工具，给市民的出行带来了很大的便利，实现慢行交通与公共交通的对接，解决交通末端“最后一公里”问题。因此为了缓解城市交通快速发展带来的多层次矛盾，国家提出了“优先发展公共交通”的策略。
由于公共自行车仍处于起步和探索阶段，对其交通发展、规划与管理鲜有重视，导致公共自行车交通发展缓慢。在这个物联网快速发展的时代，现有的公共自行车租赁系统显得有些不足与亟需完善的地方——据广佛都市网(2011年9月6日)“公共自行车想借时难还亦难”报道显示：南海区某公共自行车租赁站点，停放的公共自行车占满所有卡口，并在路边摆满2排，由链条锁住；而另一面，禅城区某租赁站点，则已无车辆，有从地铁站出来的市民在蹲点等车，这样的场景很常见。为此，市交通运输局对公共自行车现状展开了调研，并出台了《关于提升公共自行车服务水平的情况报告》，拟出台一系列针对性措施，如进一步增设站点、增加各站点自行车等政策。改革后，实际运行效果仍然不够理想，市民无法实时获取公共自行车租赁站点的位置、可借车辆及剩余车位数量等信息，导致市民不清楚距离自己最近的租赁站点在哪里？该租赁站点是否有车可用？该租赁站点是否有剩余车位接收欲归还的自行车？这些因素极大地降低了城市公共自行车系统的运行效率。公共自行车出行遇到的“借车难，还车难”问题严重影响了用户的体验，也在一定程度上制约了城市公共自行车的推广，使得绿色出行这一环保理念长期处于缓慢推进状态。用户无法实时获取公共自行车租赁站点的位置、可借数量、剩余车位等信息，实质是用户与城市公共自行车系统在供需信息上不对称的表现，这是当前城市公共自行车系统建设亟待研究与解决的问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题的城市公共自行车实时在线查询系统，该系统可实现移动智能终端对城市公共自行车及电动汽车充电站点信息的实时在线查询，并可与当前自行车租赁系统实现无缝对接，实现其信息的发布。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种城市公共自行车实时在线查询系统，包括站点信息采集节点、信息管理基站、Web数据管理平台及Android智能移动终端软件；
站点信息采集节点包括射频卡读写器、霍尔电流传感器、无线近距离数据发送电路(T-nRF)、锁止器驱动电路、电源管理模块、锁止器，射频卡读写器、霍尔电流传感器、单片机控制电路、无线近距离数据发送电路(T-nRF)、锁止器驱动电路依次连接，电源管理模块分别与射频卡读写器、单片机控制电路、无线近距离数据发送电路、锁止器驱动电路依次连接，并为其提供电能；单片机控制电路、锁止器驱动电路与锁止器一依次连接，并控制锁止器的开合动作；
信息管理基站包括无线近距离数据接收电路(R-nRF)、单片机控制电路、GPRS远程数据收发电路、电源管理模块，单片机控制电路、无线近距离数据接收电路(R-nRF)、GPRS远程数据收发电路一依次连接，电源管理模块分别为其提供电能；信息管理基站通过无线传输无线近距离数据发送电路(T-nRF)对站点内每一个站点信息采集节点发送的数据进行汇总接收，并通过GPRS网络远程上传至Web数据管理平台；
Web数据管理平台由负责数据存储的MySql数据库、负责数据交互的Servlet程序以及负责数据展示的JSP页面构成；通过对软件功能需求层面进行分析，提出Web数据管理平台的软件架构；该软件架构主要包含：地图定位模块、数据展示模块、管理员设置模块、数据库结构模块和数据交互模块；
其中：地图定位模块、数据展示模块、管理员设置模块由JSP(Java Server Page，Java服务器端页面)技术进行动态资源生成；数据库结构模块由MySQL命令行窗口工具创建，以其为Java语言提供的API为操作接口进行数据库结构的修改以及数据的更新；数据交互模块由Web程序技术—Servlet实现，包括租赁站点管理基站与服务器的通信以及手机客户端APP与服务器的数据传输；
Android智能移动终端软件是指运行在Android系统上的应用软件，其主要功能是通过GPRS网络远程访问数据库，获取租赁站点的相关信息，以百度地图的方式将租赁站点位置信息呈现给用户，并对租赁站点总体信息及车位具体信息进行描述。
作为优选：所述站点信息采集的方式是通过刷取射频卡后编码信息变化获知停车位是否被占用，以及采用霍尔传感器探测停车位内是否有充电电流存在获取该充电车位是否被占用；所述站点信息包括站点内空余及停靠车辆停车位数量测量，某一具体编号停车位是否有车停靠，站点内空余及占用电动车充电车位数量测量，某一具体编号充电车位是否被占用。
