CN107392706A - 自行车智能租借系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自行车智能租借系统，包括后台管理系统、大数据云平台、自行车租赁点管理系统和用户手机，自行车租赁点管理系统与后台管理系统之间通过WiFi通信模块实现数据通信，自行车租赁点管理系统由站点管理箱、锁桩控制箱、自行车控制器组成，自行车控制器基于STM32微控制器进行控制，通过NFC模块与用户手机进行信息交互，微控制器STM32控制锁桩控制箱控制车辆的租还，并获取车辆的基本信息，将这些控制信息和车辆信息通过WiFi通信模块实时传输至后台管理系统；用户手机作为桥梁中介，通过APP软件连接自行车控制器及后台管理系统，实现信息交互。本发明规范、完善了共享自行车的使用，营造了更好的用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及自行车租借领域，具体涉及一种自行车智能租借系统。
背景技术
目前，市面上主流的共享自行车有两类：一类是以地方政府主导的“公共自行车+固定式停车棚”的设计模式。由于站点分布不合理、使用流程过于繁琐、后期维护不到位等因素导致这类自行车的使用率一直偏低；另一类则是时下比较火热的以资本公司主导的“公共自行车+车载智能车锁”的设计模式。但这类自行车往往前期投入及后期维护成本过高(例如mobike)，或者因为系统存在设计漏洞导致自行车被乱停放、非法改装等问题，同时市面上主流共享自行车是利用扫描二维码的方式解锁。二维码不仅存在已破损的缺点，而且容易被不法分子篡改盗用，使用户蒙受损失。
市面上主流共享自行车的停放方式有两种。一种是固定式停放站桩。另一种则不限停放地点自由停放，两种停放方式均存在问题，前者无法满足公众需求，后者因使用者违停而严重影响市容。
面对目前共享自行车乱象，有关部门及公司并没有一套非常有效的管理方案。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种自行车智能租借系统，结合了无线网络、无线传感器技术与嵌入式技术，以模块化设计实现车辆的自由租借和控制；系统以ARM Cortex-M3为内核的STM32F103作为系统的微控制器，采用ESP8266WiFi、GPS、NFC传感器，负责数据的传输和采集，利用MySQL数据库及相关算法，捕获、分析车辆信息，规范、完善了共享自行车的使用，营造了更好的用户体验。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
自行车智能租借系统，包括后台管理系统、大数据云平台、自行车租赁点管理系统和用户手机，自行车租赁点管理系统与后台管理系统之间通过WiFi通信模块实现数据通信，租赁点设有一热点设备，WiFi通信模块通过连接该热点，将租赁车辆信息实时发送至后台管理系统，自行车租赁点管理系统由站点管理箱、锁桩控制箱、自行车控制器组成，所述自行车控制器基于STM32微控制器进行控制，还包括NFC模块、车锁和电源模块，所述NFC模块用于与用户手机进行信息交互，所述车锁用于负责车辆控制，所述WiFi通信模块与微控制器STM32相连，所述微控制器STM32用于控制锁桩控制箱从而控制车辆的租还，并获取车辆的基本信息，将这些控制信息和车辆信息通过WiFi通信模块实时传输至后台管理系统；所述用户手机作为桥梁中介，通过APP软件连接自行车控制器及后台管理系统，实现信息交互。
其中，所述后台管理系统包括
站点管理模块，基于GPS卫星定位系统建立多个虚拟停车站点，针对每个站点位置信息、车辆信息、服务时间、使用流量等属性进行查询、修改、管理；
车辆管理模块，采用链接警方视频监控的联合管理系统，用于负责管控所有车辆的安全状况及车辆调度，通过每辆自行车自身内嵌的IC卡进行统一编号管理，每车有且只有唯一识别号，通过服务器后台可查询每辆车的状态、管理车辆信息、批量统计和导出各种报表；
车辆调度模块，用于对各租赁站点的车辆租还状态、出租率等数据的大数据分析计算，并用于对租赁站点进行控制管理、科学合理地安排驻点自行车数量，优化资源配置，若检测到某辆自行车长期无人租借，可通知管理员前往维修维护；
