GR20210100704A

GR20210100704A - Integrated automated bicycle rental system

Info

Publication number: GR20210100704A
Application number: GR20210100704A
Authority: GR
Inventors: Γεωργια Αϋφαντοπουλου; Γεωργιος Βουλγαρουδης
Original assignee: Εθνικο Κεντρο Ερευνας Και Τεχνολογικης Αναπτυξης,; Brainbox (Μπρεινμποξ) Πληροφορικη Ανωνυμη Εταιρεια,
Priority date: 2021-10-16
Filing date: 2021-10-16
Publication date: 2023-05-10

Abstract

The present invention relates to an integrated automated bicycle rental system supported by an integrated electronic service supporting the operation, management and use of shared bicycle systems, as well as by servers enabling the communication between all parts of a shared bicycle system (stations, bicycles, manager and end users). The main sub-systems of the integrated automated bicycle rental system are: a) database servers, b) administrator software, c) end-user software. The administrator software allows the administrator to have complete control over the system, make data-driven decisions, and operate proactively with the help of predictive models and appropriate optimization algorithms. The end-user software allows the users to obtain valuable static and dynamic information for the operation of the system, enables them to unlock bikes from the stations to start the rental and motivates them for more regular use of the system through properly designed play elements. The integrated automated bicycle rental system, through the integrated electronic service, optimizes and simplifies procedures for both the administrator and the users and contributes to the provision of upgraded bicycle sharing services.

Description

Ολοκληρωμένο αυτοματοποιημένο σύστημα μίσθωσης ποδηλάτων Complete automated bike rental system

Η παρούσα εφεύρεση αφορά ένα ολοκληρωμένο αυτοματοποιημένο σύστημα μίσθωσης ποδηλάτων, το οποίο υποστηρίζεται από μία ολοκληρωμένη ηλεκτρονική υπηρεσία που υποστηρίζει τη λειτουργία, τη διαχείριση καί τη χρήση συστημάτων κοινοχρήστων ποδηλάτων, καθώς επίσης από διακομιστές που καθιστούν εφικτή την επικοινωνία μεταξύ όλων των μερών ενός συστήματος κοινόχρηστων ποδηλάτων, δηλαδή τους σταθμούς, τα ποδήλατα, τον διαχειριστή καί τους τελικούς χρήστες. The present invention relates to an integrated automated bicycle rental system, which is supported by an integrated electronic service that supports the operation, management and use of shared bicycle systems, as well as servers that enable communication between all parts of a shared bicycle system , i.e. the stations, the bikes, the administrator and the end users.

Λογισμικά για τη διαχείριση κοινοχρήστων ποδηλάτων, εφαρμογές τελικών χρηστών, όπως καί λογισμικά για υποστήριξη χρηστών είναι γνωστά. Ωστόσο δεν υπάρχει ενιαία ηλεκτρονική υπηρεσία για τη λειτουργία, διαχείριση καί χρήση συστημάτων κοινοχρήστων ποδηλάτων, που να επιτρέπει την πλήρως αυτοματοποιημένη λειτουργία ενός συστήματος κοινόχρηστων ποδηλάτων. Επίσης, τα λογισμικά αυτά αρκούνται σε συμβατικές υπηρεσίες όπως είναι η εποπτεία του συστήματος, αλλά δεν ενσωματώνουν προηγμένες λειτουργίες, όπως είναι η προληπτική ανακατανομή ποδηλάτων, ο πληθοπορισμός καί η παιχνιδοποίηση. Επίσης, δεν μπορούν να συμπεριλάβουν πρόσθετη πληροφόρηση από αισθητήρες (π.χ. κίνησης ή CO2) ώστε να παρέχουν λειτουργίες δρομολόγησης από πράσινες διαδρομές ή αποφυγή ατυχημάτων. Software for managing shared bicycles, end-user applications, as well as software for user support are known. However, there is no single electronic service for the operation, management and use of shared bicycle systems, which allows the fully automated operation of a shared bicycle system. Also, these softwares are content with conventional services such as system monitoring, but do not incorporate advanced functions such as proactive bike reallocation, crowding and gamification. They also cannot include additional information from sensors (eg traffic or CO2) to provide green route routing or accident avoidance functions.