作为优选：所述单片机控制电路用于实现控制射频读写模块对射频卡序列号进行读取，刷卡操作后对站点信息的特定格式编码，控制无线近距离数据发送电路(T-nRF)对站点信息进行发送，控制锁止器在刷卡后的开合操作；
所述单片机对站点信息的编码格式为“Message＝BikeD:35b3d6b5CN01SN001002M”；
其中：“Message＝BikeD:”—编码识别特定起始符；
“35b3d6b5”—读取到射频卡的8位16进制序号；
“CN01”—借车及还车标志位，“CN01”为“借车”操作，“CN01”为“还车”操作
“SN001002”—站点信息标志位，前3位“001”为该站点编号，后3位“002”为该停车位编号；
“M”—编码识别特定结束符；所述单片机控制电路采用基于单片机STC89C52最小系统；所述单片机控制电路采用等待射频卡读写器刷卡操作直至停机的循环工作模式；所述单片机控制电路在刷取射频卡后，对读取到的射频卡信息及站点信息进行储存，并会唤醒无线近距离数据发送电路(T-nRF)，并控制其完成该信息的数据发送。
作为优选：所述无线近距离数据发送电路(T-nRF)和无线近距离数据接收电路(R-nRF)均采用WLK02F95无线数传模块，工作电压为直流3.3V；采用通用433MHz通讯频率，传输距离为20-3000M；工作方式为休眠等待状态下可唤醒方式，在接收到待发送数据后0.3秒内唤醒，正常工作直至数据发送完成，然后恢复休眠等待状态；所述无线近距离数据接收电路(R-nRF)接收完成的数据经UART串口通信方式送入到单片机控制电路对应位置储存，等待下一步处理；
作为优选：所述锁止器驱动电路采用P-MOS管驱动电路，完成单片机控制电压(5V)到锁止器动作电压(12V)的电压驱动以及灌注电流；所述锁止器动作电压为12V，动作电流约0.8A；其输入端有电流通过，锁止器即为开启状态，否则为闭合状态。
作为优选：所述GPRS远程数据收发电路基于GPRS网络数据传输M72-D模块设计，其工作电压为直流3.8V，工作频段为1800MHz；采用“即用即开”工作方式，在单片机控制电路需要上传数据时使能打开其电源进入工作状态，等待网络注册成功后完成数据发送，否则为关机状态。
作为优选：所述Web数据管理平台的软件架构中的地图定位模块主要功能：在地图上以图标的形式展示定位和发布租赁站点的物理位置；该模块首先在地图上创建图层，并根据租赁站点的经纬度在地图上创建图标(每个图标代表一个租赁站点)，图标全部创建完成后需要为每个图标进行绑定事件，让图标与数据相关联；当点击某个图标后，则可以观看该图标所代表的租赁站点的详细数据；
数据展示模块主要功能：以一个表格形式展示租赁站点总体信息及车位具体信息；使用下拉菜单选择租赁站点，从MySQL数据库中查询相应数据，在对应的展示区域呈现相关信息；另外，数据展示还包括手机客户端APP请求Web服务器端数据次数和管理平台页面访问次数历史访问信息的分类统计，以及手机客户端登录用户的详情信息表单；
管理员设置模块主要功能：管理整个租赁平台，它包含以下几个功配置管理平台的基本信息，包括更改管理平台名称，允许手机客户端用户接入，设置默认查看模式，更改访问权限；租赁站点信息管理，包括添加删除租赁站点、停车位，更改停车位数量，重设租赁站点位置信息；更改平台发布信息，包括错误信息和无数据时的数据状态播报，提高突发状况时数据发布功能的机动性，保证信息的对称性；
数据库结构模块主要功能：构建平台数据库，包括租赁站点总体信息表、分点数据详情表、统计信息表以及登录用户信息表，其设计思想按照关系型数据的特点，将面、线、点统筹结合，达到科学设计的目的；
数据交互模块主要功能：对经HTTP网络传输的站点信息进行读取；对于从租赁站点管理基站发送的数据信息，首先在Servlet中进行解码，然后依据数据库字条顺序将数据存入数据库相应位置；对于从手机客户端APP发送的请求信息，Servlet直接进行响应，根据用户的不同请求在数据库中查找相应数据，最后通过GPRS网络以JSON的数据交换格式发送到手机终端；在读取到数据的同时，该模块会在相应区域显示读取数据的个数以及数据的详细信息，当没有读取到数据，该模块会显示读取数据为无。
作为优选：Android智能移动终端软件的主要功能界面包括选择欢迎界面、地图定位界面、租赁站点信息界面、路线查询界面以及收藏夹界面；
