CN107274518A - 一种智能锁系统及共享单车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能锁系统，包括锁具主体、控制器和磁力计，所述锁具主体具有启用状态和待用状态，所述控制器根据所述磁力计感应到的磁场信号来确定所述锁具主体是否进入特定区域。同时，本发明还提供了一种采用上述智能锁系统的共享单车。

Description

一种智能锁系统及共享单车

技术领域

本发明涉及共享单车领域，尤其涉及一种智能锁系统以及使用该智能锁系统的共享单车。

背景技术

随着共享经济的盛行，共享单车(包括自行车、电动自行车等)以其快捷方便的分时租车模式、较低的租车费用，迅速得到广泛关注和应用，不同品牌的共享单车争相进入这个市场，有效缓解和解决了大众出行“最后一公里”的问题。

在共享单车出现以前，在某些城市为解决公众出行“最后一公里”的问题，官方推出了有桩公共自行车，分布在人口相对集中的公共区域，如地铁、超市、商场等，设置自行车停车桩，使用时需刷卡从自行车停车桩上解锁公共自行车，还车时需要将车锁入停车桩，刷卡完成还车操作。

有桩的公共自行车和无桩的共享单车这两者相比各有利弊，前者只能在特定的位置取车还车，中途如果要离开自行车，一般公共自行车上并不提供锁具，这会造成一定程度上的不便，而后者的取车还车并未限定在特定的位置，取用更加方便，并且其自带锁具，即使中途需要离开自行车也可以上锁后再离开，从便捷性来说后者更胜一筹，这也是其火爆的一个主要原因。

但是随着共享单车铺设量的剧增，自行车乱停放等问题日益严重，尤其是在市区道路、热门商业区、公共交通站点等一些道路资源紧张的区域，大量自行车的不规范停放往往引发很多问题，有时甚至会严重影响公共交通。从这个角度来看，有桩的公共自行车相对于共享单车，其更为有效地解决了这个问题，但现有的自行车停车桩的成本却相对较高，因其还承担计费的作用，所以也并不适用于共享单车。

有鉴于此，对于共享单车停放的规范化，必将是后续政府、企业、公众都重点关注的问题，虽然可以通过人为划定一些区域，指示使用者将共享单车停放在这些指定区域，但这更多地需要依赖使用者的自觉性，而作为共享单车企业来说，如何从系统端引导用户规范停车也是其在今后需要面对的一个技术问题。

发明内容

有鉴于上述技术问题，本发明提供了一种智能锁系统，包括锁具主体，所述锁具主体具有启用状态和待用状态，所述智能锁系统还包括控制器和磁力计，所述控制器根据所述磁力计感应到的磁场信号来确定所述锁具主体是否进入特定区域。

进一步地，配合磁信号源使用，所述磁信号源设置于预定位置并限定了感应区域，当所述锁具主体与所述磁信号源的距离使所述磁力计感应到满足预设条件的磁场信号，所述控制器即确认所述锁具主体进入所述感应区域。

进一步地，所述磁信号源是磁标记或磁标记阵列。

进一步地，当所述锁具主体处于所述感应区域内，所述锁具主体可在所述启用状态和所述待用状态间切换。

进一步地，当所述锁具主体处于所述感应区域外，所述锁具主体无法由所述启用状态切换到所述待用状态。

进一步地，所述智能锁系统还包括陀螺仪和加速度计，两者配合使用以使所述控制器确认所述锁具主体的姿态信息。

进一步地，当所述锁具主体满足预设的姿态要求，所述锁具主体才可由所述启用状态切换到所述待用状态。

进一步地，所述智能锁系统还包括GPS模块，所述GPS模块、所述陀螺仪和所述加速度计配合使用以使所述控制器确认所述锁具主体的方向信息。

进一步地，当所述锁具主体满足预设的方向要求，所述锁具主体才可由所述启用状态切换到所述待用状态。

进一步地，所述GPS模块用于对所述锁具主体进行定位，针对其所在的不同区域设置特定的锁具主体状态切换条件。

进一步地，所述锁具主体还包括锁定结构，由所述控制器驱动所述锁定结构处于开锁状态或闭锁状态。

进一步地，当所述锁具主体由所述启用状态切换至所述待用状态，所述锁定结构被切换到所述闭锁状态；当所述锁具主体由所述待用状态切换至所述启用状态，所述锁定结构被切换到所述开锁状态。

