[發(fā)明專利]一種基于GSM網(wǎng)的電動自行車共享系統(tǒng)

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• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107393181A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張金木
• 申請（專利權(quán)）人: 福州臺江區(qū)超人電子有限公司
• 主分類號: G07F17/00
• 分類號: G07F17/00;H04W4/00;H04W4/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于GSM網(wǎng)的電動自行車共享系統(tǒng),共享電動自行車采用密碼開鎖，其特征是，無需安裝手機APP，密碼由總站和各共享電動自行車自動按統(tǒng)一規(guī)則生成，生成規(guī)則對外保密，密碼設(shè)置使用期限，密碼期限分短期的1天期和2天期、4天期及非短期的15天期和30天期，期限到后短期的除1天期外每2天有一期限到期，均生成4天期密碼，15天期和30天期用于個人用戶，到期均生成30天期限密碼，上述未到期的期限減2天或15天，租車時即可保持為2天期、4天期及15天期限和30天期限，密碼數(shù)量不足時再作補充；短期期限用于義務自行車巡邏隊、單位集體用車、街頭廣告宣傳隊用車及集體旅游用車等等，用戶登記租賃后即集中結(jié)賬，使用密碼開鎖無需手機無需安裝APP，就近收集共享電動自行車，用完在自行車停放區(qū)鎖車登記后走人即可，還可隨時隨地繼續(xù)使用直到密碼到期自動失效；各種期限密碼由總站出售，各共享電動自行車提供服務，出售時個人用戶需交定金，密碼使用時由被使用的共享電動自行車記錄使用情況，使用情況數(shù)據(jù)由共享電動自行車傳遞經(jīng)充電登記控制器和通信站向總站控制器匯總，個人用戶幾天內(nèi)結(jié)算；用戶可以登陸總站控制器的網(wǎng)址查詢用單情況；密碼期限到時密碼自動作廢，總站控制器通過通信網(wǎng)絡(luò)查詢用戶用車情況；密碼由6位十進制數(shù)構(gòu)成，期限到時將每一位十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)作不規(guī)則循環(huán)左移或右移一位，即每個循環(huán)移位次數(shù)不等，移位后的ACSⅡ碼字符0—F分別對應一個固定的十進制隨機數(shù)，這樣，總站控制器和各電動車控制器就能始終保持密碼一樣，用戶輸入購買的密碼即可開鎖無需通信；通信站利用GSM網(wǎng)采用手機短信收發(fā)方式與總站控制器通信；信息的傳輸由短消息服務中心(SMSC)進行中繼，GSM的短信息業(yè)務SMS它不用撥號即可建立連接，把要發(fā)的信息加上信宿數(shù)據(jù)發(fā)送到短信息服務中心，經(jīng)短信服務中心完成存儲后再發(fā)送給最終的信宿；

通信站利用單片機對GSM模塊進行控制,以SMS短信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程無線傳輸,單片機的串行口與GSM模塊直接相聯(lián),完成對GSM模塊的初始化,實現(xiàn)短信息的收發(fā)功能；單片機的另一個串行口與藍牙模塊通信，通信數(shù)據(jù)保存在非易失存儲器中；通信站的GSM模塊采用芯片TC35i，單片機采用STC12C5A60S2，單片機通過向GSM模塊發(fā)送一系列AT指令,完成對GSM模塊的初始化和短信息收發(fā)；

SMS的收發(fā)采用TEXT模式；TEXT模式是基于ASCII碼的一種結(jié)構(gòu)模式；單片機接收到的字符串直接用表格方式查表轉(zhuǎn)換成命令碼和數(shù)據(jù)或反之將其轉(zhuǎn)換成ASCII碼發(fā)送；