其中，地图定位界面功能：作为软件主界面，除租赁点位置和信息展示之外，还可通过相应按钮控件进入其他界面；地图定位界面利用百度地图提供的Android SDKv3.0.0、Android定位SDKv4.2标记租赁点的物理位置，在地图上以图标的形式呈现，同时定位用户位置；该模块首先在地图上创建图层，通过获取远程服务器端数据库中的租赁点信息，根据租赁点的经纬度在地图上创建图标(每个图标代表一个租赁点)，图标全部创建完成后需要为每个图标进行绑定点击监听事件，让图标与数据相关联；当点击某个图标后，则可以查看该图标所代表的租赁点的详细数据；
租赁点信息界面功能：以表单方式查看租赁点相关信息，根据用户选择进行相应的数据查询，包括租赁站点总体信息及停车位详细信息；程序流程如下：首先从HTTP网络获取由Web服务器端响应的JSON格式数据，然后对其进行解析，转换为可操作展示的表单数据，最后通过相关Android控件展示在界面上；
租赁点信息界面功能：以表单方式查看租赁点相关信息，根据用户选择进行相应的数据查询，包括租赁站点总体信息及停车位详细信息；程序流程如下：首先从HTTP网络获取由Web服务器端响应的JSON格式数据，然后对其进行解析，转换为可操作展示的表单数据，最后通过相关Android控件展示在界面上；
收藏夹界面功能：方便用户对常用租赁点进行收藏，以便以后进行快速查询；历史记录功能和收藏夹功能涉及到手机数据库的开发，使用SQLite数据库，其开发方法与Web服务器端MySQL数据库开发类似。
与现有技术相比，本发明的优点在于：站点信息采集节点采用高速低功耗单片机STC89C52作为刷卡识别器及霍尔传感器的控制核心，在保证采集节点的长时稳定性前提下，降低了功耗，延长使用时长；信息管理基站采用基于新华龙C8051F350单片机最小系统的低功耗快速响应控制方案，控制WLK02F95无线数传模块对站点信息采集节点发送的信息进行接收，以及M72-D GPRS通信模块对信息的远程上传，既保证了控制的高效准确，又提高了稳定性；Android移动智能终端应用程序采用Java语言编程，降低了对终端系统的依赖性，增强了不同版本间的可移植性。
附图说明
图1为本发明系统结构框图；
图2为站点信息采集节点整体结构框图；
图3为霍尔电流传感器信号调理电路电路原理图；
图4为采集节点单片机控制电路电路原理图；
图5为射频卡读写器控制电路电路原理图；
图6为无线近距离数据发送电路；
图7为电源管理电路电路原理图；
图8为3.3V电平转换DC-DC电路电路原理图；
图9为站点信息采集节点软件流程图；
图10为信息管理基站结构示意图；
图11为信息管理基站软件流程图；
图12为Web数据管理平台软件架构示意图；
图13为Android智能移动终端应用程序功能结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：根据本发明技术方案，建立一种城市公共自行车实时在线查询系统，在具体实施的时候，参见图1，本发明工作流程为：首先，各租赁站点的站点信息采集节点由RFID识别器及霍尔传感器实现各停车位借还车辆实时数据的信息采集后，由短距离无线传输nRF网络发送到信息管理基站；其次，信息管理基站会将站点内站点信息采集节点发送的数据进行接收及汇总，再通过基于HTTP通讯协议的GPRS网络技术传输至Web数据管理平台；最后，Android智能移动终端软件通过GPRS网络访问Web数据管理平台的数据库，获取城市中设有公共自行车租赁站点及电动汽车充电站的地理位置，并实时提供每个站点内可租借自行车及停车位数量、充电停车位数量等信息。
参见图2，站点信息采集节点由单片机控制电路，射频卡读写器、霍尔电流传感器、无线近距离数据发送电路(T-nRF)、锁止器驱动电路、锁止器、电源管理电路等组成，射频卡读写器、霍尔电流传感器、单片机控制电路、无线近距离数据发送电路(T-nRF)、锁止器驱动电路一依次连接，单片机控制电路分别控制射频卡读写器对射频卡信息的读取识别、霍尔电流传感器的信息采集、以及无线近距离数据发送电路(T-nRF)的信息发送；单片机控制电路、锁止器驱动电路与锁止器一依次连接，并控制锁止器的开合动作；无线电源管理电路分别与霍尔电流传感器、射频卡读写器、单片机控制电路、无线近距离数据发送电路(T-nRF)、锁止器驱动电路一依次连接，并为其提供电能。