进一步地，所述智能锁系统还包括输出模块，用于提示所述锁具主体的状态不可改变。

进一步地，所述智能锁系统还包括通信模块，用于与外部设备进行数据交互。

进一步地，所述控制器、所述陀螺仪、所述加速度计和所述磁力计采用集成的模块。

本发明还提供了一种共享单车，其使用上述的智能锁系统。

技术效果：

本发明的智能锁系统可控制自行车按规定地点停放，否则不能落锁还车。磁力计的测量精度高，从而使得自行车停放区域的控制更精确，便于管理。同时利用磁标记配合的形式也更灵活，不需要与服务器端通信确认，响应更快。此外，还可监控自行车还车停放时的姿态，对于非正常停放的车辆，例如倒地的，可以控制智能锁不予落锁或发送相应的警示信号。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的智能锁系统的一个较佳实施例的系统框图；

图2中本发明的共享单车的一种停放方式的示意图；

图3是本发明的共享单车的另一种停放方式的示意图；

图4是本发明的共享单车的又一种停放方式的示意图；

图5是共享单车不当停放的示意图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。附图为原理图或者概念图，各部分厚度与宽度之间的关系，以及各部分之间的比例关系等等，与其实际值并非完全一致。

实施例一

图1示出了本发明的智能锁系统的一个较佳实施例的系统架构，该系统包括控制器，以及与其连接的磁力计、陀螺仪、加速度计、GPS模块、通信模块和输出模块；智能锁系统还包括锁具主体，其至少是一个具有对车辆进行上锁、开锁功能的实体结构，如自行车上常用的环形锁，并且锁具主体在系统中可被设置为启用状态或待用状态，上述状态可以被认为是一种属性标识。以上系统中各传感器检测的数据，可以认为即是针对锁具主体的，因为其在智能锁系统中是较大的有形实体，可以作为监控的实体使用，当智能锁系统应用于共享单车时，那么锁具主体的监控数据可以视为单车的监控数据。

在本实施例的系统中，各传感器和功能模块的作用如下：

磁力计，用于检测磁场信号，通过磁场信号来确定锁具主体是否已进入特定区域；

陀螺仪和加速度计，两者配合以确定锁具主体的姿态；

GPS模块，用于锁具主体的定位，同时可与陀螺仪、加速度计配合以确定锁具主体的方向(指向)；

通信模块，用于与外部设备的数据交互，如与用户的手机、系统的服务器端等；

输出模块，用于发出声光指示，以提示特定状态。

本实施例的智能锁系统可配合磁信号源使用，在预定位置设置磁信号源，当锁具主体靠近磁信号源，直到磁力计感应到的磁场信号满足预设的感应条件(磁场强度、方向)时，控制器即确认锁具主体进入了由磁信号源所限定的感应区域。可以通过调整磁信号源本身或是改变上述预设条件来相应地设置感应区域的范围。

