CN107169816A - 一种基于物联网的私人自行车共享系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的私人自行车共享系统和方法，该系统包括高度集成的车载智能车锁、与车锁相匹配的手机客户端APP、车载唯一标识的二维码和后台数据管理系统。高度集成的车载智能车锁的功能是高度集成电子车锁、GPS跟踪定位和移动通信。太阳能电池板安装于一体的私人自行车智能装置。与智能车锁适配的手机客户端APP是基于eclipse编程软件为智能手机开发的管理系统，用户可以通过APP实现自身定位，自行车跟踪导航，借车还车，移动通信，查询记录，时间筛选的功能。本发明基于GPS定位跟踪系统，不仅可以对自行车进行全程跟踪，更可以通过后台数据平台与车载智能车锁建立数据连接，实现远程遥控智能上锁，减少了自行车丢失风险，节约了运营成本。

Description

一种基于物联网的私人自行车共享系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的私人自行车共享系统和方法，属于移动 互联网与机电一体化技术领域。

背景技术

随着社会的飞速发展，城市规模逐步扩大，我国取得了持续高速经济 增长和大规模城市化的辉煌成就。同时，大量人员出行和物资运输频繁， 导致如今许多大城市的交通面临着沉重的压力。首先是机动车增长加快， 导致道路容量不足，交通管理水平低下，交通系统落后，交通控制管理和 交通安全管理的现代化设施不能满足现代汽车交通的需求。其次是公共交 通萎缩，出行结构不合理。虽然公交车辆和线路长度增长许多，但公交车 辆的运营速度不断下降，新增的运力被运输效率下降所抵消，加剧了出行 结构的不合理。最后随着私家车的普及，城市的尾气排放量日益剧增，空 气质量每况愈下，不仅给城市形象造成了不良的影响，更是对市民的健康 造成了威胁。

另一方面，在经济大发展的时代，互联网大行其道，移动智能终端成 为每个人的生活器官，人们已经被互联网的触角连接成了一个整体，物理 世界和信息世界的壁垒正在被一个又一个O2O企业击破。

当今社会中的传统公共自行车服务平台主要存在以下几个问题：一、 传统的公共自行车服务平台设定固定位置的借车停车场所，虽然起到了规 范停车区域的作用，但是市民需要步行到指定位置拿车或者还车，同时如 果在自行车需求量比较大的情况，会出现借不到车和没地停车等问题。二、 市民需要办理市民卡等相关业务，如果出行的过程中发现市民卡丢失或者 余额不足，需要到相关的管理服务地点完成业务的办理之后才能借车。繁杂的流程让许多市民放弃了借车的念头，限制了公共自行车的普及。三、 城市的公共自行车系统是政府投入大量财力与物力建设而成，平日还需要 预防车辆的丢失与损坏，生产成本与维护成本都相当高。

