CN108107774B - 一种基于物联网实现的共享智能雨伞及其应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共享智能雨伞及其应用系统。该共享智能雨伞基于广域覆盖的物联网实现对应用系统的接入，根据应用系统的指令自主控制自身的可用和不可用状态，支持雨伞姿态检测和多种应用场景模式，从而允许用户随时随地借用与归还共享智能雨伞。本发明智能程度高，共享体验强，提升设施周转率，有利于抑制各种不允许的“借用”行为，保证良好文明的借用和归还规范，提升雨伞寿命，防止意外事故。

Description

一种基于物联网实现的共享智能雨伞及其应用系统

技术领域

本发明涉及物联网智能共享技术领域，具体为一种基于物联网实现的共享智能雨伞及其应用系统。

背景技术

共享是指将资源公共化，由不同的使用者共同分享及利用。随着网络通信、移动支付等技术应用的普及，汽车共享、单车共享、充电宝共享等新的业务平台迅速发展，并日益为广大消费者所接受。与传统的物品租赁业务形态不同，共享型业务平台的特点在于，消费者可以在任意公共区域向平台登记借取被共享的设施进行使用，并且在使用结束后可在任意公共区域向平台登记归还该设施，这一过程由消费者自助实现，并且通过移动网络与平台完成交互，不需要借助特定的集散地，也不需要平台运营方人员直接参与，被共享的设施则可以根据平台的指令，自主控制本设施允许或不允许使用的状态。共享技术方便快捷，具有良好的易用性和顾客体验，而且提高了资源的流转率和利用率，整体上看符合节约、环保的理念。

雨伞是一种遮阳防晒、抵御雨雪的常用工具。传统的雨伞结构通常包括：具有一定延展性且具有防水、阻断阳光和紫外线功能的伞布，可折叠和展开的用于支撑伞布的伞骨，用于连接和安装伞骨的伞杆，位于伞杆末端供使用者握持的手柄。

雨伞有着广泛的应用场景和海量的使用者群体，例如，在烈日炎炎的夏季、阴雨连绵的天气或是遇到暴风骤雨的突然袭击时，雨伞几乎是人们必备的出行工具。相反，如果有人遇到以上情况而又没有携带雨伞，那就只能顶着烈日或雨雪出行，甚至面临无法外出的窘境，比如我们经常会在地铁出站口遇到没有雨伞而被暴雨困住的人群。

随着共享行业的不断发展与进步，共享雨伞开始出现，而且使用变得越来越多。共享雨伞是指在地铁站点、商业区、居民区、校园、酒店等场所向用户提供雨伞借用的共享服务。共享雨伞可以在上述场景中给需要外出又没有携带雨伞的用户提供必要的帮助。同时，共享雨伞服务相比于自行携带雨伞出行，也有很多便利性上的优势，比如，为了环境整洁在下雨天很多室内场合不允许携带被淋湿的雨伞进入，用户只能将其放置在门口，很容易丢失遗忘；携带淋湿的雨伞乘坐交通工具也很不方便，雨伞滴水很容易把自己或者他人的衣服鞋帽弄湿，湿滑的地板也有安全隐患；另外很多款式的雨伞——例如长柄雨伞——重量与尺寸都不算小，携带性确实不好。

然而，现有技术中虽然已有共享雨伞，但常存在着雨伞功能不够智能化、共享程度不高的问题。例如，中国专利文献CN107195114公开了一种共享雨伞租借系统，包括雨伞、锁定模组、仓位模组、支架、主控单元、云端服务器以及移动终端。雨伞的把手内部设有RFID标签，所述锁定模组包括驱动马达、锁定机构和锁定判定开关，所述支架表面均匀设有多个仓位模组，所述仓位模组包括模块单元控制板、指示灯和仓位二维码，所述锁定模组安装于仓位模组内，所述主控单元固定于支架的拐角处，主控单元内设有GPS+WIFI定位模块和2G/4G数据传输模块，所述主控单元与模块单元控制板电性连接，所述雨伞呈梯形固定于支架内。该专利提出在公共场所设置支架，雨伞放置在支架的仓位内，借用时用手机扫码支付，仓位的锁定模组解锁，用户取出雨伞使用。归还雨伞时，用户再次来到该平台的某个支架，将雨伞放回支架的仓位，仓位通过RFID标签确认当前归还的雨伞，然后利用锁定模组锁闭雨伞，借用过程结束。该专利是通过公共场所带有仓位的支架来实现雨伞共享的；雨伞本身除了具有RFID标签以外与传统雨伞没有区别，不能与平台实现交互，也无法自主控制允许或者不允许使用的状态；由于取伞、还伞都需要找到某个支架才能实现，因此无法做到随时随地借取和归还共享雨伞，用户的共享体验感不强，而且雨伞的周转率不高。