Η ολοκληρωμένη ηλεκτρονική υπηρεσία είναι σε θέση να συγκεντρώνει πληροφορίες από αισθητήρες καί από τους τελικούς χρήστες καί να τις επεξεργάζεται ώστε να βελτιστοποιεί διαδικασίες καί τελικά να προσφέρει αναβαθμισμένες υπηρεσίες. Πλεονέκτημα αυτής της ολοκληρωμένης ηλεκτρονικής υπηρεσίας είναι η συγκέντρωση καί σύνδεση όλων των δεδομένων, που επιτρέπει την εύκολη επεξεργασία καί αξιοποίηση τους καί κατ' επέκταση καθιστά εφικτή τη λειτουργία ενός ολοκληρωμένου αυτοματοποιημένου συστήματος μίσθωσης ποδηλάτων. The integrated electronic service is able to collect information from sensors and end users and process it to optimize processes and ultimately offer upgraded services. The advantage of this integrated electronic service is the collection and connection of all data, which allows for easy processing and utilization and, by extension, makes possible the operation of an integrated automated bicycle rental system.

Στο Σχήμα 1 φαίνονται όλα τα επιμέρους συστήματα του ολοκληρωμένου αυτοματοποιημένου συστήματος μίσθωσης ποδηλάτων, τα οποία καί εξυπηρετούνται μέσω της ολοκληρωμένης ηλεκτρονικής υπηρεσίας. Τα επιμέρους συστήματα είναι τα παρακάτω: Figure 1 shows all the individual systems of the integrated automated bicycle rental system, which are served through the integrated electronic service. The individual systems are the following:

• Ένας διακομιστής που λαμβάνει καί αποστέλλει δεδομένα από καί προς τους σταθμούς καί τα ποδήλατα. • A server that receives and sends data to and from stations and bikes.

• Οι σταθμοί που επικοινωνούν με τον διακομιστή καί επιτρέπουν το φυσικό κλείδωμα των ποδηλάτων, όπως καί την παραλαβή τους από τους τελικούς χρήστες. • The stations that communicate with the server and allow the physical locking of the bikes, as well as their receipt by the end users.

• Τα ποδήλατα που επικοινωνούν με τον διακομιστή για την αποστολή της θέσης τους, όπως καί την κατάστασή τους (σε χρήση, ανοίκιαστα, σε συντήρηση). • The bikes that communicate with the server to send their location, as well as their status (in use, rented, under maintenance).

• Ένα λογισμικό διαχειριστή που επιτρέπει στον διαχειριστή να έχει πλήρη εποπτεία του συστήματος, να λαμβάνει αποφάσεις που καθοδηγούνται από τα δεδομένα καί να λειτουργεί προληπτικά με τη βοήθεια μοντέλων πρόβλεψης καί κατάλληλων αλγορίθμων βελτιστοποίησης. • An administrator software that allows the administrator to have full system oversight, make data-driven decisions, and operate proactively with the help of predictive models and appropriate optimization algorithms.

• Ένα λογισμικό τελικού χρήστη που μέσω αυτού ο τελικός χρήστης λαμβάνει πολύτιμες στατικές (π.χ. θέσεις σταθμών) καί δυναμικές (π.χ. διαθέσιμα ποδήλατα καί ελεύθερες θέσεις σε κάθε σταθμό) πληροφορίες για τη λειτουργία του συστήματος, καθώς επίσης έχει τη δυνατότητα να ξεκλειδώνει ποδήλατα από τους σταθμούς για να εκκινεί την ενοικίασή του. • An end-user software through which the end-user receives valuable static (e.g. station locations) and dynamic (e.g. available bikes and free seats at each station) information about the operation of the system, as well as having the ability to unlock bikes from the stations to start his rental.

