KR20120084192A

KR20120084192A - 공영 자전거관리시스템

Info

Publication number: KR20120084192A
Application number: KR1020110005594A
Authority: KR
Inventors: 신민석
Original assignee: 신민석
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-07-27

Abstract

친환경 교통수단으로 자전거이용을 활성화하기 위해 직장단위 혹은 지역단위로 자전거를 공동으로 이용하기 위한 공영자전거 관리수단으로 IT융합 RFID 전자카드를 이용한 시스템입니다.
기존에 국내외 공공 공영자전거의 문제점을 보완하여 자전거를 공동으로 이용하기 위해 IT융합RFIC.Card를 공동이용자들한테 지급하고 자전거에는 Self.Lock -Card.Key.Unit을 고정부착한 상태에서 장소와 시간에 제한 없이 자전거지정 주차 및 거치대가 필요 없이 한 장의 카드로 다수의 공영자전거를 사용하며 이용조건과 예약타이머기능에 따라 포인트가 가감 산되어 이용비용과 장려 인센티브 포인트 데이터를 이용자의 RF.Card에 사용할 때마다 기록하여 기간별로 인센티브 포인트를 정산할 수 있으며 공영으로 이용 중인 자전거위치를 실시간으로 추적 확인관리 및 안내를 시민에게 인터넷과 스마트 폰으로 정보를 제공하여 최소한에 관리요원과 효율적으로 공영자전거를 사후관리 운영하는 시스템입니다.
셀프 록(도 1-21)을 자전거에 고정 기구로 Self. Lock -Card. Key. Unit을 부착하고 개인용 RFID.Card을 관리센터에서 발급한 상태에서 자전거에 부착된 셀프 록은 개인이 소지한 근접식 RFID-Card (도 1-7)에 의해 열림과 잠금이 작동되고 또한 사용이 종료시에 주행거리 마일리지 포인트가 RFID.Card에 누적합산 기록됩니다.
카드에 기록된 마일리지 포인트는 저 탄소배출권을 환산한 금액과 이용장려금을 별도로 정부 혹은 자치단체에서 지급할 때와 이용료 비용을 정산할 수 있는 포인트제도 정책 운영 시에 필수적 시스템입니다.
본 컨트롤 유닛 내의 주행 센서 충격. 가속도 센서가 내장되어 컨트롤러 메모리에 일정시간 기록되고 주행거리에 따른 누적 거리 마일리지 포인트는 자전거이용을 시작할 때와 종료할 때에 한하여 본체에 근접시켜Card에 Read/write 누적합산 기록됩니다. 또한, 유닛 내의 각종센서에 의해 주행상황에 따른 주행상황에 대한 데이터가 로그인 되어 자전거 블랙박스기능 메모리에 별도로 기록 보관됩니다.
Self.Lock-key 유닛에는 바퀴회전에 의한 자가 발전한 전원으로 원 보드 컴퓨터전원으로 사용되는 충전용 리튬이온 전지를 자가충전하고 스위치 한 개의 조작으로 예약 타이머 기능을 부과하여 4단계로 1시간부터 24시간까지 임의설정 가능하여 회원제 공용자전거에서 개인용 자가자전거처럼 불편 없이 연속하여 재사용하는 예약기능이 포함된 자전거용 Self.Lock.Card key 장치입니다.

Description

공영 자전거관리시스템 { The Public Society Bike Management System }

종전에 자전거이용방법은 일반적으로 개인들이 구입하여 집에 보관하며 유지관리를 소유자 본인들이 기름치고 조이고 닦으며 분실방지를 위하여 힘들게 관리하며 사용하였다. 본 공영자전거 이용관리방식은 기존에 개인적으로 소유한 자전거를 공영자전거관리단체에 기증하고 회원 RFID Card를 받고 자전거 관리를 전문업체가 대행하면서 정부 혹은 자치단체로부터 재정적 지원을 받아 공영자전거 이용자에게 양질에 서비스를 제공하는 시스템입니다.