可见，现有技术中缺少可以独立实现网络接入和可用状态控制从而支持用户随时随地借用与归还的共享智能雨伞，以及基于该共享智能雨伞的应用系统。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种共享智能雨伞及其应用系统。该共享智能雨伞基于广域覆盖的物联网实现对应用系统的接入，根据应用系统的指令自主控制自身的可用和不可用状态，支持雨伞姿态检测和多种应用场景模式，从而允许用户随时随地借用与归还共享智能雨伞。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种共享智能雨伞，其特征在于，包括：手柄电路部分、锁闭驱动部分、光电部分、放置构件；所述手柄电路部分包括微处理器模块、定位模块、物联网通信模块、姿态传感模块、蜂鸣器模块、控制信号接口以及操作按键；锁闭驱动部分包括电子锁闭器、驱动电机以及驱动机械构件；所述光电部分为LED发光部件；所述放置构件用于使共享智能雨伞以竖直方向放置；所述定位模块、物联网通信模块、姿态传感模块、蜂鸣器模块和操作按键分别连接所述微处理器模块；所述微处理器模块通过所述控制信号接口分别连接所述电子锁闭器、驱动电机以及光电部分；其中：

所述定位模块用于定位共享智能雨伞的位置信息；

所述姿态传感模块用于检测获得共享智能雨伞产生的姿态信息；

所述物联网通信模块用于基于物联网通信协议将共享智能雨伞接入物联网，实现与后台服务器的无线数据收发；

所述蜂鸣器模块从所述微处理器模块获得发声控制信号，从而在微处理器模块的控制下进行发声报警；

所述微处理器模块通过所述控制信号接口输出解锁控制信号至所述电子锁闭器，输出驱动控制信号至所述驱动电机，以及输出发光控制信号至光电部分；所述微处理器模块还通过控制信号接口获得由电子锁闭器提供的锁闭状态检测信号；

所述微处理器模块获得所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号，进而根据所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号，确定共享智能雨伞的当前状态信息；通过物联网通信模块向后台服务器发送所述位置信息以及当前状态信息，并且通过物联网通信模块从后台服务器接收解锁允许指示信息；根据该解锁允许指示信息向所述电子锁闭器输出解锁控制信号；并且，还根据当前状态信息，向所述光电部分以及蜂鸣器模块分别输出所述发光控制信号和发声控制信号；在操作按键的触发下，将驱动控制信号输出至驱动电机；

所述电子锁闭器用于锁闭所述驱动机械构件，被锁闭后所述驱动机械构件不能带动共享智能雨伞的伞布撑开；并且，所述电子锁闭器根据所述解锁控制信号解锁该驱动机械构件；

所述驱动电机根据所述驱动控制信号，为被解锁后的所述驱动机械构件提供驱动力，使所述驱动机械构件带动共享智能雨伞的伞布撑开或者收回。

优选的是，所述微处理器模块从电子锁闭器获得驱动机械构件已经锁闭的锁闭状态检测信号后，等待预定的延时后获得实时的姿态信息和位置信息；并且微处理器模块根据姿态信息判断该共享智能雨伞是否处于竖直放置状态，并根据位置信息判断该共享智能雨伞是否处于静止不动状态；若该共享智能雨伞处于竖直放置且静止的状态，则微处理器模块确定共享智能雨伞的当前状态信息为已归还状态；所述微处理器模块通过物联网通信模块向后台服务器发送表示该已归还状态的当前状态信息。

优选的是，所述驱动机械构件包括：安装座、转动支撑丝杆、传动丝杆套、伞头、伞骨架、第一传动柱、铰链、第二传动柱；所述安装座固定连接于雨伞手柄顶部；安装座内部上端具有容纳腔，所述电子锁闭器设置在该容纳腔内；安装座的内部还固定卡接有驱动电机；驱动电机的输出轴固定连接有转动支撑丝杆，转动支撑丝杆远离驱动电机的一端通过轴承转动连接有伞头；伞头的底部铰接若干根伞骨架的顶端，伞骨架的表面铺设有伞布；转动支撑丝杆上螺纹套接有传动丝杆套，；传动丝杆套的外周均匀铰接有若干根第一传动柱；每根第一传动柱在远离传动丝杆套的一端均铰接有一个铰链，并且每根第一传动柱通过铰链铰接有一根第二传动柱，每根第二传动柱与每根伞骨架底端相铰接；所述驱动电机带动转动支撑丝杆进行正转或者反转，转动支撑丝杆上的传动丝杆套随之上、下移动，向上可以移动至接触伞头，向下可以移动至安装座的上方；随着传动丝杆套向上移动，通过第一传动柱、铰链和第二传动柱而带动着伞骨架撑起伞布；随着传动丝杆套向下移动，通过第一传动柱、铰链和第二传动柱而带动着伞骨架收回伞布。

