CN204990378U - 城市公共自行车多功能智能管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了城市公共自行车多功能智能管理系统，包括上位机和多个下位机，每个所述下位机分别装载在每辆自行车上，所述下位机与所述上位机进行协议通信并将采集到的自行车的实况数据上传至所述上位机。下位机包括定位模块、主控模块、按键模块、串口扩展模块、GPRS模块以及电源模块，其中串口扩展模块、按键模块以及电源模块分别与主控模块相连，定位模块、GPRS模块通过串口扩展模块与主控模块相连。本实用新型能够实现车辆查找、空位查询、损坏报修、车辆定位、车辆管理、信息登记等功能，也为城市公共自行车的维修与分布规划提供详细的数据支持。

Description

城市公共自行车多功能智能管理系统

技术领域

本实用新型属于公共自行车管理技术领域。

背景技术

由于公共自行车租赁符合“低碳减排、绿色出行”的理念，而且方便了市民的出行，同时也降低了交通成本，因此在越来越多的城市得到了推广，但是目前的城市自行车租赁管理系统在功能性及便利性上有着以下缺陷：

1、在早晚用车和还车高峰期，服务网点易出现“还时满车，借时空桩”的现象，市民用户无法知晓哪里有的借、何处可以还，耗费大量时间精力才能借到或还好自行车。

2、现有的城市自行车管理系统存在着修车难、维护难的缺点。自行车在使用过程中爆胎、脱链、发出噪音、刹车失灵等损坏现象经常发生，但城市公共自行车管理系统无法对损坏车辆进行自动识别，只能通过维修人员人工“扫车”才可了解当前辖区内公共自行车的损坏状况。这种维护模式容易造成维护工作的停滞，严重影响城市自行车系统的正常运作。

3、目前的公共自行车服务网点的规划与布局并未达到最优方案，而网点布局的优化需要大量详细精确的可靠数据支持。

因此，迫切需要进一步完善城市公共自行车智能管理系统，提升公共自行车服务系统的信息化水平，改善城市公共自行车出行的便利性，为广大市民创造畅通、连续、安全、便捷的自行车出行环境。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种使公共自行车的借取和维护管理更方便的城市公共自行车多功能智能管理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

城市公共自行车多功能智能管理系统，包括上位机和多个下位机，每个所述下位机分别装载在每辆自行车上，所述下位机与所述上位机进行协议通信并将采集到的自行车的实况数据上传至所述上位机。

所述下位机包括：

用于实现下位机的信息采集以及在上位机与下位机之间的信息传输与交互的主控模块；

与所述主控模块相连，用于实现串口扩展的串口扩展模块；

与所述串口扩展模块相连，用于采集自行车定位数据的定位模块；

与所述串口扩展模块相连，用于传送下位机实况数据至上位机的GPRS模块；

与所述主控模块相连，用于键入报修数据的按键模块；

与所述主控模块相连的电源模块，所述电源模块由太阳能充电板、锂电池充电模块及5V锂聚合物组成。

所述主控模块采用HT66FU5044LQF芯片。

所述定位模块采用UM220-IIIN模块和MAX3232EUE+芯片。

所述GPRS模块采用SIM900A模块。

所述串口扩展模块采用GM8125异步串口扩展芯片。

采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：

1、本系统可以监控公共自行的实况状态。系统内每一辆公共自行车的ID、定位数据、报修情况将被记录在数据库内。用户在发现车辆有损坏情况时，可按下该车下位机的报修按钮，系统将自动将其标记为待修车辆。维修人员可查看辖区内待修车辆的实况信息，用户借车可以通过手机APP对被借车辆进行扫码绑定，扫描自行车上的二维码后，用户的信息将与该这辆绑定。

2、用户可查询当前各服务点的可用车辆、可还车位的实况信息，以供用户选择最为合适的服务点进行借车和还车服务，而系统也会为用户推荐最优的参考目标网点并提供导航功能，使用户迅速的找到最满意的服务网点。

3、模块耗能低，采用环保无污染且可持续发展的充电方案，同时主控芯片具有省电模式、主要模块耗能低，具有较大性能优势。

4、系统可记录早晚借车高峰和还车高峰辖区内各服务网点的静态数据和已借车辆的流动数据，并生成辖区内城市公共自行车的静态网点实况图和动态车辆流动图，从而为政府决策部门提供详细准确的信息，为决策机关对城市公共自行车服务规划的优化升级提供科学、详细、精确、可靠的数据支持。

附图说明

图1为本实用新型的系统总体示意图；

图2为下位机的模块框架图；

图3为主控模块的电路原理图；

图4为串口扩展模块的硬件接口电路；

图5为串口扩展模块的地址线定义图；

图6为定位模块的电路原理图；

图7为GPRS模块的电路原理图；

图8为键盘模块的电路原理图；

图9为工作原理图；

图10为下位机的程序流程图

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1所示，城市公共自行车多功能智能管理系统包括上位机和多个下位机，每个下位机分别装载在每辆自行车上，下位机与上位机之间进行协议通信并将采集到的自行车的实况数据上传至上位机。