当今社会中兴起的新型公共自行车系统存在以下几个问题：一、生 产成本昂贵，市场上某些公司的单车单量车造价成本6000元，生产成本 昂贵，同时对于自行车的维护也需要投入大量的人力物力。二、市面上大 多数公司仍然需要进行充值才能进行正常使用自行车，如果在紧急情况下 出现余额不足的情况，会导致行程滞后的不良后果。三、部分企业没有设 立指定的归还停车点，虽然号称“随时借，随地停”，但是在现实生活中 会出现随地摆放的情况，一方面增大了管理自行车的难度，另一方面更是 加剧了自行车丢失的风险。四、统一配备的公共自行车骑行舒适度较低， 市民在使用自行车过后都反映骑车费力，对人体负担较大。而本发明能够 很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对传统公共自行车服务平台自行车分布不均、归还 麻烦、利用率低、普及效果不显著的问题，提出了一种基于物联网的私人 自行车共享系统和方法，该系统针对现代新型租车系统存在的单量自行车 造价成本过高、无规范停车地点、运营成本高的不足之处，利用物联网技 术，基于高度集成的智能车锁，通过后台数据管理系统与智能车锁的中央 处理器进行数据传输起到对自行车的管理作用。该系统主要功能包括：一、改变传统的固定站点借车停车模式，利用无线通信平台实现车主与用户客 户端的数据连接，通过GPS定位导航模块实现对自行车的定位与跟踪，实 现用户随时随地借车停车。二、改变了传统的开锁模式，不需要进行麻烦 的手动解锁，通过扫描二维码将自行车信息传送到后台数据管理平台进行 匹配，实现安全智能的开锁模式。三、设计了基于用户需求自行车使用时 间段的时间筛选算法，实现了自行车租借时间的模块化以及智能化，对闲 置的私人自行车进行了充分的二次利用。四、通过对市民闲置的私人自行 车进行二次利用，省去了统一量产造价高昂的公共自行车的流程，同时对 于自行车的维护成本也大大降低。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明提供了一种基于 物联网的私人自行车共享系统，该系统包括高度集成的车载智能车锁、与 车锁相匹配的手机客户端APP、车载唯一标识的二维码和后台数据管理系 统。高度集成的车载智能车锁的功能是高度集成电子车锁、GPS跟踪定位 和移动通信。太阳能电池板安装于一体的私人自行车智能装置。与智能车 锁适配的手机客户端APP是基于eclipse编程软件为智能手机开发的管理系统，用户可以通过APP实现自身定位，自行车跟踪导航，借车还车，移 动通信，查询记录，时间筛选的功能。车载唯一标识的二维码包括了每一 辆私人自行车唯一的编码以及后台数据库录入的访问权限信息，只有通过 车主的同意，用户才可以通过手机APP扫描自行车的二维码来开启智能车 锁。后台数据管理系统基于服务器的信息管理系统，负责管理用户与车主 的个人信息，车辆信息，自行车位置的定位与跟踪，智能车锁的二维码信 息，用户的交易记录，用户需要借车的时刻信息，自动计时的功能。

进一步地，高度集成的车载智能车锁包括GPS定位模块，无线通信模 块，太阳能电池充放电模块，电子锁模块，中心控制单元；所述的中心控 制单元为车载智能车锁的核心模块，他负责统筹规划其他模块的工作进 程，GPS定位模块负责自行车的定位以及位置的跟踪和导航，它将自行车 的位置信息发送至后台的数据库管理系统中；无线通信模块负责将后台的 管理平台与客户端APP进行连接，将用户发出的请求与后台管理的平台回 复的信息进行无缝传输，同时也起到储存传输自行车的位置信息与用户之 间的交易信息的作用；太阳能电池模块负责给智能车锁提供电力，它通过 太阳能板吸收太阳能来充电；电子车锁模块负责提供给用户开锁功能，它 包括电子信息管理模块与机械锁模块，当用户扫描二维码，电子信息管理 模块会将用户输入的信息发送给后台的数据管理平台，如果与预置的自行 车信息相匹配，中心控制单元便会触发机械锁的开锁进程，开锁成功后， 电子信息管理模块便会把开锁成功的信息发送给后台的数据管理系统，数 据平台便会通过无线通信通知客户端开锁成功。

本发明还提供了一种基于物联网的私人自行车共享系统的实现方法， 该方法包括以下步骤：

步骤1：用户打开软件客户端，手机内置的GPS定位芯片会对用户进 行实时定位，同时车载智能车锁也会通过内置的定位模块将位置信息传送 到后台的数据管理平台，由管理平台将自行车的位置数据推送到用户的软 件客户端。

步骤2：用户可以选择借车的时间，通过打开筛选界面，选择使用自 行车的时间段，确定选项后，系统会将时间数据自动传输到后台的信息管 理平台中，同时后台会调用智能时间筛选算法，筛选出符合用户时间要求 的自行车数据，最后将数据传送到用户的客户端中。

步骤3：用户根据筛选的结果选择自己的目标自行车，点击目标自行 车的按钮，就可以获得车主预输入的自行车信息。用户确定想获得某一时 段的自行车的使用权后，发送订单给车主，订单信息通过后台数据管理平 台推送给车主，车主通过客户端的对话框与用户协商自行车的停车地点以 及报酬，如果双方达成协议，订单生效。