优选的是，当传动丝杠套移动到安装座上方之后，通过外力向下拉动该传动丝杠套使其进入安装座上端的所述容纳腔；所述电子锁闭器自动锁闭进入安装座容纳腔的传动丝杆套；收到由微处理器模块输出的解锁控制信号之后，所述电子锁闭器解锁所述传动丝杆套。

优选的是，所述放置构件包括在伞头的上方固定安装的中空棒；所述中空棒内具有上、下移动的竖杆；所述竖杆的上端固定连接架板，所述架板通过第一活动轴铰接三个架脚，相邻的架脚之间铰接固定杆；竖直倒置所述共享智能雨伞后，利用所述竖杆推动所述架板，将所述三个架脚从中空棒中推出，进而三个架脚以及与之铰接的固定杆撑开，形成三脚架结构，从而支撑所述共享智能雨伞独立竖直放置。

优选的是，所述微处理器模块根据最近一定时间以内实时获得的所述位置信息和姿态信息，确定共享智能雨伞持续处于位置移动或姿态变化中，并且确定并没有从后台服务器获得解锁允许指示信息的情况下，通过所述发光控制信号和发声控制信号控制所述光电部分以及蜂鸣器模块持续发出蜂鸣报警以及闪烁报警。

优选的是，所述微处理器模块根据最近一定时间以内实时获得的所述位置信息和姿态信息以及锁闭状态检测信号，判定共享智能雨伞处于静止且水平放置状态，并且没有从后台服务器获得解锁允许指示信息，锁闭状态检测信号处于锁闭状态的情况下，通过所述发光控制信号控制光电部分发出闪烁。

优选的是，所述物联网通信模块基于NB-IoT协议作为通信协议。

优选的是，所述伞布的外表面设置有二维码扫描区，二维码扫描区的表面设置有透明防水层。

本发明还提供了一种基于物联网实现共享智能雨伞的应用系统，包括上述共享智能雨伞、后台服务器以及用户手机；其中，

共享智能雨伞接入物联网，与后台服务器建立通信连接，并且将自身的位置信息以及当前状态信息发送给后台服务器；

用户手机获得可用状态的共享智能雨伞的ID号码，将携带该ID号码的借用请求发送至后台服务器；

后台服务器登记每把共享智能雨伞的ID号码，并实时更新其位置信息以及当前状态信息；并且根据用户手机发来的借用请求，更新该借用请求携带的ID号码对应的共享智能雨伞的当前状态信息为借用状态，然后向该共享智能雨伞下达解锁允许指示信息；

所述后台服务器还从共享智能雨伞接收表示已归还状态的当前状态信息，将该共享智能雨伞的当前状态信息由借用状态恢复为可用状态。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种共享智能雨伞，具备以下

有益效果：

该共享智能雨伞自身接入网络并连接后台服务器，并且可以在后台服务器的指令下自身锁闭和解锁，允许用户通过扫码登记的方式随时随地借用和归还，不需要借助伞柜、支架等集散设备；该雨伞设计了电子控制的锁闭、驱动机械机构以及独立竖直放置机械结构；该雨伞支持姿态检测和位置检测，并且在检测基础上进行应用场景模式识别，特别是针对归还智能雨伞的操作建立了姿态和位置方面的验证条件。本发明智能程度高，共享体验强，提升设施周转率，有利于抑制各种不允许的“借用”行为，保证良好文明的借用和归还规范，提升雨伞寿命，防止意外事故。

附图说明

图1为本发明的共享智能雨伞电路结构示意图；

图2为本发明所述共享智能雨伞的锁闭驱动部分的机械结构正视剖面示意图；

图3为本发明所述共享智能雨伞的正视示意图；

图4为图2中的A部放大结构剖面示意图；

图5为图2中的B部放大结构剖面示意图；

图6为竖直放置机械构件撑开后的状态结构示意图；

图7为本发明应用系统的架构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，示出了本发明所述共享智能雨伞的电路模块结构图。该共享智能雨伞的电路结构包括手柄电路部分1、锁闭驱动部分2、光电部分3；其中，所述手柄电路部分1具体包括：微处理器模块101、定位模块102、物联网通信模块103、姿态传感模块104、蜂鸣器模块105、控制信号接口106以及操作按键107；所述锁闭驱动部分2具体包括电子锁闭器201、驱动电机202；所述光电部分3是LED发光部件。所述定位模块102、物联网通信模块103、姿态传感模块104、蜂鸣器模块105、操作按键107分别连接所述微处理器模块101；所述微处理器模块101通过所述控制信号接口106分别连接所述电子锁闭器201、驱动电机202以及光电部分3。

