CN107808513B - 一种基于手机app的共享单车有序停车管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，包括至少两个无线停车桩、具备智能车锁的单车、手机APP和云端服务器，无线停车桩通过无线技术设定停车区域，对单车主动扫描建立连接，获取信号强度RSSI值上报给云端服务器，云端服务器对RSSI值算法分析后作出停车结果下发给手机APP，所述手机APP包括用户界面和后台管理界面，支持单车用户和管理人员的监控和使用。单车只能在区域内完成停车，区域外即使上锁并上报服务器车锁状态信息，云端服务器仍默认单车正在使用，会继续扣费。另外，本系统具有系统自检和电量检测功能，支持停车桩闲时、忙时不同停车，大大降低了系统运营的人力投入，实现方便快捷有序停车。

Description

一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统

技术领域

本发明属于公共自行车管理领域，涉及有序停车管理系统，具体说涉及一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统。

背景技术

共享单车作为城市公共交通的重要组成部分，尤其是针对城市交通拥堵和汽车尾气污染等问题，出行方式更加绿色、低碳环保和健康，越来越受到国内政府的重视，共享单车进入了蓬勃发展的阶段。目前，自行车租赁市场上配装的自行车停车桩，正常停车时，需将公共自行车卡入车轮卡道，配合锁止器及车锁进行自行车的锁定，单车单桩，成本比较高，占用土地资源比较浪费，停车区域空间调整不灵活，而且不适合其它众多品牌共享单车的停放。

另一方面，目前绝大部分品牌的共享单车没有固定的停车区域，可以随意停放，导致绿道、街道及公园各角落都纷杂堆满了自行车，严重影响了城市交通和城市面貌，尽管路边用线框标识出了自行车固定停车区域，但是绝大部分人仍未按区域规范停车，需工作人员定期整理自行车的摆放，增加了其劳动强度，失去了共享单车原本方便快捷的社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方便快捷、基于手机APP控制、通过无线技术设定停车区域并可根据场地限制灵活调整、有效解决闲时/忙时快速有序停车的共享单车有序停车管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现。

一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，包括至少两个无线停车桩、具备智能车锁的单车、手机APP和云端服务器，其中，单车与无线停车桩单向通信，单车与手机APP双向通信，无线停车桩、单车和手机APP分别与云端服务器进行双向通信。所述手机APP包括用户界面和后台管理界面，支持单车用户和管理人员的监控和使用。

单车用户结束用车时，可通过手机APP查询到当前视野内的停车桩及最近停车桩距当前位置的距离和路线，当单车用户进入由无线停车桩设定的停车区域时，智能车锁把单车位置及编号上报给云端服务器，云端服务器接收到消息后转发给距单车最近的无线停车桩，无线停车桩接收到指令后对指定编号的单车主动扫描并建立无线连接，同时获取无线连接的信号强度RSSI值上传给云端服务器，服务器通过RSSI值的大小判定单车与无线停车桩的距离，进而把停车指示结果发送给手机APP，直观有效的指示单车用户停车结果。单车停放到指定区域后，单车上锁并把车锁状态、单车编号和地理位置信息上传到服务器，服务器接收到消息后进行后台的计费、单车信息的存储等，然后把信息发送给手机APP，完成扣费，实现还车功能。如果未在有效停车区域停车，即使单车上锁并上报服务器车锁状态信息，云端服务器仍默认单车正在使用，会继续扣费。

所述无线停车桩包括主控模块、正向单车连接模块、反向单车连接模块和电源管理模块。其中所述主控模块，主要负责停车桩部分的主控及与云端服务器的数据交互；所述正向单车连接模块和所述反向单车连接模块，可以采用BLE蓝牙模块，也可以采用2.4G模块，内含定向天线单元，可通过设置调整其发射角度来调整停车区域，所述正向单车连接模块主要负责正向连接共享单车并获取信号强度RSSI值，所述反向单车连接模块主要负责反向连接共享单车并获取信号强度RSSI值；所述电源管理模块，主要对外部电源进行适配管理，为停车桩各模块单元提供电源，其中，外部电源可以采用纽扣电池，也可以增加AC-DC转换器直接采用市电供电，还可以采用太阳能电路板实现太阳能供电。

进一步的，所述主控模块具体包括GPS定位模块、GPRS通讯模块和广播传输模块，其中所述GPS定位模块和GPRS通讯模块可以采用独立的功能芯片GPS和GPRS功能芯片，也可以采用GPS定位和GPRS通讯集成一体的SoC芯片，主要实现地理位置和时间的定位并与云端服务器进行数据交互的功能；所述广播传输模块可采用BLE蓝牙模块或2.4G模块，主要对外广播等待停车的队列消息，也可以作为正/反向单车连接模块的备用模块，防止由于正/反向单车连接模块损坏而无法停车。