共享電動自行車安裝有智能限速器和數(shù)字式車速計，并具備腳踏功能，最高時速小于20公里；在共享電動自行車停放區(qū)設(shè)置通信站或安裝電動自行車的充電登記控制器或紅外登記裝置；充電登記控制器包含藍牙模塊，單片機的串行口與藍牙模塊直接相聯(lián)；通信站中包含GSM模塊和充電登記控制器，共享電動自行車中裝有電動車控制器和智能限速器，電動車控制器包含單片機、非易失存儲器、紅外收發(fā)裝置、藍牙模塊和鍵盤，紅外收發(fā)裝置接于單片機的I/O口，單片機的串行口與藍牙模塊直接相聯(lián)；紅外收發(fā)裝置中包含由紅外發(fā)射管和紅外接收管及透鏡構(gòu)成的紅外收發(fā)探頭；單片機的I/O口分別與共享電動自行車的電門鎖和固定于前輪架的馬蹄鎖連接；非共享電動自行車使用的機械式電門鎖不用，改由繼電器及其驅(qū)動電路構(gòu)成，其開關(guān)信號由單片機經(jīng)I/O口提供，當用戶用車時電動車控制器獲得開鎖指令后向電門鎖發(fā)送開鎖信號，串聯(lián)于蓄電池供電電路的繼電器常開觸頭閉合，共享電動自行車的不同狀態(tài)由轉(zhuǎn)換開關(guān)控制；電動車控制器還同時將開鎖信號發(fā)送給馬蹄鎖，馬蹄鎖由常見的開鎖電機和開鎖機構(gòu)組成，由電動車控制器開鎖后就可以手動拉開車鎖；

共享電動自行車中智能限速器是由電動車控制器通過單片機控制脈寬調(diào)制電路的輸出，從而改變功率管輸出功率，并根據(jù)數(shù)字式車速計的測量數(shù)據(jù)和車速設(shè)定值改變最高時速；根據(jù)出行的登記站點道路擁擠情況在設(shè)定時間內(nèi)最高時速被限定在10至15公里，當生手騎行或道路擁擠出現(xiàn)騎行速度變化大時，最高時速被限定在8至12公里；共享電動自行車的電池組安裝鉑熱電阻，由電動車控制器通過A/D轉(zhuǎn)換器測量電池組環(huán)境溫度，當溫度超過25℃時開啟風扇降溫，當溫度超過50℃時報警并降低電池組輸出功率；

在鬧市區(qū)的主干道路邊的自行車停放區(qū)設(shè)置通信站或充電登記控制器，一個充電登記控制器包括一個或多個充電樁，充電樁的充電控制器裝有熱敏電阻測溫裝置，并具有防水和充滿斷電功能，超過25℃時開啟風扇降溫保護，當共享電動自行車接入充電樁后，延時10分鐘開始充電并由LED顯示充電狀態(tài)；共享電動自行車停放時，用戶依其車上電量表，選擇停放于充電樁位置或緊靠充電樁順序排列的停放位置，如果電量表顯示需要充電時不去充電不予結(jié)賬并被扣款懲罰，去充電獎勵；每個充電樁均安裝紅外收發(fā)裝置，由充電登記控制器輪巡掃描安裝于充電樁的紅外收發(fā)裝置對接入充電樁的共享電動自行車編號登記；此后由接于充電樁的共享電動自行車對停靠在充電樁旁邊的共享電動自行車開始依序作紅外接力編號登記，隨意停放則無法登記無法結(jié)賬；共享電動自行車的紅外收發(fā)裝置設(shè)置定位用紅外收發(fā)探頭和接力用紅外收發(fā)探頭；共享電動自行車的紅外收發(fā)探頭除與充電樁對射外，還裝于車把的后視鏡架頂部或另裝一個用于標識或裝飾的立桿頂部的接力用紅外收發(fā)探頭，接力用紅外收發(fā)探頭具有統(tǒng)一安裝高度和位置向電動自行車左右對射，相應作左或右標記，其發(fā)射的信號不被其它自行車所阻擋；