其中，所述定位模块102采用GPS或者北斗定位协议，用于定位共享智能雨伞的位置信息，并且将位置信息提供至所述微处理器模块101。

姿态传感模块104采用三轴加速度传感器，用于测量当前共享智能雨伞是处于运动状态还是静止状态，以及共享智能雨伞是处于竖直姿态还是水平姿态，从而可以检测获得共享智能雨伞使用过程中产生的和使用完毕被放置后产生的姿态信息，将姿态信息提供至所述微处理器模块101。

所述物联网通信模块103可以基于物联网通信协议实现无线数据收发，从而将共享智能雨伞接入物联网，并且通过物联网与应用系统的后台服务器实现数据与指令的通信交互。物联网通信模块103可以基于ZigBee、GPRS或NB-IoT协议实现物联网络接入和数据通信。考虑到网络容量、通信数据量、功耗、成本等多种因素，优选可以采用NB-IoT协议作为本系统的通信协议。NB-IoT即窄带物联网(Narrow Band－Internet of Things)，是3GPP R13阶段LTE的一项重要增强技术，包括NB-CIoT和NB-LTE两种标准。NB-IoT定位于低速率物联网应用，提供广域的网络覆盖、较大接入容量、较强室内外信号和低功耗信息传输。NB-IoT协议下的物联网包括NB-IoT通信终端和蜂窝基站两个组成部分。蜂窝基站提供蜂窝小区覆盖，NB-IoT通信终端在该蜂窝小区的覆盖范围内直接连接到基站，与基站执行双向通信，特别是执行低传输速率要求的文本数据的收发，基站再通过通信基础网络连接至各种应用系统的后台服务器。物联网通信模块103通过基站接收从应用系统的后台服务器发来的数据，并且将接收的数据提供至所述微处理器模块101；物联网通信模块103还用于将所述微处理器模块101提供的数据通过基站上传至应用系统的后台服务器。

控制信号接口106用于使微处理器模块101电性连接电子锁闭器201、驱动电机202以及光电部分3，并且将微处理器模块101输出的解锁控制信号输出至所述电子锁闭器201，将微处理器模块101输出的驱动控制信号输出至驱动电机202，以及将微处理器模块101输出的发光控制信号输出至光电部分3。控制信号接口106还获得由该电子锁闭器201提供的锁闭状态检测信号，并且将该信号传输给微处理器模块101。

蜂鸣器模块105从微处理器模块101获得发声控制信号，从而在微处理器模块101的控制下进行发声报警。

微处理器模块101获得所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号；进而，微处理器模块101根据所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号，确定共享智能雨伞的当前状态信息；所述微处理器模块101通过物联网通信模块103向应用系统的后台服务器发送所述位置信息以及当前状态信息，并且所述微处理器模块101通过物联网通信模块103从后台服务器接收解锁允许指示信息，根据该解锁允许指示信息向所述电子锁闭器201输出解锁控制信号；并且，所述微处理器模块101还根据当前状态信息，向所述光电部分3以及蜂鸣器模块105分别输出发光控制信号和发声控制信号；所述微处理器模块101在操作按键107的触发下，将驱动控制信号输出至驱动电机202。

锁闭驱动部分2除了电子锁闭器201、驱动电机202外还包括驱动机械构件。图2-4示出了本发明所述共享智能雨伞的锁闭驱动部分的机械结构示意图。该共享智能雨伞包括雨伞手柄4，雨伞手柄4设计为弯曲手柄，所述手柄电路部分1内置于该雨伞手柄4之内。雨伞手柄4的顶部固定连接有安装座5，所述电子锁闭器201设置在该安装座5之内。安装座5的内部还固定卡接有驱动电机202。驱动电机202的输出轴固定连接有转动支撑丝杆6，转动支撑丝杆6远离驱动电机202的一端通过轴承转动连接有伞头7，伞头7的底部铰接位于转动支撑丝杆6外部的若干根伞骨架8的顶端。伞骨架8的表面铺设有伞布9，伞布9的外表面设置有二维码扫描区10，并且光电部分3的LED发光部件也安装在伞布9的外表面之上。转动支撑丝杆6上螺纹套接有传动丝杆套11，传动丝杆套11的外周均匀铰接有若干根第一传动柱12，每根第一传动柱12在远离传动丝杆套11的一端均铰接有一个铰链13，并且每根第一传动柱12通过铰链13铰接有一根第二传动柱14，每根第二传动柱14与每根伞骨架8底端相铰接。在通过控制信号接口106收到由微处理器模块101输出的驱动控制信号后，驱动电机202根据该驱动控制信号执行正转或者反转；驱动电机202带动着转动支撑丝杆6进行转动；随着其正转或者反转，转动支撑丝杆6上的传动丝杆套11可以由于螺纹啮合作用而上、下移动，向上可以移动至接触伞头7，向下可以移动至紧邻安装座5的上方；随着传动丝杆套11向上移动，通过第一传动柱12、铰链13和第二传动柱14相配合展开而带动着伞骨架8撑起伞布9；相反，随着传动丝杆套11向下移动，通过第一传动柱12、铰链13和第二传动柱14相配合回缩而带动着伞骨架8收回伞布9。当传动丝杠套11在驱动电机202的驱动之下向下移动到安装座5上方之后，用户用手稍向下拉动该传动丝杠套11，使其进入安装座5上端的容纳腔，每当传动丝杆套11进入安装座5上端的容纳腔，则电子锁闭器201的电磁线圈201A切断，锁销201B在其自身弹性作用下弹出，卡入传动丝杆套11上的锁扣11A，从而锁闭共享智能雨伞，无法再次打开；锁闭后电子锁闭器201向微处理器模块101反馈已经锁闭的锁闭状态检测信号。当通过控制信号接口106收到由微处理器模块101输出的解锁控制信号之后，电子锁闭器201的电磁线圈201A接通，锁销201B在其电磁力作用下收回，脱出传动丝杆套11上的锁扣11A，从而解锁共享智能雨伞；该共享智能雨伞在解锁后可以再次由驱动控制信号的驱动而打开；并且电子锁闭器201向微处理器模块101反馈已经解锁的锁闭状态检测信号。