또한, 그동안 국내외 일부 자전거관련단체에서 운영하는 공공 공영 공용 자전거에서 여러 문제 중에 도난 분실방지를 위해 잠금과 열림의 기계적 열쇠로 여러 가지를 사용하여 왔으며 그중 일반적으로 루프 식에 기계적 구조의 열쇠가 대다수로 이용하고 철 구조물 형식의 투박하고 취급시간이 많이 소요되는 다양한 기계적인 열쇠가 사용 되였습니다. 공공자전거 분야에서는 지정 거치 및 주차대에 고정으로 부척하는 기계적 기구 물과 전자회로를 부과한 특정장소에 국한된 조건으로 이용되고 이용요금 정산용으로 단순기능으로 전자 Card 열쇠가 이용 되였습니다.

본 RFID.Card-System은 주택 사무실 등 출입문과 대중교통카드로의 RFID 카드의 이용을 2,000년 이후 실용성 있게 저렴한 부품개발과 응용기술개발로 활발히 이용되고 있으며 이용에 따른 제어 컨트롤러가 필수적으로 소요되고 또한 Card 내의 데이터 사용영역에 따라 Read Only혹은 Write/Reader로 구분되며 RFID카드 Mifare(ISO 14443A)와 종류에 따라 사용주파수(128khz.13.56Mhz 914Mhz 등)와 데이터 포맷에 따라 다양한 사용영역과 User 사용 Card 메모리영역이 틀리게 이용되어 목적에 따라 사용되는 일반화된 RFID 응용기술이 실용화되어 있습니다.

자전거를 공용으로 이용하기 위한 운영제도상에서 입회등록한 특정회원에 한하여 자전거를 사용하도록 하는 열쇠기능이 부과된 회원증 혹은 면허증 카드를 발급하여 통상적으로 이용하게 됩니다.

이때 특정회원에 한하여 자전거에 부착된 잠금 록 장치를 열림과 닫힘을 자유롭게 하며 공용자전거사용에 따른 사용시간 비용 인센티브 정산기능과 핵심적인 재사용을 위한 예약 타이머기능이 없어 공용자전거사업에 걸림돌이 되었습니다. 본 기술은 IT융합 전자기술을 접목한 RFID.Card 공영자전거 운영기술입니다. 종전의 자전거용 Self. Lock은 통상적으로 자전거 바퀴부분에 기구적인 구조물로 고정부착하여 열쇠 키를 사용하는데 키의 구조가 간단하여 위변조 및 복사가 용이하고 루프 , 철 밴드 번호 키 등도 단순 열쇠 키 방식으로 신뢰성이 없어 자전거의 도난 분실이 빈번하며 예약 타이머기능이 없어 공영자전거에는 제한적으로 사용하였습니다.

본 RFID.Card 기술은 고유 일련번호와 특수 암호화 알고리즘으로 일반적인 출입통제 혹은 출퇴근관리 등 다양한 카드키의 기능으로 통상적으로 마이페어( Mifare ISO 14443A) 13.56MHz주파수 근접 식으로 기존에 대중교통카드와 일반 출입문 도어키 카드 등 다양하게 복합적으로 사용되는 일반기술입니다.

본 공영자전거 운영관리 기술에는 가입 특정회원들의 RF카드 한 장으로 수천 수만 개의 공영자전거의 열쇠기능과 함께 공영자전거운영관리 사업에 필수적인 사후관리와 공정하고 투명한 관리기능이 없어, 합리적인 관리를 못 하고 제한된 공공자전거사업으로 지방자치단체 등에서 이용이 제한적으로 일부 사용되었고 민간에 의한 관리는 직장단위 혹은 소규모단체에 형식적 운영에 한계가 있었습니다.

자치단체 혹은 직장단위에서 공공자전거를 운영하는데 필수적으로 회원제 RFID-Card을 이용하여 한 장의 카드로 여러 공용자전거 열쇠기능으로 이용하기 위한 수단과 이용기록사항을 개인 고유일련번호 RF.Card 에 기록이 필요하게 됩니다.