参见图3，霍尔电流传感器附着安装于电动汽车充电站点的充电接口线上，采用直流12V供电，输出电压信号为0-5V，且与充电接口线流过的电流成正比线性关系。经过测量，而霍尔传感器的最大测量电流为20A，输出为5V，而电动汽车充电电流约为10-15A，换言之，在电动汽车充电时霍尔传感器输出为2.5V及以上，无电动充电时输出为0。将霍尔传感器输出电压经R4以电压跟随的方式输入放大器OPA2350的一个运放放大单元A，不进行放大，放大器供电电压为直流5V，故放大器运放单元A输出即为霍尔传感器输出电压；该输出电压经相同阻值电阻R5，R6分压后，电压减半，分压的原因是单片机内部ADC输入电压上限为2.5V；经过分压的输出电压再以电压跟随的方式送入放大器OPA2350的另一个运放单元B，同样不进行放大，放大器运放单元A输出Vout送单片机ADC采样比较及判断。
这样，充电停车位有电动车充电时，霍尔传感器输出电压大于2.5V，经霍尔电流传感器信号调理电路处理后，单片机内部ADC采样比较，并判断此充电停车位被占用；无电动车充电时，霍尔传感器输出电压为0，单片机会判断此充电停车位空闲。
参阅图4，站点信息采集节点单片机控制采用基于STC89C52单片机最小系统的低功耗高效控制方案，采用直流5V供电，外接11.0592MHz晶振作为基准时钟源，主要完成了对射频卡读写器读卡操作的控制、霍尔传感器采集信息的信号处理、站点信息采集后的特殊格式编码操作、无线近距离数据发送电路(T-nRF)数据发送的时序控制、刷卡后蜂鸣器的提示操作等功能。
参阅图5，射频卡读写器控制电路的核心是RC522射频识别控制芯片，该芯片通过SPI串行通信协议与采集节点单片机控制电路进行通信，将单片机的数字控制时序转换成对应的读写射频卡对应扇区内对应区块的操作，并通过13.56MHz射频耦合天线操作射频卡，取出射频卡对应扇区内的序列号，回送给单片机储存并做进一步处理。
参阅图6，无线近距离数据发送电路的核心是高频数传控制芯片nRF905，该芯片通过UART串口与采集节点单片机控制电路通信，并在单片机的时序控制下完成数据的发送。无线近距离数据发送电路在收到单片机待发送的数据后，该电路会从休眠等待状态下唤醒进入数据发送模式，并自主完成数据的打包、数据的调制及数据的发送；在发送成功后，自动进入休眠等待状态，显著降低采集节点的功耗。
参阅图7，采集节点的单片机控制电路及霍尔传感器的信号调理电路工作电压均为直流5V，因此需要电源管理电路将供电锂电池的直流12V输入电压调理为直流5V。输入电压经电容C1初次滤波后，送入内部集成开关DC/DC降压变换器TPS5430，其输出电压Vout由决定，由输出为5V决定R1及R2为如上阻值。
另外，信息管理基站也采用此电路为其提供稳定输入直流5V电压，供单片机控制电路及其他电路使用。
参阅图8，直流5V输入电压经电容C13滤波后，送入低压差稳压器LM1117-3.3处理后，稳压器输出电压即为直流3.3V，再经过电容C12与C14滤除噪声后，供给射频卡读写器控制电路及无线近距离数据发送电路使用。
参阅图9，站点信息采集节点上电后，各电路分别接通电源，单片机进行初始化，并在其初始化完成后控制射频读卡器及无线近距离数据发送电路(T-nRF)进行初始化；在射频读卡器及无线近距离数据发送电路(T-nRF)初始化完成后，让二者进入休眠等待状态，等待刷卡操作或数据发送，单次工作流程开始；若射频读卡器出现刷卡操作，单片机会对射频卡的序列号，并判断此停车位为公共自行车借车或还车操作；若霍尔电流传感器输出出现电平变化，单片机霍尔电流传感器输出电压进行采集读取，并判断此电动汽车充电停车位是否被占用。以上二者得到的判断结果，作为采集到的站点信息进行储存，并等待进一步处理。
单片机会对采集到的站点信息以特定的数据编码格式进行编码，并通过UART串口送至无线近距离数据发送电路(T-nRF)的待发送数据缓存区；在单片机的控制下，无线近距离数据发送电路(T-nRF)退出休眠等待状态，进入正常数据发送模式并将待发送数据缓存区的数据发送至信息管理基站，单次工作流程结束。单次工作流程结束后，并再次开始上述循环。
参阅图10，信息管理基站由无线近距离数据接收电路(R-nRF)、单片机控制电路、GPRS远程数据收发电路组成，其工作流程如下：无线近距离数据接收电路(R-nRF)在休眠等待状态下，等待接收由站点信息采集节点的无线近距离数据发送电路(T-nRF)发送的数据；一旦接收到数据，R-nRF退出休眠状态，对数据进行接收后，立即通过单片机控制电路的UART串口的RXD端口将数据送入单片机内储存，并等待下一步处理；单片机控制电路会利用数据编码的特定格式标示符，对数据进行验证，判断数据是否为有用站点信息，如若判断合法，即将此数据通过UART串口的TXD端口送入GPRS远程数据收发电路的特定缓存储存，并控制其开机及完成网络连接后，将待发送数据上传Web数据管理平台；若不合法，则弃置不用。
