CN108166864A - 强制定位停放智能锁装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，包括智能锁具模块、射频识别模块和控制模块。其中，智能锁具模块通过环形锁梁，用于锁定或解锁自行车的车轮；射频识别模块，用于阻止开启状态的智能锁具在非停放位置给自行车的车轮上锁；控制模块，用于控制智能锁具是否允许启闭、系统计费以及防止锁具误动作。本发明结构简单，通过射频识别模块和智能锁具的配合，形成新型智能车锁，只有在指定地点停放共享单车时，才能上锁并停止计费，以养成人们的文明习惯，有效解决共享单车乱停放造成影响社会秩序等问题。

Description

强制定位停放智能锁装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种传感器技术的电子智能锁装置。

背景技术

共享单车已成为一种新型交通工具，主要是通过智能车锁来实现自行车租赁业务，用户通过手机扫码或输入密码等方式后即可开锁使用，共享单车具有让短途出行更加便捷、缓解交通拥堵现象、带活实体经济、低碳环保等优势，在全国甚至全球各大城市中广泛应用。

现有共享单车的智能车锁的基本原理大同小异。智能车锁在锁定状态时，锁具中的压簧处于放松状态，将卡栓顶在环形锁梁的卡口中，让环形锁梁不能移动，车轮被锁定；当手机扫码或输入密码等方式，给智能车锁输入解锁指令后，使变速马达开始工作，经过传动机构将卡栓拉离卡口，使得环形锁梁被拉簧迅速拉回，将车轮解锁让用户可以骑行，当用户用完需要上锁时，只需手工拉动环形锁梁把，即可将环形锁梁穿过车轮到达锁定位置，环形锁梁上的卡口刚好对着卡栓，卡栓被压簧顶入卡口中，车又回到锁定状态。

上述智能车锁主要缺陷是用户可以随意上锁停车，导致共享单车占用人行道、公交站台等公共区域的现象十分普遍，严重影响市容、妨碍市民正常的交通出行。目前，共享单车的乱停放已经成为影响社会秩序亟待解决的问题。

中国专利CN107476679公布了一种电控自行车锁，包括电机、驱动轴、插销等构成的锁紧装置在合锁后，插销进入锁杆缺口，通过车锁锁紧自行车，主要缺点是可以随意给自行车上锁停车，导致自行车可以随意停放。

中国专利CN107481514公布了一种共享单车电子围栏方法，包括服务器、单车和电子桩，共享单车进入电子桩设定的围栏范围时或当电子桩识别该单车身份并被服务器获取后，服务器通过GPS的定位信号才会反馈锁车执行信号，否则无法上锁，其主要缺点是电子围栏施工时需占用大量用地，代价高，且容易受到天气（如云雾）变化和周边（如树木、建筑物）遮挡等因素的影响，导致电子围栏的定位精度不够准确甚至无法定位；另外，可供人们方便停放单车的位置，大部分都在人行道上，也只能允许一部分单车的长度停放，一般呈长方形，电子围栏只能呈圆形限位，不适用于人行道上定位，所以至今未能得到广泛推广使用。

上述智能车锁主要缺陷是用户可以随意上锁停车，导致共享单车占用人行道、公交站台等公共区域的现象十分普遍，严重影响市容、妨碍市民正常的交通出行。部分采用电子围栏措施的共享单车，还是无法有效解决乱停放的问题。因此，共享单车的乱停放已经成为影响社会秩序亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，是通过电子、机械和控制相结合的技术手段及其实现方法来解决共享单车的乱停放问题，共享单车及其智能车锁只有在规定的停放位置，其车上的接收探头接收到停放位置的无源发射器的信号后，才解除对环形锁梁的束缚，允许手动上锁并停止计费，在非规定的停放位置，均无法实现上锁和停止计费。

本发明的具体实施方案是：一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，包括锁体外壳、智能锁具模块、射频识别模块和控制模块；其中，所述锁体外壳用于安装锁具和将锁具固定于车架上，所述智能锁具模块，用于锁定或解锁自行车的车轮；所述射频识别模块，用于阻止开启状态的智能锁具在非停放位置给自行车的车轮上锁；所述控制模块，用于控制智能锁具是否允许启闭、系统计费以及防止锁具误动作。

进一步的，所述智能锁具模块在一般智能锁基础上，增设限制关闭锁卡栓、闭锁变速马达、曲柄、压簧、限制关闭锁卡口、行程开关，所述限制关闭锁卡口位于环形锁梁上。

进一步的，所述限制关闭锁卡栓的活动受控于闭锁变速马达和压簧，所述闭锁变速马达由射频识别模块、计费电路通过单片机分别控制其转动，由行程开关控制其停止转动，所述行程开关只有在曲柄转动180度后才起作用，所述曲柄边缘对称分布着两个突出凸点，用于触动行程开关。