系统根据对感应区域的感知，设置以下规则：

(1)当锁具主体处于感应区域内，锁具主体可在启用状态和待用状态间切换；

(2)当锁具主体处于感应区域外，锁具主体无法由启用状态切换到待用状态。

系统根据对锁具主体姿态的感知，设置以下规则：

当锁具主体满足预设的姿态要求，锁具主体才可由启用状态切换到待用状态。

系统根据对锁具主体方向的感知，设置以下规则：

当锁具主体满足预设的方向要求，锁具主体才可由启用状态切换到待用状态。

本实施例的智能锁系统通过GPS模块的定位信息，可分区域选择性地实施上述规则，或者针对不同区域设置不同的磁场信号预设条件、姿态要求和方向要求。

锁具主体包括锁定结构，由控制器驱动锁定结构处于开锁状态或闭锁状态，上述状态是锁具主体的结构上的不同形态，当被使用于自行车时，即分别是使自行车开锁和上锁。

当锁具主体由启用状态切换至待用状态，锁定结构被切换到闭锁状态；当锁具主体由待用状态切换至启用状态，锁定结构被切换到开锁状态。

当前述的各种规则不被满足而无法进行锁具主体的状态切换时，本实施例的智能锁系统的输出模块，可以声、光或指导性的语音提示，使用户进行相应处理来以满足前述规则。

在本实施例的智能锁系统中，控制器、陀螺仪、加速度计和磁力计采用集成的模块。

以下将实施例一的智能锁系统应用于共享单车，以对本发明做进一步说明。

实施例二

如前所述，当智能锁系统应用于共享单车时，锁具主体的监控数据(来自于传感器的检测数据)可以视为单车的监控数据。同时，锁具主体的启用状态和待用状态对于共享单车而言，相应地可视为正在计费(或计时)和无计费状态，即当有用户确认用车至确认还车期间相当于共享单车处于启用状态，其余时间则处于待用状态。

锁具主体的锁定结构采用环形锁，在安装在单车坐垫后下方用于锁定后轮。和现有共享单车类似的，锁具主体具有一个壳体，内部可用于设置驱动和控制装置，如图1所示的各模块即可设置在上述壳体内，但并不限于在该壳体内。

一种方式采用强力磁条作为磁信号源来限定感应区域，将若干强力磁条铺设于路面，智能锁系统预设了感应条件(磁场强度、方向)，当共享单车靠近强力磁条1并且达到感应条件，即认为其进入感应区域，对于共享单车来说视为其进入了可停放区域。根据智能锁系统所设置的规则，当单车进入停放区域后，用户可以通过APP将其可以将启用状态切换到待用状态，即可以成功执行还车操作；当单车未进入停放区域后，用户在APP上的还车操作无效，无法将单车从启用状态切换到待用状态，此时可以通过APP提示用户未进入停放区域，或者输出装置通过声或光来提示用户。

如图2所示，路面铺设有若干强力磁条100，对于共享单车形成了停放区域101，单车102此时处于停放区域101外，从而单车102无法从启用状态被切换到待用状态；单车103此时处于停放区域101内，从而其可以从启用状态被切换到待用状态，即用户可以顺利执行还车操作；单车104的部分与强力磁条101重叠，但其此时磁力计感应到的磁场信号未达到感应条件，从而单车104无法从启用状态被切换到待用状态。从单车104的例子看到，磁力计安装的位置对于实际意义上的停放区域大小也是有影响的，优选地在单车的前后轮毂或车辆前后部，一方面是使磁力计间能有一个跨度以模拟车身长度，另一方面是使磁力计被设置于更接近地面的位置以增强对于地面磁条的感应，此时只有当两个磁力计均感应到满足感应条件的磁场信号，才视为单车已进入停放区域。

图3示出了另一种感应区域的布局方式，强力磁条200形成一环状带，同样地也限定了停放区域201，当单车进入停放区201的过程中，磁力计感应到满足感应条件的磁场信号，即认为单车已进入停放区域201，从而用户可以顺利完成还车操作。

图4示出了又一种感应区域的布局方式，强力磁条300被悬空架设，其高度与锁具主体的安装高度大致匹配，此时将锁具主体靠近磁条300，当装置在锁具主体的壳体内的磁力计感应到满足感应条件的磁场信号，即认为其进入了停车区域301。在该方式下，可以调整磁条本身或感应条件，以使只有在锁具主体与强力磁条距离很近的情况下(如5—15cm)才能感应到满足感应条件的磁场信号，这样有利于单车的规则摆放。

在通过本实施的上述方式有效定义了共享单车的停放区域后，在停放区域内的不规则摆放也是同样需要解决的问题，如图5所示，虽然单车402、403均已经进入了由强力磁条400限定的停放区域401中，但单车402的倒地放置和单车403的斜置，严重影响了停放区域401的利用面积。此时，可以通过控制器根据GPS模块、磁力计、陀螺仪、加速度计的感应数据，处理获得的单车姿态和方向信息来加以规范。如单车402处于倒地放置，不符合预设的姿态要求，从而其也不能完成还车操作，又如单车403的斜置，不符合预设的方向要求，从而其也不能完成还车操作。正常的还车操作必须要满足在停放区内并且姿态、方向达到预设要求，即如图5中单车404所示。