管理基站单片机控制电路分作单片机控制芯片电路、GSM开关电路、GSM接口电路、nRF接口电路、JTAG下载器接口电路以及电源电路。单片机控制芯片电路主要是为C8051F350单片机正常工作提供最基本的如电源、复位电路等外围电路；GSM开关电路主要是为了降低GPRS远程数据收发电路的功耗，在无线近距离接收电路(R-nRF)接收到的数据经单片机判断合法后，通过单片机P0.3端口软件置高的方式，接通GPRS远程数据收发电路的电源，让其开始工作；GSM接口电路、nRF接口电路及JTAG下载器接口分别是GPRS远程数据收发电路、无线近距离接收电路(R-nRF)及数据下载器和单片机通信的端口；电源电路是将上述电路7提供的直流5V输入电压经低压差电压稳压芯片MAX1792-3.3V调理后，变为直流3.3V供单片机控制电路使用，另外，MAX1792-3.3V的静态损耗电流为80μA～250μA，极大的降低了传感器节点的功耗。
GPRS远程数据收发电路由GSM模块、手机卡SIM-UIM电路、GSM启动关闭控制电路及电源调理电路组成，考虑到体积小、集成度高等因素，GSM模块选用上海移远公司开发的GPRS网络数据传输M72-D模块，并使用中国移动通信集团公司推出的动感地带手机卡为其提供GPRS数据服务。数据接口RXD为CMOS电平，直接与单片机C8051F350的UART串口TXD相连，将单片机待发送数据的接受至GSM模块的数据存储区；由晶体管Q5、Q6组成GSM模块的启动关闭控制电路，当单片机C8051F350的输出口P1.4为低电平且持续时间在1～2秒之间时，GSM模块将启动，当P1.4为低电平且持续时间在2秒以上时GSM模块将关闭；工作状态指示灯LED1、LED2，当GSM模块注册成功并连接到GPRS网络时，LED2常亮、LED1每3秒闪烁一次；若连接到网络不成功，LED2常亮、LED1每1秒闪烁一次，并主动寻找GPRS网络；而当GSM模块关闭时，LED1、LED2均熄灭，这两个指示灯均安装在信息管理基站面板上；电源调理电路输入为DC5V电压经低压差电压稳定芯片LT1528CQ调理后，输出稳定直流3.8V，供GPRS远程数据收发电路使用。
参阅图11，信息管理基站上电后，各电路分别接通电源，单片机进行初始化，并在其初始化完成后控制无线近距离数据接收电路(R-nRF)及GPRS远程数据收发电路进行初始化；在无线近距离数据接收电路(R-nRF)及GPRS远程数据收发电路初始化完成后，让二者进入休眠等待状态，等待接收数据或远程数据上传，单次工作流程开始；
若无线近距离数据接收电路(R-nRF)接收到数据，单片机会控制其退出休眠等待状态，进入正常数据接收模式，将接收到的数据存储至数据缓存区，并通过单片机UART串口的RXD端口将数据回送至单片机；单片机会对接收到数据的编码格式进行识别，判断其是否为站点信息采集节点发送的合法站点信息数据：若判断为合法数据，单片机将数据通过UART串口的TXD端口送至GPRS远程数据收发电路的待发送数据缓存区，并控制GPRS远程数据收发电路退出休眠等待状态，进行开机、网络注册连接，进入正常数据远程发送模式并将待发送数据缓存区的数据上传至Web数据管理平台；若判断为非法数据，则对该数据弃置不用。单次工作流程结束。
单次工作流程结束后，并再次开始上述循环。
参阅图12，通过对软件功能需求层面进行分析，提出Web数据管理平台的软件架构。该架构主要包含：地图定位模块、数据展示模块、管理员设置模块、数据库结构模块和数据交互模块。
其各个模块的具体编程实现方法如下：地图定位模块、数据展示模块、管理员设置模块由JSP技术进行动态资源生成；数据库结构模块由MySQL命令行窗口工具创建，以其为Java语言提供的API为操作接口进行数据库结构的修改以及数据的更新；数据交互模块由Web程序技术—Servlet实现，包括租赁站点管理基站与服务器的通信以及手机客户端APP与服务器的数据传输。
其各个模块的具体功能如下：
(1)地图定位模块：用于定位和发布租赁站点的物理位置，在地图上以图标的形式呈现。该模块首先在地图上创建图层，并根据租赁站点的经纬度在地图上创建图标(每个图标代表一个租赁站点)，图标全部创建完成后需要为每个图标进行绑定事件，让图标与数据相关联。当点击某个图标后，则可以观看该图标所代表的租赁站点的详细数据。