如图2所示，下位机包括定位模块、主控模块、按键模块、串口扩展模块、GPRS模块以及电源模块，其中串口扩展模块、按键模块以及电源模块分别与主控模块相连，定位模块、GPRS模块通过串口扩展模块与主控模块相连，GPRS模块通过网络与云端数据服务中心进行数据传输。

如图3所示的主控模块的示意图，主控模块用于通过串口扩展模块连接并控制定位模块和GPRS模块，以此实现下位机的信息采集及上位机与下位机之间的信息传输与交互。主控模块包括HT66FU5044LQFP芯片，HT66FU5044LQFP芯片的8脚和9脚连接键盘模块，HT66FU5044LQFP芯片的19脚通过VCC端连接电源模块，HT66FU5044LQFP芯片的40、39脚通过RXD、TXD端连接串口扩展模块。

如图4所示串口扩展模块的硬件接口电路，串口扩展模块采用GM8125异步串口扩展芯片实现串口扩展，其中GM8125芯片的母串口RXD0、TXD0端连接主控模块，串口子通道2的RXD2、TXD2端连接定位模块，串口子通道1的RXD1、TXD1端连接GPRS模块。

串口扩展模块的扩展模式分为单通道工作模式和多通道工作模式，本实用新型采用单通道模式进行串口扩展，即可以指定一个子串口和母串口以相同的波特率单一的工作；将GM8125芯片的模式控制引脚MS置高电平，地址线定义图如图5所示，主控模块的PE0～PE7端分别与GM8125芯片引脚连接，PE端的输出值将影响串口扩展模块通道的开闭，当PE输出值为0x11时，串口子通道1的RXD1与TXD1都被打开，当PE输出值为0x22时，串口子通道2的RXD2与TXD2都被打开。

如图6所示的定位模块原理图，定位模块包括UM220-IIIN模块和MAX3232EUE+芯片，UM220-IIIN模块的20脚、21脚分别通过TXD2端、RXD2端与MAX3232EUE+芯片的10脚、9脚相连，UM220-IIIN模块的11脚一方面通过电感L1、电容C1、C2接地，另一方面连接接口J1，接口J1用于连接GPS天线；MAX3232EUE+芯片的7脚和8脚通过电阻R1、R2连接接口J2，接口J2用于连接PC，UM220-IIIN模块的TXD2端、RXD2端连接串口扩展模块的串口子通道2。

其中UM220-IIIN是采用低功耗GNSSSoC芯片—HumbirdTM的北斗/GPS双系统定位模块，是目前市场上尺寸最小的北斗/GPS模块，具有集成度高、功耗低的特点，定位精度可达3～5m，通过使用UM220-IIIN模块达到自行车下位机定位信息采集的目的。UM220-IIIN模块的默认输出信息为NMEA-0183协议格式，默认输出GGA(定位信息)、GLL(地理定位信息)、GSA(卫星信息)、GSV(可见卫星信息)等多条数据。通过调整CFGMSG命令可将模块默认输出数据设置为仅输出GGA(定位信息)，即可完成对目标自行车下位机的定位数据采集。UM220-IIIN模块提供1个输出脉宽和极性可调的1PPS信号，其串口2为主串口，支持数据传输、固件升级功能，输入/输出信号类型为LVTTL电平。默认波特率为9600bps，最高可设为115200bps，串口波特率可调。

如图7所示，GPRS模块采用SIM900A模块实现数据传输的目的，SIM900A模块的30脚～34脚分别通过SIMVCC、SIMDATA、SIMCLK、SIMRST、SIMVPP端连接SIM卡接口J1，SIM900A模块的16脚通过SIM＿RST端连接J3接口,J3接口的TXD1、RXD1端连接串口扩展模块的串口子通道1，SIM900A模块的60脚通过RF端连接RF天线接口J5，接口J5用于连接天线。

SIM900A模块是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用SMT封装，基于STE的单芯片案，采用ARM926EJ-S架构,性能强大。当模块插入SIM卡且供电时，模块将开始根据接收到的AT指令进行相应的工作。在本实用新型中SIM900A的主要功能是利用TCP/IP协议完成GPRS通信，将下位机采集到的实况数据上传至指定服务器中。通过发送以下AT指令给SIM900A模块即可完成对移动台类别、连接方式、接入点、附着GPRS业务的设置，设置好本地TCP连接端口，并发送连接目标服务器IP的指令，当SIM900A返回CONNECTOK即表明已成功连接服务器。

如图8所示的键盘模块原理图，键盘模块由两个独立键盘Key1、Key2组成，分别用于实现按键报修和报修复位功能。两个独立键盘通过两个外部中断INT0和INT1连接主控模块的HT66FU5044LQFP芯片，在未按下报修键和复位键时，INT0与INT1连接高电平，将主控模块的HT66FU5044LQFP芯片的外部中断设置为下降沿触发，则当按下任意一个按键时，对应的端口产生一个低电平，触发对应的外部中断，即可达到按键报修、报修复位的目的。