进一步的，所述单片机是在计费电路开始计费时，所述的限制关闭锁卡口随着环形锁梁被拉簧拉回，与此同时所述单片机控制闭锁电机驱动模块，使闭锁变速马达开始转动，解除曲柄对限制关闭锁卡栓在上止点的束缚，限制关闭锁卡栓被压簧顶入限制关闭锁卡口，环形锁梁不能活动。

进一步的，所述的射频识别模块设在接收探头内，并固定在自行车的停放支撑脚上，所述接收探头与智能锁具电路连接，所述停放地面位置设有无源发射器。

进一步的，所述的接收探头接收到停放地面位置无源发射器信号后，使闭锁变速马达开始转动，曲柄将限制关闭锁卡栓拉离限制关闭锁卡口，运动到上止点时触碰到行程开关，闭锁变速马达停止转动，限制关闭锁卡栓被束缚在上止点位置，环形锁梁可以活动，可以手动上锁，并停止计费。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

在使用完共享单车后，不允许随地停放上锁，共享单车必须在指定设有无源发射器的停车地面位置上，当单车停放支撑脚上的接收探头接收到无源发射器的信号后，智能锁具才能解除对环形锁梁的束缚，允许手动上锁，并停止计费，以养成人们的文明习惯，有效解决共享单车乱停放问题，同时相比于电子围栏技术更节省空间、不用电源、更易实施、成本更低，不受天气、周边环境的影响，易于广泛推广。

附图说明

图1为本发明在闭锁状态示意图，其中，图（a）为智能锁具模块和控制模块，（b）为射频识别模块及地面无源发射器的安置与限制停放方式。

图2本发明在开锁状态示意图。

图3为本发明控制模块示意图。

图4为本发明所述限制关闭锁组件结构示意图。

图5为本发明射频识别模块的接收探头结构示意图。

图6为本发明停放位置无源发射器固定方式示意图。

图7为本发明在地面停车位排列方式示意图。

图1~图7中，1锁体外壳、1-1闭锁变速马达、1-2行程开关、1-3曲柄、1-3-1突出凸点1、1-3-2突出凸点2、1-3-3偏心轴、1-4限制关闭锁卡栓、1-4-1偏心轴上止点限位卡板、1-4-2偏心轴下止点限位卡板、1-4-3卡栓、1-4-4压簧支杆、1-5压簧、1-6闭锁卡口；2-1环形锁梁、2-2拉簧、2-3压簧、2-4行程开关1、2-5开锁变速马达、2-6行程开关2、2-7开锁卡栓、2-8开锁卡口；3控制模块、 3-1单片机、3-2RFID模块、3-3计费电路、3-4密码键盘、3-5手机扫码电路、3-6开锁变速马达驱动模块、3-7闭锁变速马达驱动模块；4无源发射器模块、4-1地面、4-2无源发射器、4-3自攻螺钉、4-4金属固定框；5、接收探头模块、5-1接收探头、5-2接收探头固定孔、5-3固定螺钉孔、5-4接收探头引线孔；6自行车车轮；7自行车停放支撑脚。

具体实施方式

下面结合附图和具体实现方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明在闭锁状态示意图，其中，图1（a）为智能锁具模块和控制模块，所述曲柄1-3上的偏心轴1-3-3与偏心轴旁的突出凸点1-3-2，位于距行程开关1-2最远处，将限制闭锁卡栓1-4顶在上止点。图1（b）为接收探头与地面无源发射器感应及固定方式。

图2用于表示本发明处于开锁状态，所述的限制关闭锁卡栓1-4被压簧1-5顶入限制关闭锁卡口1-6，环形锁梁2-1不能转动，曲柄1-3上偏心轴1-3-3与偏心轴旁的突出凸点1-3-2，位于距行程开关1-2最近处。当用户使用完车辆，将车停放在指定位置时，所述的接收探头模块5，刚好靠近指定停放位置上的无源发射器模块4上，发出驱动指令通过单片机3-1、闭锁变速马达驱动模块3-7，驱动闭锁变速马达1-1开始转动，当曲柄1-3转过180度后，曲柄1-3上的另一个突出凸点1-3-1刚好顶到行程开关1-2，闭锁变速马达1-1停止转动，限制关闭锁卡栓1-4停在上止点，限制关闭锁卡栓1-4脱离环形锁梁2-1上的限制关闭锁卡口1-6，用户此时才可以手动关闭环形锁梁，并停止计费（上锁后又呈现图1（a）状态）。当有用户再次使用单车时，用户扫码或输入密码开锁，环形锁梁2-1被拉簧2-2拉回，同时生成的开始计费信号再次使闭锁变速马达1-1开始转动，曲柄1-3转过180度后，曲柄圆盘边缘突出凸点1-3-2触动行程开关1-2，闭锁变速马达1-1停止转动，卡栓1-4被压簧顶入闭锁卡口1-6里，再次回到图2的开锁状态。

图3用于表示本发明电控制模块。计费电路3-3，一路分别连接着RFID模块3-2和接收探头5-1上，另一路分别与密码键盘3-4和手机扫码电路3-5连接；单片机3-1，一路分别与计费电路3-3连接，另一路分别与开锁变速马达驱动模块3-6、开锁变速马达2-5和闭锁变速马达驱动模块3-7、闭锁变速马达1-1连接，无源发射器4-2设置在固定停放位置的地面上。