Όσον αφορά στο λογισμικό διαχειριστή, καινοτομία αποτελεί η συμπερίληψη εργαλείων ανάλυσης δεδομένων που αξιοποιούν αλγορίθμους μηχανικής μάθησης καί βελτιστοποίησης καί βασίζονται τόσο σε δεδομένα που προέρχονται από το ίδιο το σύστημα (π.χ. ιστορικό ενοικιάσεων), αλλά και από εξωτερικές πηγές (π.χ. ιστορικά δεδομένα καιρού και προβλέψεις καιρού). Συγκεκριμένα, μέσω των εργαλείων ανάλυσης δεδομένων ο διαχειριστής έχει τη δυνατότητα να λαμβάνει εύστοχες προβλέψεις για το πλήθος των ενοικιάσεων που θα εκκινήσουν ή θα τερματίσουν σε κάθε σταθμό, σε ένα οποιοδήποτε χρονικό διάστημα που θα επιλέξει εντός των πέντε επόμενων ημερών. Για την εξαγωγή των προβλέψεων αντλούνται σε πραγματικό χρόνο δεδομένα από SQL βάση δεδομένων και αναπτύσσεται αλγόριθμος μηχανικής μάθησης, με βελτιστοποιήσεις στις υπολογιστικά απαιτητικές διαδικασίες, ώστε να περιορίζεται σημαντικά ο χρόνος που απαιτείται για την εξαγωγή των προβλέψεων. Στο πλαίσιο των ίδιων εργαλείων ανάλυσης δεδομένων, αναπτύσσεται αλγόριθμος βελτιστοποίησης, που έχει ως στόχο τη διαμόρφωση στρατηγικών για τη βέλτιστη ανακατανομή των ποδηλάτων εντός της ημέρας έτσι ώστε να επιτυγχάνει εξισορρόπηση της ζήτησης και της προσφοράς με το ελάχιστο κόστος. Με τον όρο στρατηγική βέλτιστης ανακατανομής ποδηλάτων νοείται ο προγραμματισμός της διαδρομής που θα πρέπει να ακολουθήσει το όχημα που χρησιμοποιείται για την ανακατανομή των ποδηλάτων, καθώς επίσης ο προγραμματισμός του πλήθους των ποδηλάτων που θα πρέπει κατά τη συγκεκριμένη διαδρομή να παραδοθούν ή να συλλεχθούν από/σε κάθε σταθμό ποδηλάτων. Σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι ο συνδυασμός των αλγορίθμων μηχανικής μάθησης καιτων αλγορίθμων βελτιστοποίησης δίνουν τη δυνατότητα στον διαχειριστή να λειτουργεί προληπτικά, δηλαδή να ανακατανέμει τα ποδήλατα με βάση προβλέψεις της ζήτησης και όχι με βάση την ανάγκη που έχει ήδη δημιουργηθεί για ανακατανομή. As far as the manager software is concerned, innovation is the inclusion of data analysis tools that utilize machine learning and optimization algorithms and are based both on data coming from the system itself (e.g. rental history), but also from external sources (e.g. .historical weather data and weather forecasts). In particular, through the data analysis tools, the administrator has the possibility to receive accurate forecasts for the number of rentals that will start or end at each station, in any period of time that he chooses within the next five days. To extract the forecasts, data is drawn in real time from a SQL database and a machine learning algorithm is developed, with optimizations to the computationally demanding procedures, in order to significantly reduce the time required to extract the forecasts. In the framework of the same data analysis tools, an optimization algorithm is developed, which aims to formulate strategies for the optimal redistribution of bicycles within the day so as to achieve a balance of demand and supply with minimum cost. The term optimal bicycle redistribution strategy means the planning of the route that should be followed by the vehicle used to redistribute the bicycles, as well as the planning of the number of bicycles that should be delivered or collected from/to during the specific route every bike station. An important advantage is that the combination of machine learning algorithms and optimization algorithms enable the manager to operate proactively, i.e. to reallocate bikes based on demand forecasts and not based on the need already created for reallocation.