또한, 공영자전거이용에 따른 개인별 주행거리에 따라 저 탄소 배출권과 장려금을 추후 자치단체에서 정량적인 정확한 측정과 확인을 위하여 고유Card 번호별로 마일리지포인트 확인이 추가필요하고 또한 다른 여러 공영자전거를 반복적으로 사용 후에 합산 마일리지 포인트가 누적기록을 하여야 합니다. 또한, 핵심기술로 공영자전거라 하여도 개인자전거처럼 연속적 재사용을 위해 제3의 공용자전거 회원이 이용을 못 하도록 예약 타이머기능이 필요하고 다른 회원이 예약시간 동안은 사용하지 못함에 따른 기회비용 혹은 인센티브 마일리지 포인트는 가 감산 연산 되어 RFID.Card에 감산 포인트를 기록하여 많은 회원이 이용할 기회를 줄 수 있는 포인트에 대한 역 인센티브를 제공할 수 있는 기능이 필수입니다.

한편, Self.Lock.key 내부에는 블랙박스 기능이 있어 할인된 저렴한 자전거전용보험혜택을 볼 수 있고 마지막 사용자의 기본정보가 기록되어 공영자전거의 책임 있는 관리를 유도하게 되며 공용으로 이용에 따른 손상에 대한 책임에 필요한 조치를 확인할 수 있는 주행관리기록장치가 별도의 Self.Lock.key 메모리에 기록이 필요합니다.

상기의 필요한 문제와 같이 공영자전거운영에는 공공 공영자전거열쇠로써 개인별 사용기록과 정확한 포인트 관리와 공영자전거의 유지관리에 필요한 실시간 위치추적 관리가 필요합니다.

RFID.Card의 회원 공영자전거이용 고유 식별 ID번호를 2단계 인식방식으로 A1234-123456789 - 14단위 중 앞 코드 5단위의 마스터 공영자전거 식별코드 1단계 코드와 뒷번호 9단위로 구분하여 개인 고유번호로 식별 2단계 포맷을 규격화시켜 공영RF카드를 발행하여 사용하게 됩니다.

개인 RFID.Card로 자전거 사용시작과 마감 시에 카드의 개인 고유번호와 주행데이터를 카드와 호환 확인하고 추가하여 합산하여 재기록하게 합니다.

공영자전거사용에서 중요한 기능으로 일시적으로 사용을 안 하고 재사용을 위한 예약 시에는 예약타이머가 작동할 때는 마일리지 포인트는 감산처리 되도록 유닛 내의 CPU에서 연산처리하여 최종 사용종료 시에 재정산 기록하게 합니다.

공영자전거 사용기록에 따른 마일리지 포인트는 개인이 소지한 RFID.Card 에 누적된 것을 관리 기관에서 설치한 자전거주차장 주변에 관리등록용 키오스크에서 개인이 사용하는 RFID.Card를 등록에 따라 에너지관리공단 환경부 자치단체 등에서 저 탄소배출과 장려금으로 자전거이용 활성화 정책에 따라 추후 제공받게 됩니다. (예로 사용거리에 따라 월간 100km 이상일 때에 한하여 1만 원 상당에 대중교통카드에 충전을 받거나 학생들은 도서상품권 등으로 인센티브를 월정으로 받을 수 있는 정책 시행 시에 혜택을 볼 수 있게 됩니다.)

자전거주행에 따른 주행과 사고상황을 감지하기 위하여 Self. Lock. key 내에 각종센서를 내장시켜 RTC와 연계하여 데이터를 메모리에 기록보관하고 필요시에 데이터를 다운로드하여 사고 상황을 조사 분석할 수 있으며 공영자전거 사업에서 공동으로 사용하는 자전거를 자신의 자전거처럼 책임 있는 관리가 되도록 유도함과 광역으로 분산 운영되는 자전거의 실시간 위치추적 확인이 되어 이용률에 따라 재배치를 위한 자전거 시작과 종료할 때 Zig-B 무선 모듈에서 지정 주차대 주변 Zig-B 중계기와 RFID-Chip/Tag Reader에서 정보를 수집하여 통합센터에 관리되어 최종이용자별로 운행 기본사항 자료가 중앙관리 컴퓨터에 통계 및 기록 관리됩니다.