步骤4：用户收到订单生效的通知后，便可以利用手机内置的GPS导 航功能对自行车所停放地点进行导航，同时后台会推送智能车锁唯一标志 的二维码的权限信息，用户找寻到自行车之后，通过扫描二维码，后台数 据管理平台会自动匹配两者的信息，一旦信息匹配成功，智能车锁将被打 开，用户可以开始使用自行车。

步骤5：用户在规定的时间内使用自行车结束，将自行车停至预先商 量好的停车地点，锁上车锁，通知系统使用完毕。后台数据管理平台会推 送交易结束的消息给车主，车主确定交易完成后，后台数据管理平台会将 车主自行车的出借信息重新录入数据库中，供其他用户选择。

有益效果：

1、本发明利用物联网与定位跟踪技术，解决了传统公共自行车服务 平台车辆分不均、找车停车困难的问题，实现了随时随地都能借车还车的 功能。同时，针对传统公共自行车服务平台的运营成本高，自行车易丢失 易损坏的问题，本发明基于GPS定位跟踪系统，不仅可以对自行车进行全 程跟踪，更可以通过后台数据平台与车载智能车锁建立数据连接，实现远 程遥控智能上锁，减少了自行车丢失风险，节约了运营成本。

2、本发明通过移动通信模块，将车主与用户的客户端进行了数据传 输连接，车主与用户在确定订单之前完成对骑车时间以及归还地点的协 商，避免自行车的随意停放而导致的丢失。其次，针对高昂的自行车生产 成本，本发明选用的自行车对象均是市民私人的闲置自行车，对闲置的自 行车进行二次利用，不仅仅减少了APP的运营成本，更是宣扬了“物尽其 用”的良好消费理念。最后，本发明需要强调的是本发明贯彻“共享经济” 的理念，以自行车使用时间作为报酬，一方面省却了用户余额不足而不能 借用自行车的麻烦，另一方面真正达到了“共享”的境界，让每一位用户 都能成为共享经济生态圈的受益者与建设者。

附图说明

图1为本发明的时间筛选算法的原理图。

图2为本发明的用户操作流程图。

图3为本发明的车主操作流程图。

图4为本发明的解锁流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

实施例一

本发明提出的“共享经济”的实现方法是通过对闲置的自行车的二次 利用，用户借用车主的自行车的代价是等时长的闲置自行车借给其他用户 使用，而车主租借自行车的报酬是等时长的可借用他人自行车。例如：某 位车主将闲置自行车借给一位用户2个小时，他就有两个小时的时长可以 借用其他任何闲置自行车的权利；相反的如果一位用户一次借用他人闲置 自行车2个小时，那么他就需要在日后无条件的将闲置期间的自行车租借给其他人共计两个小时。本发明为了防止个别用户只享受权利而不履行义 务，设立了信用时长制度，如果用户租借他人自行车满20小时，且没有 回馈记录，那么它将会被拉入信用黑名单，暂时无法享受借车的权利。

本发明有效地让每一位用户既能成为权力的享受者，也能成为义务的 履行者。不仅可以减少租借系统的运营成本，也是从根本上贯彻了“物尽 其用”的良好消费观。

在软件算法层面，本发明贴心的为用户设计了时间筛选算法，用户只 需要输入自己需要用车的时间段，软件会自动为你筛选出符合你用车时间 要求的自行车，让你省却选择的麻烦，提高借车的效率。

本发明是将用户输入的时间重合度以数学层面的区间取交集的方法 进行筛选，因此，这里的核心算法就可以转变为求区间的交集。

首先本发明需要将时间点表示成为数字模型，本发明采取24小时制， 例如早晨8点30分记为(0)830，下午4点15分记为1615，这样所有车 主或者用户在APP中设置的时间段本发明都可以用数字区间表示。接下 来介绍区间求交集的思路：本发明令A，B分别为用户与车主设置的时间 区间线，并在两条时间线下添加了参考时间线来体现车主与用户所设置时 间段的长度与端点。接着本发明可以画一条线，这条线是假想的，你可以 把这条线想象是一个时间传感器，它能统计AB两条时间线穿过它自身多 少个点，如图1所示。