用户管理模块，用于提供车辆租赁、自助终端服务，为用户提供车辆租赁、查询和周围站点车辆信息等服务；
数据统计模块，用于站点数据管理和车辆处理数据的统计；
日记管理模块，用于报警日记以及系统工作日记的管理。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过建立与手机NFC模块的单一通信，仅需用户将手机触碰到自行车控制器，自行车控制器内嵌的NFC近距离无线通讯技术对用户手机NFC进行信息甄别，为用户提供车辆基本信息，实现用户对车辆的租、借、锁、取功能，达到安全、便捷的用户体验。该过程类似于上公交车刷卡一样。本系统创新采用后台建立GPS虚拟停车区域，将用户定位与后台数据进行匹配，使用户集中相应的区域进行车辆的租赁或归还，从而控制车辆的停放及使用，达到规范的目的。此外，通过后台收集用户的定位数据，可灵活调整GPS虚拟停车区域，为用户带来绝佳的用户体验。通过建立GPS虚拟停车区域，既能监控自行车的使用，又能美化市容环境。
(2)本发明通过构建CPS实现对租赁站点运营、调配、维护、监控、信息发布等便捷的系统化控制管理，满足了无人化站点的智能管理需求。同时，基于大数据分析，构建智能车辆调度模块，实时监控车辆信息。
(3)本发明采用基于现有警方视频监控平台，可以在线监控自行车安全状况。适用于因紧急或突发情况下，针对车辆数量未达到该驻点低储率或高于高储率的租赁驻点进行报警提示，管理员依照具体情况分配临时车辆调度方案。通过地图标记站点实时车辆高低存储率，以实时数据作为调度依据，将供应过量的租赁站点的自行车调入供应不足的租赁站点或纳入库存，实现各租赁站点的车辆的科学分布，实现资源优化。
附图说明
图1为本发明实施例自行车智能租借系统的总体结构示意图。
图2为本发明实施例中自行车控制器的电路图。
图3为本发明实施例中租赁点与后台管理系统的通信方式示意图。
图4为本发明实施例中后台管理系统的系统模块构成图。
图5为本发明实施例自行车智能租借系统的使用流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种自行车智能租借系统，包括后台管理系统、大数据云平台、自行车租赁点管理系统和用户手机，自行车租赁点管理系统与后台管理系统之间通过WiFi通信模块实现数据通信，如图3所示，租赁点设有一热点设备，WiFi通信模块通过连接该热点，将租赁车辆信息实时发送至后台管理系统，自行车租赁点管理系统由站点管理箱、锁桩控制箱、自行车控制器组成，所述自行车控制器的电路图如图2所示，基于STM32微控制器进行控制，还包括NFC模块、车锁和电源模块，所述NFC模块用于与用户手机进行信息交互，所述车锁用于负责车辆控制，所述WiFi通信模块与微控制器STM32相连，所述微控制器STM32用于控制锁桩控制箱从而控制车辆的租还，并获取车辆的基本信息，将这些控制信息和车辆信息通过WiFi通信模块实时传输至后台管理系统；所述用户手机作为桥梁中介，通过APP软件连接自行车控制器及后台管理系统，实现信息交互。
如图4所示，所述后台管理系统包括
站点管理模块，基于GPS卫星定位系统建立多个虚拟停车站点，针对每个站点位置信息、车辆信息、服务时间、使用流量等属性进行查询、修改、管理；
车辆管理模块，采用链接警方视频监控的联合管理系统，用于负责管控所有车辆的安全状况及车辆调度，通过每辆自行车自身内嵌的IC卡进行统一编号管理，每车有且只有唯一识别号，通过服务器后台可查询每辆车的状态、管理车辆信息、批量统计和导出各种报表；
车辆调度模块，用于对各租赁站点的车辆租还状态、出租率等数据的大数据分析计算，并用于对租赁站点进行控制管理、科学合理地安排驻点自行车数量，优化资源配置，若检测到某辆自行车长期无人租借，可通知管理员前往维修维护；
用户管理模块，用于提供车辆租赁、自助终端服务，为用户提供车辆租赁、查询和周围站点车辆信息等服务；
数据统计模块，用于站点数据管理和车辆处理数据的统计；
日记管理模块，用于报警日记以及系统工作日记的管理。