본 공공 공영 공용자전거에 Self.Lock-Card.key 장치는 기존에 일반적인 자전거에서 불편하게 별도로 소지하는 일반 열쇠형 잠금장치를 대체하는 간편하고 신뢰성 있는 전자 RFID.Card-key 장치로 개인용 자전거와 자치단체에서 운영하는 공공자전거에 필수적 장치로 자전거 전용거치 주차 대가 없이도 이용할 수 있고 개인용 자전거를 단체로 구성하여 회원제방식으로 공영으로 이용하는데 필수적인 예약타이머 기능이 있어 기존에 개인 자전거와 같이 불편 없이 공영으로 사용할 수 있습니다.

또한, 자전거이용 활성화를 위한 이용거리에 따른 마일리지 포인트를 부과하여 저 탄소 녹색환경 마일리지인센티브를 정량적으로 부정 없이 정확하게 확인하여 제공할 수 있어 녹색환경 교통운동에 전 세계적으로 요구되는 시스템입니다.

또한, 블랙박스기능이 포함되어 자전거보험에 가입할 때 본 보험료를 할인받을 수 있는 보험회사의 정책에 반영할 수 있습니다.

공영자전거는 공영으로 가입한 시민들 간에 자율적인 관리방법으로 유휴 중인 자원인 자전거의 이용률을 극대화하며 편도이용과 시간과 장소에 제한 없이 이용을 활성화 할 수 있습니다. 공영자전거의 수리 및 보관관리 등 운영에 제반 관리를 위탁한 관리단체는 정부지원 하에 사회사업 일자리 창출을 기할 수 있습니다.

본 장치를 활용하여 국내의 약 500만대 자전거 중 약 20% 약 100만대가 공용으로 운영할 때는 교통 혼잡 기회비용 2조 원 절감 자원절약(교통비)1조원절약 환경개선(저 탄소배출) 5,000억 원 유휴자전거 이용률 향상 500억 원 (후한 인심) 국민건강증진 삶과 질의 개선 의료 보험료 분담금 개선 일자리 고용 창출(전국 약 5만 명) 등 종합적으로 국가적인 경제파급효과 연간 약 5조 원 이상 효과가 예상됩니다.

도 1 은 본 발명에 따른 총체적인 시스템 구성도

공영자전거 운영관리시스템에서 기존에 일반적인 자전거에 추가하여 IT융합 전자유닛 RFID.Card-Lock.key을 고정 부착하고 RFID.Card -Lock.Key에서 사용시작 보톤 스위치(도 1-9)를 터치하면 본 컨트롤 유닛(도 1-15)이 스립모드 작동대기에서 작동이 시작되어 표시등(도 1-10)이 점등된 상태에서 개인이 소지한 RFID.Card(도 1-7)을 유닛 RFID.안테나부분(도1-8)에 근접시키면 RFID.Card 회원제등록 공영자전거식별 ID 번호와 개인 고유번호 읽어 들여 CPU컨트롤러 유닛에 기록보관과 동시에 Lock.key의 솔레노이드(도 1-20) 출력이 인가되어 Lock에 열림 레버가 눌림 스프링에서 열림 작동으로 됩니다. Lock.key의 담 힘 레버(도 1-11)는 자전거바퀴의 살 부분을 수평으로 저지하여 회전할 수 없도록 한 상태에서 컨트롤러 출력 열림 신호에 의해 전자마그네틱으로 해지 되어 열림으로 회전할 수 있게 되므로 운행이 가능합니다. 자전거 주행운영이 종료 시에는 다시 RFID.Card을 유닛에 근접시켜 주행한 시간과 거리에 비례하는 마일리지 포인트를 재연산하여 초기에 카드에 누적된 데이터와 재합산하여 마일리지 포인트를 RFID카드(도 1-7)에 재기록하게 됩니다.