Αναφορικά με το λογισμικό τελικού χρήστη, καινοτομία αποτελεί η ενσωμάτωση στοιχείων παιχνιδοποίησης και πληθοπορισμού. Οι χρήστες μέσω των στοιχείων παιχνιδοποίησης παρακινούνται για τακτικότερη χρήση του συστήματος, μέσα από ευχάριστες διαδικασίες, όπως είναι η συλλογή πόντων και εμβλημάτων, καθώς επίσης η δημιουργία ομάδας και ο συναγωνισμός με άλλες ομάδες. Επίσης, οι χρήστες έχουν τη δυνατότητα να παρακολουθούν γραφήματα που παρουσιάζουν την πρόοδο της χρήσης του συστήματος που πραγματοποιούν και ενθαρρύνονται για τακτικότερη χρήση του συστήματος τόσο μέσω της επικοινωνίας τους με άλλα μέλη της ομάδας στην οποία έχουν ενταχθεί όσο και με κατάλληλες ειδοποιήσεις που λαμβάνουν. Η διαδραστική αλληλεπίδραση συστήματος κοινόχρηστων ποδηλάτων και χρηστών, ενισχύεται πέρα από τα στοιχεία παιχνιδοποίησης και από τα στοιχεία πληθοπορισμού που περιλαμβάνονται στο λογισμικό τελικού χρήστη, μέσω των οποίων επιδιώκεται η συγκέντρωση χρήσιμων δεδομένων, από τους χρήστες, τόσο για τις ποδηλατικές υποδομές της πόλης όσο και για το ίδιο το σύστημα. Όσον αφορά στις υποδομές της πόλης, το λογισμικό τελικού χρήστη δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να επισημάνει κάποιο πρόβλημα που εντόπισε κατά τη χρήση ποδηλάτου, αλλά και να αξιολογήσει σε μία κλίμακα 5 βαθμιδών τη διαδρομή που ακολούθησε. Όσον αφορά στη λειτουργία του ίδιου του συστήματος, μέσω της εφαρμογής δίνεται στους χρήστες η δυνατότητα να επισημάνουν ένα προβληματικό ποδήλατο που εντόπισαν, αναφέροντας και συγκεκριμένα το πρόβλημα. In terms of end-user software, innovation is the incorporation of gamification and crowdsourcing elements. The users through the gamification elements are motivated to use the system more regularly, through enjoyable processes, such as collecting points and badges, as well as creating a team and competing with other teams. Users are also able to monitor graphs showing the progress of their use of the system and are encouraged to use the system more regularly both through their communication with other members of the group they have joined and through appropriate notifications they receive. The interactive interaction of shared bike system and users is enhanced beyond the gamification and crowding elements included in the end-user software, through which it is sought to collect useful data, from the users, both for the cycling infrastructure of the city and for the system itself. As far as city infrastructure is concerned, the end-user software enables the user to highlight a problem he/she has detected while using a bicycle, but also to rate the route followed on a 5-point scale. As far as the operation of the system itself is concerned, through the application users are given the possibility to mark a problematic bicycle that they have identified, mentioning specifically the problem.

Claims

1. Software that gathers all the data and information concerning the individual systems. In particular, geographic location and condition information of bicycles is collected when available. Anonymous information is collected about user routes with geographic locations and timestamps. In addition, CO2 detection sensors, acceleration and movement sensors can be placed on the bike so that using the software it is possible to reroute through suitable green routes, avoid high traffic routes and warn the user to avoid a possible accident.

2. Software for end users of the system that makes use of gamification techniques, through which the mobilization of system use and the collection of useful data and crowdsourcing information are achieved, in the software of claim 1.

3. Manager software that processes historical and real-time data as well as weather forecasts and can estimate short-term demand at the station level

4. Manager software, as in claim 3, which takes as given the estimated short-term demand at the station level, as well as the locations of the stations and the real-time availability of bicycles therein, and outputs proactive bicycle reallocation strategies.