本发明的共享智能雨伞还设计了便于使其能够独立竖直放置的放置机械构件。如图5-6，本发明的共享智能雨伞在伞头7的上方固定安装了中空棒15。中空棒15的侧壁开设有滑口16，滑口16的内部贯穿设置有活动杆17。活动杆17露在中空棒15外部的部分上固定安装有滑块18。活动杆17另一端延伸至中空棒1的内部，并且通过螺钉17A固定连接有竖杆19；竖杆19延伸至中空棒15内部的顶端。在中空棒15内部靠近顶端处设置有隔离板20，隔离板20开设有贯穿口，竖杆19横截面的直径与隔离板20贯穿口的内径相同，因此竖杆19可贯穿该隔离板20并延伸至隔离板20以上。竖杆19在穿过隔离板20的一端固定连接有架板21，架板21上贯穿设置有第一活动轴22，且架板21底部设置有三个架脚23。每个架脚23顶端开设的通孔与第一活动轴22相适配，第一活动轴22依次贯穿三个架脚23的通孔。三个架脚23的中部均贯穿设置有第二活动轴24，且具有三个固定杆25，每个固定杆25铰接在相邻两个架脚21的第二活动轴24之间，且每个第二活动轴24均铰接有两个固定杆23。每个固定杆25包括两个支杆25A、25B，两个支杆之间通过螺杆26相铰接。在使用过程中，将共享智能雨伞竖直倒置，即伞头7朝下而雨伞手柄4朝上，然后沿着滑口16的走向推动滑块18，随着滑块18的上、下移动，带动竖杆19上、下移动。当向下移动时，在与竖杆19固定连接的架板21的推动下，三个架脚23从中空棒15中被推出，进而架脚23以及与之铰接的固定杆25撑开，形成三脚架结构，如图6所示，这样利用该三脚架结构的稳定支撑，就可以将共享智能雨伞竖直放置在平地之上。相应的，通过使滑块18向上移动，三个架脚23被回收至中空棒15以内，在回收的过程中也同时收折起来。当然，除了上述用手动来推动滑块18的驱动方式以外，也可以在中空棒15里面安装步进电机来取代滑块18和活动杆17来驱动竖杆19的上、下移动，并且通过微处理器模块控制步进电机。

除了上述使共享智能雨伞独立竖直放置在平地上的情形之外，在调节允许的情况下也可以利用其它方式来保持竖直放置该雨伞。例如，可以利用弯曲的雨伞手柄4将该智能雨伞竖直悬挂在栏杆之上。又例如，可以在伞布的外表面设置有塑料块，塑料块的正面固定连接有挂带，可以利用挂带将智能雨伞竖直悬挂在墙壁的挂钩上。

基于上述共享智能雨伞的电路和机械结构所达到的功能，图7示出了本发明应用系统的架构示意图。本发明的共享智能雨伞应用系统包括前端分布的共享智能雨伞S、后台服务器F以及用户手机P。

本发明的共享智能雨伞S可以由系统运营商海量投放在公共区域，例如地铁公交站点、商场、小区、学校、医院等。如前文所述，每把共享智能雨伞S通过所述物联网通信模块103接入物联网，从而与后台服务器F建立通信连接，并且每把共享智能雨伞S实时将自身的位置信息以及当前状态信息发送给后台服务器F。后台服务器F登记每把共享智能雨伞S的ID号码，并实时更新其位置信息以及当前状态信息。