另一个需要考虑的因素是，针对不同地区，对于共享单车的停放要求是不同的(比如闹市区和郊区的不需要用一样的规范要求)，不必限定所有停放区域都需要铺设磁信号源，否则反而丧失了其对于有桩公共自行车的优势，虽然磁条的铺设和维护费用远低于自行车停车桩的搭建。因此，先对于城市中需要规范共享单车停放的区域进行划分，智能锁系统通过结合GPS模块提供的定位信息获知当前所在位置是否需要将共享单车强制停放在规定的停放区域内，从而有的放矢地对共享单车停放规范进行合理布局。并且对于共享单车的停放区域要求、姿态要求和方向要求，也可以结合不同地区的实际情况灵活地设置，可以选择其中的一种或多种进行规范，也可以改变各要求的预设条件来微调规范。

上述实施例中的智能锁系统和共享单车可控制自行车按规定地点停放，否则不能落锁还车。此外，磁力计感应精度高，可使得自行车停放区域的控制更精确，便于管理，同时强力磁条成本较低、拆装简易，可以根据实际需要随时调整停车区域，无需直接与服务器端通信确认，响应更快。同时还可监控自行车还车停放时的姿态，对于非正常停放的车辆，可以控制智能锁不予落锁或发送相应的警示信号。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种智能锁系统，包括锁具主体，所述锁具主体具有启用状态和待用状态，其特征在于，还包括控制器和磁力计，所述控制器根据所述磁力计感应到的磁场信号来确定所述锁具主体是否进入特定区域。

2.如权利要求1所述的智能锁系统，其特征在于，配合磁信号源使用，所述磁信号源设置于预定位置并限定了感应区域，当所述锁具主体与所述磁信号源的距离使所述磁力计感应到满足预设条件的磁场信号，所述控制器即确认所述锁具主体进入所述感应区域。

3.如权利要求1所述的智能锁系统，其特征在于，所述磁信号源是磁标记或磁标记阵列。

4.如权利要求2所述的智能锁系统，其特征在于，当所述锁具主体处于所述感应区域内，所述锁具主体可在所述启用状态和所述待用状态间切换。

5.如权利要求2所述的智能锁系统，其特征在于，当所述锁具主体处于所述感应区域外，所述锁具主体无法由所述启用状态切换到所述待用状态。

6.如权利要求1所述的智能锁系统，其特征在于，还包括陀螺仪和加速度计，两者配合使用以使所述控制器确认所述锁具主体的姿态信息。

7.如权利要求6所述的智能锁系统，其特征在于，当所述锁具主体满足预设的姿态要求，所述锁具主体才可由所述启用状态切换到所述待用状态。

8.如权利要求6所述的智能锁系统，其特征在于，还包括GPS模块，所述GPS模块、所述陀螺仪和所述加速度计配合使用以使所述控制器确认所述锁具主体的方向信息。

9.如权利要求8所述的智能锁系统，其特征在于，当所述锁具主体满足预设的方向要求，所述锁具主体才可由所述启用状态切换到所述待用状态。

10.如权利要求8所述的智能锁系统，其特征在于，所述GPS模块用于对所述锁具主体进行定位，针对其所在的不同区域设置特定的锁具主体状态切换条件。

11.如权利要求1所述的智能锁系统，其特征在于，所述锁具主体还包括锁定结构，由所述控制器驱动所述锁定结构处于开锁状态或闭锁状态。

12.如权利要求11所述的智能锁系统，其特征在于，当所述锁具主体由所述启用状态切换至所述待用状态，所述锁定结构被切换到所述闭锁状态；当所述锁具主体由所述待用状态切换至所述启用状态，所述锁定结构被切换到所述开锁状态。

13.如权利要求1所述的智能锁系统，其特征在于，还包括输出模块，用于提示所述锁具主体的状态不可改变。

14.如权利要求1所述的智能锁系统，其特征在于，还包括通信模块，用于与外部设备进行数据交互。

15.如权利要求6所述的智能锁系统，其特征在于，所述控制器、所述陀螺仪、所述加速度计和所述磁力计采用集成的模块。

16.一种共享单车，其特征在于，包括如权利要求1-15任一所述的智能锁系统。