实施例
首先，在具备GPS坐标服务的开源地图平台建立虚拟站点(以学校某宿舍为例)。后台数据库将站点所对应的GPS坐标提取，将坐标载入大数据云平台分析，划定合理误差区域。将划定后的区域坐标上传至云数据库，用户将在手机APP获知站点位置。当用户处于站点位置内，即可进行车辆的租借。这时仅需用户将手机触碰到自行车控制器，自行车控制器内嵌的NFC近距离无线通讯技术对用户手机NFC进行信息甄别，为用户提供车辆基本信息，实现用户对车辆的租、借、锁、取功能。当用户需要归还车辆，需要返回虚拟站点内，方可进行还车动作，同样仅需“刷手机”即可。自行车租借整体流程，如图5所示。
本具体实施提供了一种自行车管理优化方案，充分吸取现有市面上共享自行车使用方案的优缺点，提出以NFC近场通信方式实现对自行车进行无线数据管理，远程后台管理系统可以实时对数据进行处理分析。采用稳定、可靠的嵌入式系统为开发平台，结合无线通信模块和射频技术对租赁点管理系统进行设计，基于软件开发平台对手机移动智能终端进行开发。以用户体验、风险可控、成本可控三个指标作为项目研发标准。本项目具备以下优势：
1.投入成本低
充分使用手机硬件，实现投入成本转移，降低用户使用成本。
2.用户体验优
类似于城市公交体系的使用，用户仅需刷一下手机即可使用自行车。摒除了传统的使用方式，为用户带来绝佳的用户体验。
3.运营维护易
硬件开发的核心选用了操作较为简单、成本较为低廉的STM32模块作为系统核心。系统模块少，降低硬件损坏的风险，减免繁琐的维护费用。
4.需求满足强
GPS虚拟停车站点可通过后台随时进行变更。通过定期研判自行车分布热点模拟图，改变站点位置，灵活满足大众的需求。
从经济效益上看，本项目的自行车及其控制器仅为摩拜单车造价的10％，仅仅略高于小鸣、ofo单车，成本优势明显。本项目设计的自行车智能租赁系统，租车快速方便，用户体验佳。项目采用的自行车使用方式类似于城市公交体系的使用方式，更贴合于大众的使用习惯及使用需求，具有较强的可操控性及综合竞争实力，经济效益预期乐观。
从长远的角度看，本项目可以有效地破解当前共享自行车的管理难题。真正实现共享经济，促进低碳高品质城市的实现和城市交通可持续发展战略的实施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.自行车智能租借系统，包括后台管理系统、大数据云平台、自行车租赁点管理系统和用户手机，其特征在于，自行车租赁点管理系统与后台管理系统之间通过WiFi通信模块实现数据通信，租赁点设有一热点设备，WiFi通信模块通过连接该热点，将租赁车辆信息实时发送至后台管理系统，自行车租赁点管理系统由站点管理箱、锁桩控制箱、自行车控制器组成，所述自行车控制器基于STM32微控制器进行控制，还包括NFC模块、车锁和电源模块，所述NFC模块用于与用户手机进行信息交互，所述车锁用于负责车辆控制，所述WiFi通信模块与微控制器STM32相连，所述微控制器STM32用于控制锁桩控制箱从而控制车辆的租还，并获取车辆的基本信息，将这些控制信息和车辆信息通过WiFi通信模块实时传输至后台管理系统；所述用户手机作为桥梁中介，通过APP软件连接自行车控制器及后台管理系统，实现信息交互。
2.如权利要求1所述的自行车智能租借系统，其特征在于，所述后台管理系统包括
站点管理模块，基于GPS卫星定位系统建立多个虚拟停车站点，针对每个站点位置信息、车辆信息、服务时间、使用流量进行查询、修改、管理；
车辆管理模块，采用链接警方视频监控的联合管理系统，用于负责管控所有车辆的安全状况及车辆调度，通过每辆自行车自身内嵌的IC卡进行统一编号管理，每车有且只有唯一识别号，通过服务器后台可查询每辆车的状态、管理车辆信息、批量统计和导出各种报表；
车辆调度模块，用于对各租赁站点的车辆租还状态、出租率的大数据分析计算，并用于对租赁站点进行控制管理、科学合理地安排驻点自行车数量，优化资源配置，若检测到某辆自行车长期无人租借，可通知管理员前往维修维护；
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