每日充電登記控制器作為主設(shè)備安裝在充電樁上的紅外線收發(fā)裝置起動后的設(shè)定時間內(nèi)，共享電動自行車依次接入充電樁登記或進入充電樁旁邊依序停放作接力編號登記，所述接力編號登記是指由充電樁登記的共享電動自行車的接力用紅外收發(fā)探頭對存放于充電樁旁邊的共享電動自行車開始登記，登記后的共享電動自行車再以成功登記時接力用紅外收發(fā)探頭的左或右接收，向右或左的未登記共享電動自行車進行編號登記，并傳遞登記和編號信息，直到最后無法對下一輛登記和編號或到設(shè)定時間，最后一輛被成功登記和編號的共享電動自行車標記為接力車從休眠狀態(tài)被喚醒接入主設(shè)備中藍牙模塊控制的微微網(wǎng)，并將通過接力傳遞的所有已登記和編號的共享電動自行車信息無線發(fā)送至主設(shè)備，發(fā)送后接力車藍牙模塊進入休眠模式完成接力編號登記，成為第一批登記和編號的共享電動自行車，此后由充電登記控制器對共享電動自行車編號進行接力登記和編號；接力登記和編號過程：先對已進入充電登記控制器中藍牙信號覆蓋區(qū)并鎖車后未登記的共享電動自行車被喚醒接入微微網(wǎng)，由充電登記控制器對微微網(wǎng)內(nèi)每輛共享電動自行車依序分配“新編號”，用于紅外接力登記，分配新編號后的共享電動自行車藍牙模塊即置于休眠狀態(tài)，接著，充電登記控制器對包括充電樁登記和編號的已登記和編號的共享電動自行車以其編號為地址實現(xiàn)充電登記控制器與共享電動自行車藍牙模塊串口通信的登記信息交換，并且充電登記控制器將所有新編號發(fā)送給除充電樁登記和編號外所有已登記和編號的共享電動自行車，然后從接力車開始依新編號為地址對新編號共享電動自行車依序掃描應答后作紅外接力登記；所述紅外接力登記是指經(jīng)紅外登記后的共享電動自行車再以成功登記時接力用紅外收發(fā)探頭的左或右接收，向右或左的未登記共享電動自行車作掃描應答登記，并傳遞登記和編號信息，最后一輛被接力登記的共享電動自行車標記為新的接力車接替原接力車，并從休眠狀態(tài)被喚醒接入微微網(wǎng)，再將本次所有新登記和編號的共享電動自行車信息無線發(fā)送至充電登記控制器，發(fā)送后接力車藍牙模塊進入休眠模式完成紅外接力登記；此后第二批及以后各批重復上述接力登記和編號，如此周而復始不斷更新登記信息；對無法完成登記和編號的新編號共享電動自行車，其新編號做標記成為“待登序號”記錄其用戶信息；所述登記和編號是指共享電動自行車的車號與編號的一一對應；各共享電動自行車成功登記后其LED燈每隔一定時間閃亮一次綠色；

除此而外，停放的共享電動自行車當被管理人員整理移動位置后，需要對充電登記控制器藍牙信號覆蓋范圍內(nèi)未登記共享電動自行車進行登記，充電登記控制器采取經(jīng)接力登記和編號設(shè)定的幾個批數(shù)的間隔后，將所述登記和編號擴展到待登序號；擴展登記和編號：除充電樁登記和編號外先按編號順序打開已登記的一個編號共享電動自行車的紅外收發(fā)裝置，對停放區(qū)內(nèi)共享電動自行車依新編號和待登序號為地址，依序掃描應答后作紅外接力登記，完成后進入下一個已登記的編號操作，直至所有已登記的編號均操作完成；在擴展登記和編號中每個已登記編號的紅外接力登記中最后被成功登記的共享電動自行車，作為新的接力車取消原接力車進行接力登記和編號；

共享電動自行車和充電登記控制器進行信息交換時，通信站的充電登記控制器接收各共享電動自行車的登記信息，其它充電登記控制器與各共享電動自行車將各自收集到的登記信息進行信息互換；登記信息包含設(shè)定時間段內(nèi)收集到的各充電登記控制器所登記的共享電動自行車的車號及其設(shè)備狀況、使用模式、用戶類型及電話號碼、登記時間和充電登記控制器編碼；共享電動自行車將登記信息發(fā)送給充電登記控制器后即將該登記信息刪除，各充電登記控制器刪除重復的登記信息并整理后由共享電動自行車傳遞，經(jīng)通信站向總站控制器匯總；

在非鬧市區(qū)的自行車停放區(qū)，每日第一輛共享電動自行車與安裝于道路邊的紅外登記裝置開始進行接力編號登記，設(shè)定時間后第一輛被登記的共享電動自行車設(shè)置成主設(shè)備，按上述方法進行接力登記和編號以及擴展登記和編號，不同主設(shè)備其編號作不同的標識，當所述設(shè)置為主設(shè)備的共享電動自行車開鎖騎走時，將登記和編號信息傳送給紅外登記裝置并重新設(shè)置為從設(shè)備，下一輛與安裝于道路邊的紅外收發(fā)裝置登記和編號的共享電動自行車，接收紅外收發(fā)裝置的登記和編號信息后，設(shè)置為主設(shè)備繼續(xù)接力登記和編號，當共享電動自行車電量不足時其信息通過電動自行車傳遞至總站處理，還可以使用腳踏板當作單車騎行到目的地給予獎勵；