所述单车是指包含智能车锁的任意品牌单车，所述智能车锁包括无线连接模块、GPS定位模块和GPRS通讯模块，其中无线连接模块可采用BLE蓝牙模块或2.4G模块，所选模块种类与所述无线停车桩中的无线模块种类一致，主要实现接近停车区域时与无线停车桩的无线连接；所述GPS定位模块和GPRS通讯模块可以采用独立的功能芯片GPS和GPRS功能芯片，也可以采用GPS定位和GPRS通讯集成一体的SoC芯片，主要实现地理位置和时间的定位并与云端服务器进行数据交互的功能，另外，所述智能车锁支持手机的二维码扫描，实现单车与手机APP的绑定连接。

所述云端服务器，泛指包括处理器在内的具备计算存储功能的设备，方案中优选计算机设备，主要实现与所述无线停车桩、单车智能车锁及所述手机APP之间的数据交互，云端服务器根据单车上传的地理位置信息能够精确的定位单车附近的停车桩及最近距离并下发给手机APP，指引单车到达停车区域；把单车上报的单车无线地址转发给无线停车桩，使停车桩主动扫描单车并建立无线连接；接收停车桩上报的无线连接信号强度RSSI值，对RSSI值进行定位分析和聚类算法分析，包括但不限于K-means、K-medoids及Clarans等聚类算法，通过判定单车与停车桩间的距离，进而把停车指示结果发送给手机APP；单车完成还车后，服务器把单车上报的车锁状态、GPS信息及单车编号转发给停车桩，同时接收停车桩上报的地理位置信息、时间信息及车桩编号，进行后台数据的存储及单车费用的计算和扣除功能，并把停车结果发送给手机APP。

所述手机APP，是指一款基于Android/IOS操作系统的智能手机有序停车软件，根据实现功能分为单车用户界面和后台管理界面。单车用户通过手机APP的用户界面，可以得知当前视野内停车桩的位置、最近停车桩距当前位置的距离及路线、显示单车是否进入停车桩的识别范围，显示绿色代表已进入停车桩识别范围，显示红色代表未进入停车桩识别范围。管理人员通过后台管理界面，可得知当前视野内停车桩的位置、当前视野内停车桩的编号信息、当前视野内停车桩的自检状态及电量信息、当前选中的停车桩内所有单车编号信息列表。

进一步的，本发明有序停车管理系统还具备系统自检功能。在手机APP上发送系统自检指令，通过云端服务器传送至定点无线停车桩，停车桩收到指令后自动进行GPS、GPRS及无线连接配对功能的检查，并把结果信息上报给服务器，然后由服务器转发给手机APP。

进一步的，本发明有序停车管理系统还具备电量检测功能。可以在手机APP上发送电量检测指令，通过云端服务器传送至指定无线停车桩，停车桩接收到指令后由电源管理模块进行自身电量的检查，然后把电量信息发送给云端服务器，由服务器转发给手机APP并于界面显示结果。电量检测功能还可以通过停车桩时间轮询上报电量给云端服务器，当剩余电量大于30％时，每隔6小时自动上报一次电量，当剩余电量小于30％时，每隔2小时自动上报一次电量，云端服务器接收到上报的电量信息后，转发给手机APP进行界面显示。

进一步的，本发明有序停车管理系统可以实现停车桩对单车智能车锁的检测。在单车开锁状态下，单车智能车锁内的无线连接模块对外广播时间可以拉长，当单车进入停车桩区域时，停车桩可以缩短单车智能车锁的对外广播时间间隔，加快停车桩与单车的扫描连接，达到省电的目的。

进一步的，本发明有序停车管理系统支持闲时/忙时不同停车，可以有效提高上下班用车高峰期还车体验。单车进入停车区域并上锁，智能车锁上报车锁状态和GPS信息给云端服务器，云端服务器获取GPS信息确认附近停车桩，停车桩空闲，服务器获取单车的无线地址发给就近停车桩，停车桩将单车的无线地址写入队列中，对单车进行连接并获取信号强度RSSI值上报给服务器，服务器对RSSI值进行定位分析和聚类算法分析，判定单车与停车桩的距离及停车结果，下发到手机APP并指示单车停车结果；停车桩忙时，手机APP上提示当前排队等待时间较长需扫描停车桩体二维码，或是服务器下发附近停车桩的无线地址给手机APP，在手机APP上对停车桩发起连接，并将连接结果上报服务器，服务器根据结果进行容错处理，加快了上下班用车高峰期单车用户的还车体验。