이때 자전거를 일정시간 후에 재사용할 경우에는 유닛에 CPU 컨트롤러에 RTC(도 1-16)(Real-Time-Clock)예약설정스위치(도 1-9)로 한번 터치하면 1시간 두 번 터치에 3시간 3번 터치에 12시간 4번 터치에 24시간 동안은 제3자가 사용 못 하도록 예약기능이 되며 예약에 따른 표시등(도 1-10)이 간헐적으로 깜박거려 재 3자가 예약자전거를 구분되어 사용을 못 하고 일반적인 개인이 소유한 전용자전거처럼 사용을 할 수 있게 됩니다.

그 대신 예약시간에 따라 공영자전거에서는 마일리지 포인트가 예약시간에 따른 포인트가 감산 되어 마일리지 인센티브 장려금 등이 감산처리를 운영규정에 따라 자동처리가 되어 사용비용을 개인별로 추가부담도 할 수가 있게 됩니다. 자전거 바퀴에 일정간격으로 부착된 영구자석(도 1-2)에 의해 유도발전코일(도 1-3)에서 기전력을 발생하여 리튬 배터리(도 1-5)에 충전과 회전신호를 검출(도1-3)하여 메인 CPU컨트롤 신호로 인가되어 속도와 주행거리를 연산하고 한편 주행에 따른 가속도센서(도 1-32) 신호와 기울기 센서(도 1-33) 충격센서(도 1-34)를 동시 입력받아 일정시간 소켓트식 커넥터로 구성된 메모리(도 1-17)에 기록하여 자전거 블랙박스 기능으로 사고에 대비하여 오버랩으로 각각의 주행 센서 데이터를 삭제와 기록을 연속 반복적으로 소켓 메모리(도 1-17)에 기록합니다.

주제어 CPU 컨트롤러(도 1-35)와 연동한 블루투스 모듈(도 1-15)은 주행상황을 옵션으로 설치된 모니터링 표시장치(도 1- 26)로 자전거운전대에 탈부착 형으로 유 무선으로 연동하여 주행속도 주행시간 평균속도 최고속도 등이 표시되는 표시단말기(도 1-26)를 부착할 수 있으며 무선통신 블루투스 모듈(도 1-15)을 I/O 포트에 연동시켜 일반화되는 휴대 이동통신용 스마트 핸드폰에 공영자전거 전용 앱을 탑재시켜 주행정보와 주행에 따른 내비게이션을 포함한 마일리지 포인트 데이터를 기록관리가 되는 것입니다. 스마트 핸드폰 내의 자전거관리 전용 앱은 스마트 폰과 일반PC(도 1-30)가 USB 포트(도 1-28)로 연결되어 마일리지 인센티브 제공되는 인터넷 사이트에서 ASP Web Site (도 1-31)에 접속하여 등록 설정한 개인 계좌로 인센티브를 제공받을 수 있게 됩니다.( 추후 확장에 따라 대중교통카드 충전 등 )

추가적 GPS 모듈은 별도의 주행위치 기록을 개인용 자전거에서 주행기록 사항을 저장하기 위해 옵션으로 GPS 모듈을 추가할 수 있고 주행데이터 확장메모리(도 1-17)에 기록하여 개인용 자전거에서 여행 경로를 조회 확인도 하게 됩니다. Lock 유닛은 자전거 뒷바퀴 지지대 상부에 부착되어 후미 안전표시등과 같이 레이저 포인트 적색라인표시를 자전거 좌우 양쪽에서 앞뒤로 도로면에 스캐닝 방식으로 조사하여 차량과 보행자한테 레이저 적색 불빛으로 자전거주행에 따른 안전거리를 표시하는 안전가이드 적색표시등(도 1-36)으로 야간 안전 표시등으로 보행자와의 접촉사고 예방을 합니다.

본 유닛의 RFID-Chip 은 UHF 대역 915Mhz 주파수를 사용하여 자전거 주요통행로에서 RFID-Reader에 의해 10m내외 주변 통행 공영자전거의 고유번호를 검출하여 중앙관리센터의 관리서버 컴퓨터에 운영데이터로 활용됩니다.