如图9所示的工作原理图，装载下位机的自行车的卫星定位信号传输给定位模块的UM220-IIIN模块后，UM220-IIIN模块将通过串口把输出定位信息给HT66FU5044LQFP单片机，HT66FU5044LQFP单片机将按照Json的数据交换格式对定位数据、按键报修信息和报修复位信息进行整合，由SIM900A模块通过GPRS网络传送输出信号至服务器。

本实用新型下位机的程序流程图如图10所示，当下位机供电工作时，主控模块的HT66FU5044LQFP单片机将进行初始化，设置串口波特率为4800bps后将开启串口扩展模块的串口子通道1，由于处于单通道扩展模式，串口子通道1的RXD1与TXD1也以4800bps与GPRS模块的SIM900A模块进行串口通讯。主控模块将发送一系列的AT指令，使SIM900A模块与目标服务器进行TCP连接，当SIM900A模块返回CONNECTOK给母串口，则完成SIM900A模块初始化。串口扩展模块的串口子通道2的RXD2与TXD2紧接着被开启，主控模块将以4800bps的波特率与定位模块的UM220-IIIN模块进行串口通讯。当定位数据被接收完整时，系统将根据外部中断INT0和INT1的使用情况，将保修信息与定位数据进行整合和格式转换，开启串口子通道1再将转换后的数据发送至TCP服务器即完成了数据的一次采集与传输。

电源模块由太阳能充电板、锂电池充电模块及5V锂聚合物组成，各模块安装在盒体内，盒体的外部包含按键模块、太阳能充电板、北斗定位天线，整个下位机占位空间较小，可方便的安装在公共自行车上。经过下位机的GPRS数据传输、服务器的数据处理及交互,本实用新型还提供一款手机APP，能够实现车辆查找、空位查询、损坏报修、车辆定位、车辆管理、信息登记等功能，方便用户通过手机APP进行余车查询、余位查询、扫码借车、扫码还车等操作，也为城市公共自行车的维修与分布规划提供详细的数据支持。

比如用户可使用手机APP登陆客户端，页面上会显示当前服务点的服务点名称、可用自行车数量、空车位、离用户的距离等，用户可根据自身的实际需求以及推荐服务点选择最为合适的服务点，通过客户端的导航功能前往服务点。

用户可以通过手机APP对被借车辆进行扫码借车，手机扫描自行车上的二维码后，用户的信息将与该这辆绑定在一起，当用户的借车时间超过规定期限，用户需对其行为进行负责。

而且还可以通过本系统监控城市公共自行的实况状态，系统内每一辆公共自行车的ID、定位数据、报修情况将被记录在数据库内。用户在发现车辆有损坏情况时，可按下该车下位机的报修按钮，系统将自动将其标记为待修车辆。

维修人员可使用手机APP登陆客户端查看辖区内待修车辆的实况信息。辖区内各服务点待修车辆的数目及定位数据将实时显示在维修人员的客户端之中，而系统也将为维修人员提供导航服务，方便维修人员前往指定地点进行自行车的维护。

当自行车管理系统有自行车外借时，借车记录将被显示在管理员的客户端内，点击其中一条当前的借车记录将跳转至该车辆的定位追踪界面，系统将记录早晚借车高峰和还车高峰辖区内各服务网点的静态数据，并将记录辖区内已借车辆的流动数据，以此生成辖区内城市公共自行车的静态网点实况图和动态车辆流动图。这些数据将为政府决策部门提供详细准确的信息，为决策机关对城市公共自行车服务规划的优化升级提供科学、详细、精确、可靠的数据支持。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.城市公共自行车多功能智能管理系统，其特征在于：包括上位机和多个下位机，每个所述下位机分别装载在每辆自行车上，所述下位机与所述上位机进行协议通信并将采集到的自行车的实况数据上传至所述上位机。

2.根据权利要求1所述的城市公共自行车多功能智能管理系统，其特征在于：所述下位机包括

用于实现下位机的信息采集以及在上位机与下位机之间的信息传输与交互的主控模块；

与所述主控模块相连，用于实现串口扩展的串口扩展模块；

与所述串口扩展模块相连，用于采集自行车定位数据的定位模块；

与所述串口扩展模块相连，用于传送下位机实况数据至上位机的GPRS模块；

与所述主控模块相连，用于键入报修数据的按键模块；

与所述主控模块相连的电源模块，所述电源模块由太阳能充电板、锂电池充电模块及5V锂聚合物组成。

3.根据权利要求2所述的城市公共自行车多功能智能管理系统，其特征在于：所述主控模块采用HT66FU5044LQF芯片。

4.根据权利要求2所述的城市公共自行车多功能智能管理系统，其特征在于：所述定位模块采用UM220-IIIN模块和MAX3232EUE+芯片。

5.根据权利要求2所述的城市公共自行车多功能智能管理系统，其特征在于：所述GPRS模块采用SIM900A模块。

6.根据权利要求2所述的城市公共自行车多功能智能管理系统，其特征在于：所述串口扩展模块采用GM8125异步串口扩展芯片。