本发明的有益效果：本发明提供的有序停车管理系统，通过无线技术设定停车区域，并可根据场地限制自由调整停车桩正/反向单车连接模块中定向天线的信号发射角度来调整停车区域大小，通过手机APP实现单车用户和后台管理人员对还车过程及附近可停车区域的监控和管理，从而实现在指定区域方便快捷、有序停车的目的。另外，本有序停车管理系统支持系统自检和电量检测功能，并针对停车桩闲时/忙时不同停车，大大降低了系统运营的人力投入，有效提高了上下班用车高峰期单车用户的还车体验。

附图说明

图1为本发明有序停车管理系统的功能架构示意图。

图2为实施例1中无线停车桩主板组成示意图。

图3为实施例1中智能车锁的功能架构示意图。

图4为实施例1中手机APP的功能框架示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优势更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处描述的最优的实施例仅用于解释本发明，并不用来限定本发明。

图1为本发明有序停车管理系统的功能架构示意图，由图1可知，一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统由无线停车桩1、单车2、手机APP 3和云端服务器4组成，其中，系统至少包含两个无线停车桩1，由无线信号发射确定有效停车区域。所述无线停车桩1包括GPS定位模块、GPRS通讯模块、BLE/2.4G和电源管理系统；所述单车2包括智能车锁。所述单车2向所述无线停车桩1传递数据流，所述单车2与手机APP 3进行双向数据流的传送，所述无线停车桩1、单车2和手机APP 3分别与所述云端服务器4进行双向数据流的传送。

单车用户结束用车时，可通过手机APP 3查询到当前视野内的无线停车桩1及最近停车桩距当前位置的距离和路线，当单车2进入由无线停车桩1设定的停车区域时，智能车锁21把单车位置及编号上传给云端服务器4，云端服务器4接收到消息后转发给距单车最近的无线停车桩1，无线停车桩1接收到指令后对指定编号的单车2主动扫描并建立无线连接，同时获取无线连接的信号强度RSSI值上传给云端服务器4，云端服务器4对RSSI值进行定位分析和聚类算法分析，判定单车2与无线停车桩1的距离及停车结果，进而把停车指示结果发送给手机APP 3，当进入有效停车区域时，手机APP 3上显示绿色圆点，未进入有效停车区域时，手机APP 3上显示红色圆点，可以直观有效的指示单车用户停车结果。单车2停放到指定区域后，单车上锁并把车锁状态、单车编号和地理位置信息上传到云端服务器4，服务器接收到消息后进行后台的计费、单车信息的存储等，然后把信息发送给手机APP 3，完成扣费，实现还车功能。

实施例1。

图2至图4为实施例1中无线停车桩1、智能车锁21和手机APP 3的功能架构示意图。本实施例中，无线停车桩1和智能车锁21中的无线连接模块均可以选取BLE蓝牙模块或2.4G模块，本实施例中优选BLE蓝牙模块。

由图2可知，本实施例中无线停车桩1具体包括：GPS定位和GPRS通讯模块11、BLE模块12、电源管理模块13和电池14，其中所述电源管理模块13对所述电池14的电压进行适配管理，为所述GPS定位和GPRS通讯模块11提供4V的工作电压，为所述BLE模块12提供3.3V的工作电压，所述GPS定位和GPRS通讯模块11与所述BLE模块12通过UART串口连接。实施例中无线停车桩1有三根外部天线，分别为GPS定位的GPS天线、GPRS通讯的GSM天线，以及BLE模块的BLE天线。

进一步的，所述GPS定位和GPRS通讯模块11可以采用独立的功能芯片GPS和GPRS功能芯片，也可以采用GPS定位和GPRS通讯集成一体的SoC芯片，本实施例中优选GPS定位和GPRS通讯集成一体的SoC芯片。另外，所述GPS定位和GPRS通讯模块11支持SIM卡和USB接入。

进一步的，所述BLE模块12可以选择为BLE蓝牙模块，也可以选择为2.4G模块，主要实现对外的无线连接和传输功能，本实施例中优选为BLE蓝牙模块。所述BLE模块12采用三个，其中一个作为广播传输模块，主要用于对外广播停车消息；其中两个作为正/反向单车连接模块，内含定向天线单元，可通过设置调整定向天线的角度来调整停车区域，主要用于正向、反向对指定单车进行扫描连接并获取信号强度RSSI值，通过所述GPS定位和GPRS通讯模块11发送给所述云端服务器4。