这样，本发明就能通过穿过线的点的个数来判断是否区间重合了。本 发明有结论，当穿过线的点多余一个的时候(必须有两个点，一个来自A， 一个来自B)那么区间重合，当这些点慢慢积累成为一个区间，就是本发 明需要求的两个区间的交集，类比到APP中就是用户使用自行车时间段与 车主自行车可供租借时间段的重合时间段。

实施例二

如图2所示，本发明的用户借用车主自行车以及还车的方法包括如下：

1)在用户第一次使用APP之前，需要打开界面完成注册的流程，用 户需要输入手机号码获得验证码后进入个人信息平台，然后填写个人的相 关信息与联系方式完成注册，然后重新登录进入APP主界面。

2)进入主页面之后，系统会跳转至地图界面，对用户进行定位，并 将附近可供租借的自行车以图标形式呈现在地图上，用户可以点击图标查 看可租借自行车的详细信息。

3)如果用户想在特定时间租借自行车，他可以输入使用自行车的时 间段，通过APP中的智能筛选算法进行智能筛选，获得符合用户使用时间 段要求的自行车信息列表。

4)用户选择目标自行车，联系车主并向车主发送订单。车主会和用 户协商使用自行车的时间以及归还自行车地点，一旦双方达成协议。车主 便会向后台的数据管理平台发送自行车已经被租借的指令，管理平台接收 到指令后在数据库中注销车主自行车供租借的信息，并且向用户的客户端 发送与目标自行车二维码唯一匹配的信息，用户只需要扫描二维码即可解 锁。如果用户与车主没有达成协议，用户需要再找寻其他的自行车。

5)收到车主确认订单通知，用户根据APP中的GPS导航模块对载有 智能车锁的目标自行车进行导航，用户找到自行车后，用客户端扫描自行 车唯一标识二维码，后台数据管理系统会接收到用户发出的数据并与预存 的信息相配对，匹配成功后完成开锁。后台将开启计时模式计算用户使用 自行车的时间。

6)用户结束自行车的使用后，将自行车停到与车主约定的地点并上 锁，此时后台数据管理系统便会停止计时，将用户所使用自行车的时间传 输到用户的手机客户端中，同时也会发送消息通知车主自行车已停放指定 位置，车主可以通过手机定位查看自行车的位置。

7)交易完成，后台数据平台自动记录并储存车主与客户的信用额度。

如图3所示，本发明的车主向用户出租自行车以及归还自行车的方法 包括如下：

1)在车主第一次使用APP之前，需要打开界面完成注册的流程，车 主需要输入手机号码获得验证码并输入后进入个人信息平台，然后车主需 要填写个人的相关信息、联系方式以及对私人自行车的详细描述完成注 册，最后重新登录进入APP主界面。

2)进入主页面之后，系统会跳转至地图界面，对车主自身进行定位， 同时对装有智能车锁的自行车进行定位并将位置信息发送至后台的数据 管理系统，由系统传输位置数据给车主。同时地图界面会将附近可供租借 的自行车以图标形式呈现在地图，车主可以点击图标查看可租借自行车的 详细信息。

3)如果车主只能在固定的时间段对外出借自行车，他可以输入出借 自行车的时间段，客户端会将时间段的数据传输到后台的管理平台，后台 数据管理系统会保存车主输入的时间数据并与用户输入的借用自行车时 间段相匹配并得出筛选结果。

4)用户选择目标自行车，会联系车主并向车主发送订单。车主会收 到用户发出的借车请求，此时车主需要等待用户主动联系对借车时长以及 还车地点进行协商，一旦双方达成协议。车主便会向后台的数据管理平台 发送自行车已经被租借的指令，管理平台接收到指令后在数据库中注销车 主自行车供租借的信息，并且向用户的客户端发送与目标自行车二维码唯 一匹配的信息，用户只需要扫描二维码即可解锁。如果，用户与车主没有 达成协议，用户需要再找寻其他的自行车，而车主仍可以保留自行车待借 状态信息。

5)用户结束自行车的使用后，将自行车停到与车主约定的地点并上 锁，此时后台数据管理系统便会停止计时，将用户所使用自行车的时间传 输到用户的手机客户端中，同时也会发送消息通知车主自行车已停放指定 位置，车主可以通过手机定位查看自行车的位置。此时车主可以向后台数 据平台发送交易成功的指令，后台将会自动恢复车主自行车待借的状态