(2)数据展示模块：主要作用是将租赁站点总体信息及车位具体信息以一个表格形式进行展示。使用下拉菜单选择租赁站点，从MySQL数据库中查询相应数据，在对应的展示区域呈现相关信息。另外，数据展示还包括手机客户端APP请求Web服务器端数据次数和管理平台页面访问次数等历史访问信息的分类统计，以及手机客户端登录用户的详情信息表单。
(3)管理员设置模块：管理整个租赁平台，它包含以下几个功能：
1)配置管理平台的基本信息，包括更改管理平台名称，允许手机客户端用户接入，设置默认查看模式，更改访问权限等。
2)租赁站点信息管理，包括添加删除租赁站点、停车位，更改停车位数量，重设租赁站点位置信息等。
3)更改平台发布信息，包括错误信息和无数据时的数据状态播报，提高突发状况时数据发布功能的机动性，保证信息的对称性。
(4)数据库结构模块：用于构建平台数据库，包括租赁站点总体信息表、分点数据详情表、统计信息表以及登录用户信息表，其设计思想按照关系型数据的特点，将面、线、点统筹结合，达到科学设计的目的。
(5)数据读取模块：用于从HTTP网络中读取数据。对于从租赁站点管理基站发送的数据信息，首先在Servlet中进行解码，然后依据数据库字条顺序将数据存入数据库相应位置；对于从手机客户端APP发送的请求信息，Servlet直接进行响应，根据用户的不同请求在数据库中查找相应数据，最后通过HTTP网络以JSON的数据交换格式发送到手机终端。在读取到数据的同时，该模块会在相应区域显示读取数据的个数以及数据的详细信息，当没有读取到数据，该模块会显示读取数据为无。
参阅图13，Android智能移动终端设计是指运行在Android系统上的应用软件设计，其主要功能是通过GPRS网络远程访问Web数据管理平台的数据库，获取租赁站点的相关信息，以百度地图的方式将租赁站点位置信息呈现给用户，并对租赁站点总体信息及车位具体信息进行描述。主要功能界面包括选择欢迎界面、地图定位界面、租赁站点信息界面、路线查询界面以及收藏夹界面。
其具体编程实现方法为：以Eclipse作为开发工具，结合JDK和Android SDK以及相关插件，以java语言开发而成。其主要功能界面包括选择欢迎界面、地图定位界面、租赁站点信息界面、路线查询界面以及收藏夹界面，各个功能界面主要完成的功能如下：
(1)欢迎界面：作为软件启动时的等待界面，展示该软件的名称为“绿畅公共自行车助手”，设计的口号是“绿色出行，畅通无阻”，增强用户的操作体验。
(2)地图定位界面：作为软件主界面，除租赁点位置和信息展示之外，还可通过相应按钮控件进入其他界面。地图定位界面利用百度地图提供的Android SDK v3.0.0、Android定位SDKv4.2标记租赁点的物理位置，在地图上以图标的形式呈现，同时定位用户位置。该模块首先在地图上创建图层，通过获取远程服务器端数据库中的租赁点信息，根据租赁点的经纬度在地图上创建图标(每个图标代表一个租赁点)，图标全部创建完成后需要为每个图标进行绑定点击监听事件，让图标与数据相关联。当点击某个图标后，则可以查看该图标所代表的租赁点的详细数据。
(3)租赁点信息界面：以表单方式查看租赁点相关信息，根据用户选择进行相应的数据查询，包括租赁站点总体信息及停车位详细信息。程序流程如下：首先从HTTP网络获取由Web服务器端响应的JSON格式数据，然后对其进行解析，转换为可操作展示的表单数据，最后通过相关Android控件展示在界面上。
(4)路线查询界面：路线查询界面主要采用百度Andriod导航SDK开发GPS导航、路线全览、路线规划及实时路况等应用功能，用于查询到租赁站点的路线，一般选择用户当前位置到指定租赁站点作为起止点，当然也可以选择其他地点作为起点，但只能选择租赁站点作为终点。该界面提供三种路线查询方式，包括公交、驾车、和步行，以满足不同需求的用户查询。
(5)收藏夹界面：方便用户对常用租赁点进行收藏，以便以后进行快速查询。历史记录功能和收藏夹功能涉及到手机数据库的开发，使用SQLite数据库，其开发方法与Web服务器端MySQL数据库开发类似。
Claims (8)
1.一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：包括站点信息采集节点、信息管理基站、Web数据管理平台及Android智能移动终端软件；