进一步的，所述电源管理模块13支持电量检测功能，所述GPS定位和GPRS通讯模块11从云端服务器4处接收到所述手机APP3发送的电量检测指令后，把指令发送给所述电源管理模块13，电源管理模块13检测电池14的剩余电量，然后回复给GPS定位和GPRS通讯模块11，并进而发送给云端服务器4，在手机APP3界面上显示。

由图3可知，本实施例中单车智能车锁21具体包括：GPS定位模块211、GPRS通讯模块212和BLE模块213。其中，所述GPS定位模块211和GPRS通讯模块212可以采用独立的功能芯片GPS和GPRS功能芯片，也可以采用GPS定位和GPRS通讯集成一体的SoC芯片，本实施例优选GPS定位和GPRS通讯集成一体的SoC芯片，主要实现地理位置和时间的定位并与云端服务器进行数据交互的功能；所述BLE模块213可采用BLE蓝牙模块或2.4G模块，本实施例中优选BLE蓝牙模块，主要实现单车2接近停车区域时所述智能车锁21与无线停车桩1的无线连接；另外，所述智能车锁21支持手机的二维码扫描，实现单车2与手机APP3的绑定连接。

所述手机APP3，是指一款基于Android/IOS操作系统的智能手机有序停车软件，参照图4可知，所述手机APP3根据实现功能分为单车用户模块31和后台管理模块32。其中，单车用户模块31又具体包括全部停车桩位置显示311、最近停车桩距离显示312和停车结果指示显示313；后台管理模块32具体包括全部停车桩位置显示321、全部停车桩编号显示322、停车桩自检状态显示323、停车桩电量显示324和停车单车编号显示325。

本实施例中的单车用户端，在APP地图上用一自行车图标来代表当前用户，并显示用户车辆的停车桩范围，单车2停入规定区域，图标变成绿色，停车成功；未停入规定区域，图标显示红色，未停车成功。此外，APP地图上显示当前视野内无线停车桩1的编号/位置/停车范围、当前定点停车桩的运行状态/异常状态、及当前检测到的单车编号，还可以模拟发出停车系统自检信号。在后台管理端，APP地图上增加一个类似P标一样的点，显示P标的编号/位置，点一下P标即会弹出一个框，并在框里面显示车辆的个数和车辆编号信息等，APP地图上显示多个P表和编号，显示多个车辆的编号信息，停入停车桩停车区域的车辆图标显示绿色，未停入的显示红色。

通过所述手机APP 3，单车用户通过单车用户界面，可以得知当前视野内所有停车桩的位置、最近停车桩距当前位置的距离及路线、显示单车是否进入停车桩的识别范围；管理人员通过后台管理界面，可得知当前视野内停车桩的位置、当前视野内停车桩的编号信息、当前视野内停车桩的自检状态及电量信息、当前选中的停车桩内所有单车编号信息列表信息。

作为对本实施例有序停车管理系统的进一步描述，所述有序停车管理系统还具备系统自检功能。在手机APP 3上发送系统自检指令，通过云端服务器4传送至定点无线停车桩1，停车桩1收到指令后自动进行GPS、GPRS及无线连接配对功能的检查，并把结果信息上报给云端服务器4，然后由云端服务器4转发给手机APP 3。

作为对本实施例有序停车管理系统的进一步描述，所述有序停车管理系统可以实现无线停车桩1对单车智能车锁21的检测。在单车开锁状态下，单车智能车锁21内的BLE模块213对外广播时间可以拉长，当单车2进入停车区域时，无线停车桩1可以缩短单车智能车锁21的对外广播时间间隔，加快无线停车桩1与单车智能车锁21的扫描连接，还可以起到省电的目的。

作为对本实施例有序停车管理系统的进一步描述，所述有序停车管理系统支持闲时/忙时不同停车，可以有效提高上下班用车高峰期还车体验。单车2进入无线停车桩1停车区域并上锁，智能车锁21上报车锁状态和GPS信息给云端服务器4，云端服务器4获取GPS信息确认附近停车桩，停车桩空闲，云端服务器4获取单车2的无线地址发给就近停车桩，停车桩将单车的无线地址写入队列中，对单车2进行连接并获取信号强度RSSI值上报给云端服务器4，云端服务器4对RSSI值进行定位分析和聚类算法分析，判定单车2与无线停车桩1的距离及停车结果，下发到手机APP 3并指示单车停车结果；停车桩忙时，手机APP 3上提示当前排队等待时间较长需扫描停车桩体二维码，或是云端服务器4下发附近停车桩的无线地址给手机APP 3，在手机APP 3上对停车桩发起连接，并将连接结果上报云端服务器4，云端服务器4根据结果进行容错处理，加快了上下班用车高峰期单车用户的还车体验。