图4用于表示本发明所述限制关闭锁组件结构示意图。图4（a）为限制关闭锁组件结构；图4（b）用于表示本发明曲柄的示意图，所述的曲柄1-3上有偏心轴1-3-3，在曲柄圆盘边缘有两个突出凸点1-3-1和1-3-2，两突出凸点1-3-1和1-3-2对称分布，一个突出凸点1-3-2位于偏心轴1-3-3旁边，另一个突出凸点1-3-1在曲柄圆盘上与其相差180度处；图（c）用于表示本发明所述限制关闭锁卡栓的示意图。

图5为本发明接收探头示意图，其中接收探头5-1外壳，采用硬塑料注塑，RFID模块3-2与接收天线3-3，全装在接收器探头5-1外壳内；接收探头固定孔5-2，用于套在单车停放支撑脚上，用螺钉在固定螺钉孔5-3处旋紧固定；接收探头5-1引线经过接收探头引线孔5-4最后与控制模块3连接。

图6用于表示本发明无源发射器安装在地面上构造示意图。无源发射器4-2放在无源发射器4塑胶壳内，并套入金属固定框4-1之中，再用4根自攻螺钉4-3固定在地面上。

图7用于表示使用本发明供共享单车停车的排列方式。

本发明的具体使用案例：当有用户使用单车时，用户扫码或输入密码开锁，环形锁梁2-1被拉簧2-2拉回，同时生成的开始计费信号再次使闭锁变速马达1-1开始转动，曲柄1-3转过180度后，曲柄圆盘边缘突出凸点1-3-2触动行程开关1-2，闭锁变速马达1-1停止转动，卡栓1-4被压簧顶入闭锁卡口1-6里，呈现图2的开锁状态，用户可以使用该单车。当用户使用完车辆，将车停放在指定位置时，所述的接收探头模块5，刚好靠近指定停放位置上的无源发射器模块4上，发出驱动指令通过单片机3-1、闭锁变速马达驱动模块3-7，驱动闭锁变速马达1-1开始转动，当曲柄1-3转过180度后，曲柄1-3上的另一个突出凸点1-3-1刚好顶到行程开关1-2，闭锁变速马达1-1停止转动，限制关闭锁卡栓1-4停在上止点，限制关闭锁卡栓1-4脱离环形锁梁2-1上的限制关闭锁卡口1-6，用户此时才可以手动关闭环形锁梁，并停止计费（上锁后呈现图1（a）状态）。

上述仅为本发明在共享单车的具体实施案例，但本发明的保护范围并不局限于此，凡是将本发明所采用的射频识别模块组件去控制启闭，如用于共享电动车、滑板车等共享产品需要指定位置停放、归还物件的控制方式，以及任何不经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施案例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，包括智能锁具模块、射频识别模块和控制模块；其中，所述智能锁具模块，用于锁定或解锁自行车的车轮；所述射频识别模块，用于阻止开启状态的智能锁具在非停放位置给自行车的车轮上锁；所述控制模块，用于控制智能锁具是否允许启闭、系统计费以及防止锁具误动作。

2.根据权利要求1所述的一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，所述智能锁具模块在一般智能锁基础上，增设限制关闭锁卡栓、闭锁变速马达、曲柄、压簧、限制关闭锁卡口、行程开关，所述限制关闭锁卡口位于环形锁梁上。

3.根据权利要求2所述的一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，所述限制关闭锁卡栓的活动受控于闭锁变速马达和压簧，所述闭锁变速马达由射频识别模块与控制模块产生的开始计费信号控制其运行，由行程开关控制其停止转动，所述行程开关只有在曲柄转动180度后才起作用，所述曲柄边缘对称分布着两个突出凸点，用于触动行程开关。

4.根据权利要求3所述的一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，所述控制模块开始计费信号产生后，所述的限制关闭锁卡口随着环形锁梁被拉簧拉回，与此同时所述的闭锁变速马达开始转动，解除曲柄对限制关闭锁卡栓在上止点的束缚，限制关闭锁卡栓被压簧顶入限制关闭锁卡口，环形锁梁不能活动。

5.根据权利要求1所述的一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，所述的射频识别模块是在自行车停放支撑脚上固定有接收探头，所述接收探头与智能锁具控制模块连接，所述停放位置设有无源发射器。

6.根据权利要求5所述的一种强制定位停放智能锁装置及其实现方法，其特征在于，所述的接收天线靠近停放位置的发射器时，在收到无源发射器信号后，使闭锁变速马达开始转动，曲柄将限制关闭锁卡栓拉离限制关闭锁卡口，运动到上止点时触碰到行程开关，闭锁变速马达停止转动，限制关闭锁卡栓被束缚在上止点位置，环形锁梁可以活动，才可以手动上锁，并停止计费。