当本系统的注册用户希望借用一把当前状态信息为可用状态的共享智能雨伞S，则用户使用用户手机P扫描该把共享智能雨伞S的二维码扫描区10，读取该二维码当中存储的该把雨伞的ID号码，并且用户手机P将携带该ID号码的借用请求发送至后台服务器F。二维码扫描区10的表面设置有透明防水层，这样可以避免雨水的冲刷而损坏和模糊二维码扫描区10，从而达到方便进行扫描的效果。后台服务器F接收并响应用户手机P发来的借用请求，针对该注册用户的账户登记借用起始时间以及被借用雨伞的ID号码；后台服务器F更新该共享智能雨伞S的当前状态信息为借用状态，然后向该共享智能雨伞S下达解锁允许指示信息。共享智能雨伞S的微处理器模块101通过物联网通信模块103从后台服务器F接收解锁允许指示信息，微处理器模块101响应该解锁允许指示信息而发出解锁控制信号，控制电子锁闭器201解锁传动丝杆套11；蜂鸣器模块105可以在微处理器模块101的控制下发出特定的声音提示，通知用户本雨伞已经解锁；用户进而可以通过按动操作按键107，触发微处理器模块101发出驱动控制信号，启动驱动电机202驱动传动丝杆套11向上移动从而撑开本雨伞。

在用户使用完共享智能雨伞并希望向本系统归还该雨伞时，用户可以再次按下该操作按键107，触发微处理器模块101发出驱动控制信号，由驱动电机202驱动传动丝杆套11向下移动至所述安装座5的上方，从而收回该雨伞；然后，用户手动将该传动丝杆套11下拉，使其一部分进入安装座5上端容纳腔，则容纳腔中的电子锁闭器201锁闭该传动丝杆套11，并且电子锁闭器201向微处理器模块101反馈已经锁闭的锁闭状态检测信号。微处理器模块101接收到电子锁闭器201反馈的已经锁闭的锁闭状态检测信号以后，经过预定的延时(例如3秒)，然后获得实时的姿态信息和位置信息；根据姿态信息判断该共享智能雨伞是否处于竖直放置状态，并根据位置信息判断该共享智能雨伞是否处于静止不动状态；若该共享智能雨伞处于竖直放置且静止的状态，则确定共享智能雨伞的当前状态信息为已归还状态(也即可用状态)。共享智能雨伞通过物联网通信模块103向后台服务器F发送该已归还状态的当前状态信息；后台服务器F接收并响应该共享智能雨伞S发来的表示已归还状态的当前状态信息，针对注册用户的账户登记借用结束时间，根据整个借用时长进行计费；同时后台服务器F将该共享智能雨伞S的当前状态信息由借用状态恢复为可用状态。如上面介绍的，在用户锁闭了智能雨伞之后，还进一步判断共享智能雨伞处于竖直放置且静止的状态，才将其当前状态信息更新为已归还状态。这样一是如果某个用户虽然锁闭了该雨伞，但是并没有真正将智能雨伞放置下来供他人使用，而是自己继续持有以备过后使用，这种情况下由于智能雨伞继续被该用户携带，一般未处于静止和竖直状态，因而并不能终止计费；用户只有真正将该智能雨伞竖直静止放置在某处，才能认为其归还了雨伞。另一方面的原因在于帮助用户遵守文明用伞规则，归还雨伞时要利用本发明提供的机械结构使其竖直站立，或者竖直悬挂在附近的栏杆挂钩等处，这样才认为归还了雨伞而终止计费；这就避免了用户归还时将本智能雨伞随意丢弃在地面上，因为如果将智能雨伞随意丢弃在地面上，一来容易绊倒行人而带来安全隐患，二来也会加剧智能雨伞本身的损坏几率，很容易被人踩坏或者磨损伞布。为了改进归还雨伞过程中的用户体验，所述微处理器模块101还根据当前状态信息控制所述光电部分3以及蜂鸣器模块105的发光和发声，给予用户必要提示。例如，用户锁闭了雨伞之后，则蜂鸣器模块105可发出特定模式的滴滴提示，且光电部分3发出特定模式的闪光，以提示用户接下来竖直放置好雨伞；在用户正确完成归还雨伞的操作之后，微处理器模块101确定当前状态信息为已归还状态，则控制蜂鸣器模块105和光电部分3给予另一种模式的滴滴提示和闪光，从而提示用户本雨伞已经成功归还。