站点信息采集节点包括射频卡读写器、霍尔电流传感器、无线近距离数据发送电路、锁止器驱动电路、电源管理模块、锁止器，射频卡读写器、霍尔电流传感器、单片机控制电路、无线近距离数据发送电路、锁止器驱动电路依次连接，电源管理模块分别与射频卡读写器、单片机控制电路、无线近距离数据发送电路、锁止器驱动电路依次连接，并为其提供电能；单片机控制电路、锁止器驱动电路与锁止器一依次连接，并控制锁止器的开合动作；
信息管理基站包括无线近距离数据接收电路、单片机控制电路、GPRS远程数据收发电路、电源管理模块，单片机控制电路、无线近距离数据接收电路、GPRS远程数据收发电路一依次连接，电源管理模块分别为其提供电能；信息管理基站通过无线传输无线近距离数据发送电路对站点内每一个站点信息采集节点发送的数据进行汇总接收，并通过GPRS网络远程上传至Web数据管理平台；
Web数据管理平台由负责数据存储的MySql数据库、负责数据交互的Servlet程序以及负责数据展示的JSP页面构成；通过对软件功能需求层面进行分析，提出Web数据管理平台的软件架构；该软件架构主要包含：地图定位模块、数据展示模块、管理员设置模块、数据库结构模块和数据交互模块；
其中：地图定位模块、数据展示模块、管理员设置模块由JSP技术进行动态资源生成；数据库结构模块由MySQL命令行窗口工具创建，以其为Java语言提供的API为操作接口进行数据库结构的修改以及数据的更新；数据交互模块由Web程序技术—Servlet实现，包括租赁站点管理基站与服务器的通信以及手机客户端APP与服务器的数据传输；
Android智能移动终端软件是指运行在Android系统上的应用软件，其主要功能是通过GPRS网络远程访问数据库，获取租赁站点的相关信息，以百度地图的方式将租赁站点位置信息呈现给用户，并对租赁站点总体信息及车位具体信息进行描述。
2.根据权利要求1所述一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：所述站点信息采集的方式是通过刷取射频卡后编码信息变化获知停车位是否被占用，以及采用霍尔传感器探测停车位内是否有充电电流存在获取该充电车位是否被占用；所述站点信息包括站点内空余及停靠车辆停车位数量测量，某一具体编号停车位是否有车停靠，站点内空余及占用电动车充电车位数量测量，某一具体编号充电车位是否被占用。
3.根据权利要求1所述的一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：所述单片机控制电路用于实现控制射频读写模块对射频卡序列号进行读取，刷卡操作后对站点信息的特定格式编码，控制无线近距离数据发送电路（T-nRF）对站点信息进行发送，控制锁止器在刷卡后的开合操作；
所述单片机对站点信息的编码格式为“Message=BikeD: 35b3d6b5CN01SN001002M”；
其中：“Message=BikeD:” —编码识别特定起始符；
“35b3d6b5” —读取到射频卡的8位16进制序号；
“CN01” —借车及还车标志位，“CN01”为“借车”操作，“CN01”为“还车”操作；
“SN001002” —站点信息标志位，前3位“001”为该站点编号，后3位“002”为该停车位编号；
“M” —编码识别特定结束符；所述单片机控制电路采用基于单片机STC89C52最小系统；所述单片机控制电路采用等待射频卡读写器刷卡操作直至停机的循环工作模式；所述单片机控制电路在刷取射频卡后，对读取到的射频卡信息及站点信息进行储存，并会唤醒无线近距离数据发送电路（T-nRF），并控制其完成该信息的数据发送。
4.根据权利要求1所述的一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：所述无线近距离数据发送电路（T-nRF）和无线近距离数据接收电路（R-nRF）均采用WLK02F95无线数传模块，工作电压为直流3.3V；采用通用433MHz通讯频率，传输距离为20-3000M；工作方式为休眠等待状态下可唤醒方式，在接收到待发送数据后0.3秒内唤醒，正常工作直至数据发送完成，然后恢复休眠等待状态；所述无线近距离数据接收电路（R-nRF）接收完成的数据经UART串口通信方式送入到单片机控制电路对应位置储存，等待下一步处理。
5.根据权利要求1所述的一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：所述锁止器驱动电路采用P-MOS管驱动电路，完成单片机控制电压（5V）到锁止器动作电压（12V）的电压驱动以及灌注电流；所述锁止器动作电压为12V，动作电流约0.8A；其输入端有电流通过，锁止器即为开启状态，否则为闭合状态。