综上，本发明提供的有序停车管理系统，通过无线技术设定停车区域，并可根据场地限制自由调整停车桩正/反向单车连接模块中定向天线的信号发射角度来调整停车区域大小，通过手机APP实现单车用户和后台管理人员对还车过程及附近可停车区域的监控和管理，从而实现在指定区域方便快捷、有序停车的目的。另外，本有序停车管理系统支持系统自检和电量检测功能，并针对停车桩闲时/忙时不同停车，大大降低了系统运营的人力投入，有效提高了上下班用车高峰期单车用户的还车体验。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改、等同替换以及部分功能模块的自由组合，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，包括至少两个无线停车桩、具备智能车锁的单车、手机APP和云端服务器，其特征在于，所述单车与所述无线停车桩单向通信，所述单车与所述手机APP双向通信，所述无线停车桩、单车和手机APP分别与所述云端服务器进行双向通信；

单车用户结束用车时，通过所述手机APP查询到当前视野内的停车桩及最近停车桩距当前位置的距离和路线，当单车用户进入由所述无线停车桩设定的停车区域时，智能车锁把单车位置及编号上报给所述云端服务器，所述云端服务器接收到消息后转发给距单车最近的无线停车桩，无线停车桩接收到指令后对指定编号的单车主动扫描并建立无线连接，同时获取无线连接的信号强度RSSI值上传给云端服务器，服务器通过RSSI值的大小判定单车与无线停车桩的距离，进而把停车指示结果发送给手机APP，指示单车用户停车结果；单车停放到指定区域后，单车上锁并把车锁状态、单车编号和地理位置信息上传到所述云端服务器，服务器接收到消息后进行后台的计费、单车信息的存储，然后把信息发送给手机APP，完成扣费，实现还车功能；如果未在有效停车区域停车，即使单车上锁并上报服务器车锁状态信息，云端服务器仍默认单车正在使用，会继续扣费，

同时所述有序停车管理系统支持闲时和忙时不同停车策略，

所述无线停车桩闲时，所述云端服务器获取单车无线地址发给就近停车桩，停车桩将单车的无线地址写入队列中，对所述单车进行连接并获取信号强度RSSI值上报给所述云端服务器，服务器通过RSSI值判定单车与停车桩的距离及停车结果，下发到所述手机APP进行停车结果指示；

所述无线停车桩忙时，所述手机APP上提示当前排队等待时间较长需扫描停车桩体二维码，或是所述云端服务器下发附近停车桩的无线地址给所述手机APP，在手机APP上对所述无线停车桩主动发起连接，并将连接结果上报所述云端服务器，服务器根据结果进行容错处理，完成还车。

2.根据权利要求1所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述单车是指包含智能车锁的任意品牌单车，所述智能车锁包括无线连接模块、GPS定位模块和GPRS通讯模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述无线连接模块可采用BLE蓝牙模块或2.4G模块，所采用的无线模块种类与所述无线停车桩中无线模块种类一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述手机APP，是一款基于Android/IOS操作系统的智能手机有序停车软件，包括单车用户模块和后台管理模块。

5.根据权利要求4所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述单车用户模块具体包括全部停车桩位置显示模块、最近停车桩距离显示模块、停车结果指示显示模块。

6.根据权利要求4所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述后台管理模块具体包括全部停车桩位置显示模块、全部停车桩编号显示模块、停车桩自检状态显示模块、停车桩电量显示模块、停车单车编号显示模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述有序停车管理系统还具备系统自检功能，在所述手机APP上发送系统自检指令，通过所述云端服务器传送至定点无线停车桩，停车桩收到指令后自动进行GPS、GPRS及无线连接配对功能的检查，并把结果信息上报给所述云端服务器，由服务器转发给所述手机APP。

8.根据权利要求1所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述有序停车管理系统还具备电量检测功能，通过所述手机APP发送电量检测指令，或通过所述无线停车桩时间轮询上报电量给所述云端服务器，然后下发给所述手机APP进行剩余电量显示。

9.根据权利要求1所述的一种基于手机APP的共享单车有序停车管理系统，其特征在于，所述有序停车管理系统还支持所述无线停车桩对所述单车智能车锁的检测，单车进入停车桩区域时，所述无线停车桩可以缩短所述单车智能车锁的对外广播时间间隔，加快停车桩与单车的扫描连接。

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