如果用户并不希望归还雨伞，而只是暂时将雨伞合上，则可以按下操作按键107驱动传动丝杆套11向下移动至所述安装座5的上方，收回雨伞伞布，但是不将传动丝杆套11拉入安装座5，则电子锁闭器201并不锁闭传动丝杆套11。由于没有锁闭，用户可以随时通过操作按键107再次撑开雨伞，而并不需要重新执行扫码借用。

另外，如果微处理器模块101根据最近一定时间内实时获得的所述位置信息、姿态信息，确定共享智能雨伞持续处于位置移动或姿态变化中，但是并没有从后台服务器F获得解锁允许指示信息，也即有人在未办理扫码解锁的状态下拿走该共享智能雨伞，则微处理器模块101控制所述光电部分3以及蜂鸣器模块105持续发出蜂鸣报警以及闪烁报警，从而提示持有人办理扫码解锁，否则就会持续受到蜂鸣报警和闪烁的影响。如果微处理器模块101根据最近一定时间内实时获得的所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号，判定本智能雨伞处于静止且水平放置状态，并且没有从后台服务器F获得解锁允许指示信息，同时锁闭状态检测信号处于锁闭状态，则判定本雨伞处于卧倒状态，则控制光电部分3发出闪烁，提示行人注意避免绊倒。另外，对于判定处于已归还状态的可用雨伞，微处理器模块101可以控制所述光电部分3发出特定模式的闪烁，从而吸引需要借用的潜在用户的注意力。后台服务器F还可以向用户手机P推送被登记为可用状态的共享智能雨伞S的实时位置信息，从而供用户查询自身附近可供借用的智能雨伞位置。

综上所述，本发明提供了共享智能雨伞及其应用系统；该共享智能雨伞自身接入网络并连接后台服务器，并且可以在后台服务器的指令下自身锁闭和解锁，允许用户通过扫码登记的方式随时随地借用和归还，不需要借助伞柜、支架等集散设备；该雨伞设计了电子控制的锁闭、驱动机械机构以及独立竖直放置机械结构；该雨伞支持姿态检测和位置检测，并且在检测基础上进行应用场景模式识别，特别是针对归还智能雨伞的操作建立了姿态和位置方面的验证条件。本发明智能程度高，共享体验强，提升设施周转率，有利于抑制各种不允许的“借用”行为，保证良好文明的借用和归还规范，提升雨伞寿命，防止意外事故。

本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种共享智能雨伞，其特征在于，包括：手柄电路部分、锁闭驱动部分、光电部分、放置构件；所述手柄电路部分包括微处理器模块、定位模块、物联网通信模块、姿态传感模块、蜂鸣器模块、控制信号接口以及操作按键；锁闭驱动部分包括电子锁闭器、驱动电机以及驱动机械构件；所述光电部分为LED发光部件；所述放置构件用于使共享智能雨伞以竖直方向放置；所述定位模块、物联网通信模块、姿态传感模块、蜂鸣器模块和操作按键分别连接所述微处理器模块；所述微处理器模块通过所述控制信号接口分别连接所述电子锁闭器、驱动电机以及光电部分；其中：

所述定位模块用于定位共享智能雨伞的位置信息；

所述姿态传感模块用于检测获得共享智能雨伞产生的姿态信息；

所述物联网通信模块用于基于物联网通信协议将共享智能雨伞接入物联网，实现与后台服务器的无线数据收发；

所述蜂鸣器模块从所述微处理器模块获得发声控制信号，从而在微处理器模块的控制下进行发声报警；

所述微处理器模块通过所述控制信号接口输出解锁控制信号至所述电子锁闭器，输出驱动控制信号至所述驱动电机，以及输出发光控制信号至光电部分；所述微处理器模块还通过控制信号接口获得由电子锁闭器提供的锁闭状态检测信号；

所述微处理器模块获得所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号，进而根据所述位置信息、姿态信息以及锁闭状态检测信号，确定共享智能雨伞的当前状态信息；通过物联网通信模块向后台服务器发送所述位置信息以及当前状态信息，并且通过物联网通信模块从后台服务器接收解锁允许指示信息；根据该解锁允许指示信息向所述电子锁闭器输出解锁控制信号；并且，还根据当前状态信息，向所述光电部分以及蜂鸣器模块分别输出所述发光控制信号和发声控制信号；在操作按键的触发下，将驱动控制信号输出至驱动电机；