또한, RFID.Card-Lock.key유닛에 무선 Zig-B 모듈은 자전거의 사용시작과 완료시점에는 자동으로 자전거 고유번호와 주행 일부 데이터를 발신하여 자전거의 주차 거치 된 분포를 거치대 지역별로 공영자전거 거치 현황을 중앙 집중 관리센터에서 실시간으로 확인되어 재 분산 배치는 운영에 효율을 올리게 됩니다.

도 1-1 -- 자전거 바퀴 2 -- 영구자석 3 -- 유도 코일 4 -- 외부전원
도 1-7 -- 개인용 RFID.Card 8 -- RFID-안테나 9 -- 스타트 터치스위치
도 1-14 -- RFID 모듈 15 -- ZIG-B/ IR모듈 16- RTC 17 --RAM
도 1-18 -- E2P ROM 19 -- Self Lock 20 -- Lock key/MG
도 1-22 -- 컨트롤 유닛 32 -- 충격센서 33 --기울기 센서 34 -- 가속도센서

Claims

공동으로 이용하는 공영자전거에 고정부착형 Self.Lock-Card.Key (도 1-21)을 부착하고 공동이용자 개인별로 전자키를 지급한 단계에서 RFID Card전자키에 의해 공영자전거이용에 따른 등록조건에 따른 1단계 마스터 고유 식별코드를 인식하고 2단계개인고유번호 유효기간과 시간에 따라 자전거의 Self.Lock-Card.Key 잠금과 열림이 RF.ID Card 전자키로 작동되는 단계와 3단계로 개인별 소지한 전자키(RF Card)에 공영자전거 주행거리 포인트 데이터가 사용할 때마다 누적 기록되는 개인카드 내 별도의 전용메모리 영역을 갖춘 RFID.Card를 구비한 공영자전거 시스템.
제(1) 항의 작동에 따른 Self.Lock-RFID.Card 컨트롤 유닛(도 1-35) 내에 충격센서(도 1-32) 가속도센서(도 1-33) 회전센서에 의해 주행 상황 데이터가 오버랩 형식으로 연속 반복적으로 일정시간 기록되는 별도의 블랙박스 기능의 메모리(도 1-17)를 포함하여 또한 최종이용자의 고유번호가 Lock.Key 유닛에 순차적으로 기록되고, 자전거의 운행사항을 내장된 메모리데이터를 분석할 수 있도록 보관되는 주행사항 메모리를 갖춘 Self.Lock-RFID.Card 컨트롤 유닛.
상기 (1) 항의 RFID.Card 에 의한 열쇠기능과 함께 RFID-R/W 모듈만은 절전형으로 순간만 작동하여 개인Card 고유번호와 누적데이터를 확인기록하고 자전거를 사용을 종료할 때 재사용을 위한 예약기능으로 1시간부터 24시간까지 임의 예약 타이머 기능을 터치 스위치로 부과하고 마일리지 포인트를 운영규정에 따라 가감 산 하여 카드 내의 포인트 데이터를 역산기록하는 RFID.Card.key 유닛장치
Self.Lock-RFID.Card 컨트롤 유닛에 RFID-Chip을 포함한 지그비 무선모듈(도 1-15)을 구비하고 공영자전거 주차 거치대 주변과 자전거 주요통행로에 RFID-Reader를 설치하여 자전거의 위치 추적을 하게 되며, 지그비 송신모듈은 자전거이용 시작과 종료 시에 고유번호 데이터가 자동 발신되는 Self.Lock-RFID.Card 컨트롤 유닛으로 주차 거치대 주변 지그비 수신중계기에서 다시 공영자전거 통합 중앙관리센터와 연동하여 공영자전거 이용시민들이 인터넷과 스마트 폰으로 공영자전거 주차 및 거치현황을 지역별 자전거주차장 현황을 실시간으로 확인할 수 있는 시스템.