在學校或居民小區(qū)所有大門口設(shè)置相同編號的登記控制器，由其藍牙模塊微微網(wǎng)自動對出入共享電動自行車登記，用登記次數(shù)的奇偶數(shù)表示出入，奇數(shù)為入偶數(shù)為出，入時共享電動自行車將登記信息傳送給登記控制器，出時登記控制器將登記信息傳送給共享電動自行車；或采取在居民小區(qū)內(nèi)部或其它隱蔽場所的自行車停放區(qū)安裝探頭；

共享單車用戶分成VIP用戶和臨時用戶；VIP用戶經(jīng)管理部門實名登記后使用鍵盤開鎖，適合更廣泛消費群，總站控制器匯總VIP用戶用車費用累計結(jié)賬，短信通知，VIP用戶可以登陸總站計算機的網(wǎng)絡(luò)端口獲得用車費用詳細信息；共享單車騎行到達目的地后都要停放到附近的單車停放區(qū)并進行鎖車登記結(jié)算，不經(jīng)登記鎖車不予結(jié)算；

共享電動自行車系統(tǒng)采取用戶協(xié)力共管方法；每輛共享電動自行車的車牌標有該車的車牌號和總站控制器電話號碼，臨時用戶用手機撥打總站控制器電話號碼末尾加車牌號，總站控制器收到車牌號，并通過短信向手機發(fā)送專用開鎖密碼，臨時用戶即可輸入密碼，電動車控制器對未登記車或故障車即開鎖，這時臨時用戶即可手動拉開車鎖使用，電動車控制器開始計時限定騎行時間，到達目的地登記后關(guān)鎖，電動車控制器將專用開鎖密碼的用車信息傳遞至通信站由總站累計記錄，總站控制器累計使用時間給予獎勵，向臨時用戶發(fā)送領(lǐng)取獎勵短信；共享電動自行車裝有由幾個不同的安裝狀態(tài)的水銀開關(guān)組成的水銀開關(guān)組，如果臨時用戶不是騎行而是搬運到達登記目的地登記，電動車控制器根據(jù)自身設(shè)備故障檢測和水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律判定共享電動自行車是否損壞或騎行，實行對該電話號碼臨時用戶的獎勵；偷車和搬車時關(guān)鎖不登記水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化激烈，共享電動自行車各種形式的運動狀態(tài)下的水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律由實驗得出，如遇偷車電動車控制器將信息傳遞至總站控制器報警備案，總站控制器或派巡邏車向案發(fā)地周邊幾個充電登記控制器發(fā)出協(xié)查請求，查獲案發(fā)車運動軌跡，幾個周邊充電登記控制器分時與案發(fā)車通信，根據(jù)接收到的藍牙信號強度定位，再由巡邏車綜合評估案發(fā)車位置，進一步依案發(fā)車運動軌跡和接收到的案發(fā)車藍牙信號強度定位，最后向案發(fā)車經(jīng)藍牙信號發(fā)出開啟報警聲指令，案發(fā)車發(fā)出報警聲，巡邏車人員根據(jù)報警聲找到案發(fā)車。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于GSM網(wǎng)的電動自行車共享系統(tǒng),其特征在于包括:

通信站﹙A﹚、充電登記控制器、紅外登記裝置和共享電動自行車的電動車控制器(B)，通信站﹙A﹚中裝有GSM模塊﹙2﹚和充電登記控制器；充電登記控制器包含微控制器﹙4﹚、非易失存儲器﹙5﹚、紅外收發(fā)裝置﹙6﹚、藍牙模塊﹙3﹚和充電控制器﹙14﹚，；接收的數(shù)據(jù)通過串口通信傳輸，將數(shù)據(jù)保存在非易失存儲器﹙5﹚中；

電動車控制器(B)由單片機﹙8﹚、非易失存儲器﹙9﹚、共享電動自行車的紅外收發(fā)裝置設(shè)置定位用紅外收發(fā)探頭﹙7﹚和接力用紅外收發(fā)探頭﹙10﹚、藍牙模塊﹙12﹚、鍵盤﹙11﹚和蓄電池充電電路﹙13﹚構(gòu)成；

通信站﹙A﹚中的GSM模塊﹙2﹚采用芯片TC35i，微控制器﹙4﹚向GSM模塊﹙2﹚發(fā)送一系列AT指令,通過GSM網(wǎng)﹙1﹚和總站控制器進行短信息收發(fā)。