6)交易完成，后台数据平台自动记录并储存车主与客户的信用额度。

Claims (3)

1.一种基于物联网的私人自行车共享系统，其特征在于，所述系统包括高度集成的车载智能车锁、与车锁相匹配的手机客户端APP、车载唯一标识的二维码和后台数据管理系统，所述的高度集成的车载智能车锁的功能是高度集成电子车锁、GPS跟踪定位和移动通信，太阳能电池板安装于一体的私人自行车智能装置；所述的与智能车锁适配的手机客户端APP是基于eclipse编程软件为智能手机开发的管理系统，用户通过APP实现自身定位，自行车跟踪导航，借车还车，移动通信，查询记录，时间筛选的功能；所述的车载唯一标识的二维码包括了每一辆私人自行车唯一的编码以及后台数据库录入的访问权限信息，只有通过车主的同意，用户才能够通过手机APP扫描自行车的二维码来开启智能车锁；所述的后台数据管理系统基于服务器的信息管理系统，负责管理用户与车主的个人信息，车辆信息，自行车位置的定位与跟踪，智能车锁的二维码信息，用户的交易记录，用户需要借车的时刻信息，自动计时的功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的私人自行车共享系统，其特征在于：高度集成的车载智能车锁包括GPS定位模块，无线通信模块，太阳能电池充放电模块，电子锁模块，中心控制单元；所述的中心控制单元为车载智能车锁的核心模块，负责统筹规划其他模块的工作进程，GPS定位模块负责自行车的定位以及位置的跟踪和导航，它将自行车的位置信息发送至后台的数据库管理系统中；无线通信模块负责将后台的管理平台与客户端APP进行连接，将用户发出的请求与后台管理的平台回复的信息进行无缝传输，同时也起到储存传输自行车的位置信息与用户之间的交易信息的作用；太阳能电池模块负责给智能车锁提供电力，它通过太阳能板吸收太阳能来充电；电子车锁模块负责提供给用户开锁功能，它包括电子信息管理模块与机械锁模块，当用户扫描二维码，电子信息管理模块会将用户输入的信息发送给后台的数据管理平台，如果与预置的自行车信息相匹配，中心控制单元便会触发机械锁的开锁进程，开锁成功后，电子信息管理模块便会把开锁成功的信息发送给后台的数据管理系统，数据平台便会通过无线通信通知客户端开锁成功。

3.一种基于物联网的私人自行车共享系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：用户打开软件客户端，手机内置的GPS定位芯片会对用户进行实时定位，同时车载智能车锁也会通过内置的定位模块将位置信息传送到后台的数据管理平台，由管理平台将自行车的位置数据推送到用户的软件客户端；

步骤2：用户选择借车的时间，通过打开筛选界面，选择使用自行车的时间段，确定选项后，系统会将时间数据自动传输到后台的信息管理平台中，同时后台会调用智能时间筛选算法，筛选出符合用户时间要求的自行车数据，最后将数据传送到用户的客户端中；

步骤3：用户根据筛选的结果选择自己的目标自行车，点击目标自行车的按钮，获得车主预输入的自行车信息，用户确定想获得某一时段的自行车的使用权后，发送订单给车主，订单信息通过后台数据管理平台推送给车主，车主通过客户端的对话框与用户协商自行车的停车地点以及报酬，如果双方达成协议，订单生效；

步骤4：用户收到订单生效的通知后，利用手机内置的GPS导航功能对自行车所停放地点进行导航，同时后台会推送智能车锁唯一标志的二维码的权限信息，用户找寻到自行车之后，通过扫描二维码，后台数据管理平台会自动匹配两者的信息，一旦信息匹配成功，智能车锁将被打开，用户开始使用自行车；

步骤5：用户在规定的时间内使用自行车结束，将自行车停至预先商量好的停车地点，锁上车锁，通知系统使用完毕，后台数据管理平台会推送交易结束的消息给车主，车主确定交易完成后，后台数据管理平台会将车主自行车的出借信息重新录入数据库中，供其他用户选择。