6.根据权利要求1所述的一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：所述GPRS远程数据收发电路基于GPRS网络数据传输M72-D模块设计，其工作电压为直流3.8V，工作频段为1800MHz；采用“即用即开”工作方式，在单片机控制电路需要上传数据时使能打开其电源进入工作状态，等待网络注册成功后完成数据发送，否则为关机状态。
7.根据权利要求1所述的一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：所述Web数据管理平台的软件架构中的地图定位模块主要功能：在地图上以图标的形式展示定位和发布租赁站点的物理位置；该模块首先在地图上创建图层，并根据租赁站点的经纬度在地图上创建图标（每个图标代表一个租赁站点），图标全部创建完成后需要为每个图标进行绑定事件，让图标与数据相关联；当点击某个图标后，则可以观看该图标所代表的租赁站点的详细数据；
数据展示模块主要功能：以一个表格形式展示租赁站点总体信息及车位具体信息；使用下拉菜单选择租赁站点，从MySQL数据库中查询相应数据，在对应的展示区域呈现相关信息；另外，数据展示还包括手机客户端APP请求Web服务器端数据次数和管理平台页面访问次数历史访问信息的分类统计，以及手机客户端登录用户的详情信息表单；
管理员设置模块主要功能：管理整个租赁平台，它包含以下几个功配置管理平台的基本信息，包括更改管理平台名称，允许手机客户端用户接入，设置默认查看模式，更改访问权限；租赁站点信息管理，包括添加删除租赁站点、停车位，更改停车位数量，重设租赁站点位置信息；更改平台发布信息，包括错误信息和无数据时的数据状态播报，提高突发状况时数据发布功能的机动性，保证信息的对称性；
数据库结构模块主要功能：构建平台数据库，包括租赁站点总体信息表、分点数据详情表、统计信息表以及登录用户信息表，其设计思想按照关系型数据的特点，将面、线、点统筹结合，达到科学设计的目的；
数据交互模块主要功能：对经HTTP网络传输的站点信息进行读取；对于从租赁站点管理基站发送的数据信息，首先在Servlet中进行解码，然后依据数据库字条顺序将数据存入数据库相应位置；对于从手机客户端APP发送的请求信息，Servlet直接进行响应，根据用户的不同请求在数据库中查找相应数据，最后通过GPRS网络以JSON的数据交换格式发送到手机终端；在读取到数据的同时，该模块会在相应区域显示读取数据的个数以及数据的详细信息，当没有读取到数据，该模块会显示读取数据为无。
8.根据权利要求1所述的一种城市公共自行车实时在线查询系统，其特征在于：Android智能移动终端软件的主要功能界面包括选择欢迎界面、地图定位界面、租赁站点信息界面、路线查询界面以及收藏夹界面；
其中，地图定位界面功能：作为软件主界面，除租赁点位置和信息展示之外，还可通过相应按钮控件进入其他界面；地图定位界面利用百度地图提供的Android SDK v3.0.0、Android定位SDKv4.2标记租赁点的物理位置，在地图上以图标的形式呈现，同时定位用户位置；该模块首先在地图上创建图层，通过获取远程服务器端数据库中的租赁点信息，根据租赁点的经纬度在地图上创建图标（每个图标代表一个租赁点），图标全部创建完成后需要为每个图标进行绑定点击监听事件，让图标与数据相关联；当点击某个图标后，则可以查看该图标所代表的租赁点的详细数据；
租赁点信息界面功能：以表单方式查看租赁点相关信息，根据用户选择进行相应的数据查询，包括租赁站点总体信息及停车位详细信息；程序流程如下：首先从HTTP网络获取由Web服务器端响应的JSON格式数据，然后对其进行解析，转换为可操作展示的表单数据，最后通过相关Android控件展示在界面上；
租赁点信息界面功能：以表单方式查看租赁点相关信息，根据用户选择进行相应的数据查询，包括租赁站点总体信息及停车位详细信息；程序流程如下：首先从HTTP网络获取由Web服务器端响应的JSON格式数据，然后对其进行解析，转换为可操作展示的表单数据，最后通过相关Android控件展示在界面上；
收藏夹界面功能：方便用户对常用租赁点进行收藏，以便以后进行快速查询；历史记录功能和收藏夹功能涉及到手机数据库的开发，使用SQLite数据库，其开发方法与Web服务器端MySQL数据库开发类似。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20161207 |