所述电子锁闭器用于锁闭所述驱动机械构件，被锁闭后所述驱动机械构件不能带动共享智能雨伞的伞布撑开；并且，所述电子锁闭器根据所述解锁控制信号解锁该驱动机械构件；

所述驱动电机根据所述驱动控制信号，为被解锁后的所述驱动机械构件提供驱动力，使所述驱动机械构件带动共享智能雨伞的伞布撑开或者收回。

2.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述微处理器模块从电子锁闭器获得驱动机械构件已经锁闭的锁闭状态检测信号后，等待预定的延时后获得实时的姿态信息和位置信息；并且微处理器模块根据姿态信息判断该共享智能雨伞是否处于竖直放置状态，并根据位置信息判断该共享智能雨伞是否处于静止不动状态；若该共享智能雨伞处于竖直放置且静止的状态，则微处理器模块确定共享智能雨伞的当前状态信息为已归还状态；所述微处理器模块通过物联网通信模块向后台服务器发送表示该已归还状态的当前状态信息。

3.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述驱动机械构件包括：安装座、转动支撑丝杆、传动丝杆套、伞头、伞骨架、第一传动柱、铰链、第二传动柱；所述安装座固定连接于雨伞手柄顶部；安装座内部上端具有容纳腔，所述电子锁闭器设置在该容纳腔内；安装座的内部还固定卡接有驱动电机；驱动电机的输出轴固定连接有转动支撑丝杆，转动支撑丝杆远离驱动电机的一端通过轴承转动连接有伞头；伞头的底部铰接若干根伞骨架的顶端，伞骨架的表面铺设有伞布；转动支撑丝杆上螺纹套接有传动丝杆套，传动丝杆套的外周均匀铰接有若干根第一传动柱；每根第一传动柱在远离传动丝杆套的一端均铰接有一个铰链，并且每根第一传动柱通过铰链铰接有一根第二传动柱，每根第二传动柱与每根伞骨架底端相铰接；所述驱动电机带动转动支撑丝杆进行正转或者反转，转动支撑丝杆上的传动丝杆套随之上、下移动，向上可以移动至接触伞头，向下可以移动至安装座的上方；随着传动丝杆套向上移动，通过第一传动柱、铰链和第二传动柱而带动着伞骨架撑起伞布；随着传动丝杆套向下移动，通过第一传动柱、铰链和第二传动柱而带动着伞骨架收回伞布。

4.根据权利要求3所述的共享智能雨伞，其特征在于，当传动丝杠套移动到安装座上方之后，通过外力向下拉动该传动丝杠套使其进入安装座上端的所述容纳腔；所述电子锁闭器自动锁闭进入安装座容纳腔的传动丝杆套；收到由微处理器模块输出的解锁控制信号之后，所述电子锁闭器解锁所述传动丝杆套。

5.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述放置构件包括在伞头的上方固定安装的中空棒；所述中空棒内具有上、下移动的竖杆；所述竖杆的上端固定连接架板，所述架板通过第一活动轴铰接三个架脚，相邻的架脚之间铰接固定杆；竖直倒置所述共享智能雨伞后，利用所述竖杆推动所述架板，将所述三个架脚从中空棒中推出，进而三个架脚以及与之铰接的固定杆撑开，形成三脚架结构，从而支撑所述共享智能雨伞独立竖直放置。

6.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述微处理器模块根据最近一定时间以内实时获得的所述位置信息和姿态信息，确定共享智能雨伞持续处于位置移动或姿态变化中，并且确定并没有从后台服务器获得解锁允许指示信息的情况下，通过所述发光控制信号和发声控制信号控制所述光电部分以及蜂鸣器模块持续发出蜂鸣报警以及闪烁报警。

7.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述微处理器模块根据最近一定时间以内实时获得的所述位置信息和姿态信息以及锁闭状态检测信号，判定共享智能雨伞处于静止且水平放置状态，并且没有从后台服务器获得解锁允许指示信息，锁闭状态检测信号处于锁闭状态的情况下，通过所述发光控制信号控制光电部分发出闪烁。

8.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述物联网通信模块基于NB-IoT协议作为通信协议。

9.根据权利要求1所述的共享智能雨伞，其特征在于，所述伞布的外表面设置有二维码扫描区，二维码扫描区的表面设置有透明防水层。

10.一种基于物联网实现共享智能雨伞的应用系统，其特征在于，包括上述任意一项权利要求涉及的共享智能雨伞，还包括后台服务器以及用户手机；其中，

共享智能雨伞接入物联网，与后台服务器建立通信连接，并且将自身的位置信息以及当前状态信息发送给后台服务器；

用户手机获得可用状态的共享智能雨伞的ID号码，将携带该ID号码的借用请求发送至后台服务器；

后台服务器登记每把共享智能雨伞的ID号码，并实时更新其位置信息以及当前状态信息；并且根据用户手机发来的借用请求，更新该借用请求携带的ID号码对应的共享智能雨伞的当前状态信息为借用状态，然后向该共享智能雨伞下达解锁允许指示信息；

所述后台服务器还从共享智能雨伞接收表示已归还状态的当前状态信息，将该共享智能雨伞的当前状态信息由借用状态恢复为可用状态。