[發(fā)明專利]一種用戶共管的共享電動(dòng)自行車系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710622320.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN107390579A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金木
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州臺(tái)江區(qū)超人電子有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G07F17/00;G06Q50/30;G06K17/00;H04W4/00;H04W4/04;H04W4/14;H04W64/00;H04L29/08
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1.一種用戶共管的共享電動(dòng)自行車系統(tǒng),共享電動(dòng)自行車采用掃碼鎖，手機(jī)APP進(jìn)入共享電動(dòng)自行車“立即使用”界面，對(duì)準(zhǔn)共享電動(dòng)自行車二維碼掃碼后，手機(jī)通過藍(lán)牙發(fā)出開鎖指令，用戶即可手動(dòng)開鎖，手機(jī)APP開始計(jì)時(shí)，其特征是，當(dāng)用戶到達(dá)目的地鎖車到位需要登記，鎖車開關(guān)動(dòng)作記錄車鎖狀態(tài)，用戶即可依計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)賬；共享電動(dòng)自行車停放登記后，通過共享電動(dòng)自行車傳遞登記信息，再由通信站通信網(wǎng)絡(luò)傳送至總站控制器；

通信站利用GSM網(wǎng)采用手機(jī)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(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼，GSM的短信息業(yè)務(wù)SMS它不用撥號(hào)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(wù)中心，經(jīng)短信服務(wù)中心完成存儲(chǔ)后再發(fā)送給最終的信宿；

通信站利用單片機(jī)對(duì)GSM模塊進(jìn)行控制,以SMS短信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線傳輸,單片機(jī)的串行口與GSM模塊直接相聯(lián),完成對(duì)GSM模塊的初始化,實(shí)現(xiàn)短信息的收發(fā)功能；單片機(jī)的另一個(gè)串行口與藍(lán)牙模塊通信，通信數(shù)據(jù)保存在非易失存儲(chǔ)器中；通信站的GSM模塊采用芯片TC35i，單片機(jī)采用STC12C5A60S2，單片機(jī)通過向GSM模塊發(fā)送一系列AT指令,完成對(duì)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(jī)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(dòng)自行車安裝有智能限速器和數(shù)字式車速計(jì)，并具備腳踏功能，在共享電動(dòng)自行車停放區(qū)設(shè)置通信站或安裝電動(dòng)自行車的充電登記控制器或射頻通信站或紅外登記裝置；充電登記控制器包含藍(lán)牙模塊，單片機(jī)的串行口與藍(lán)牙模塊直接相聯(lián)；通信站中裝有GSM模塊和充電登記控制器，共享電動(dòng)自行車中裝有電動(dòng)車控制器和智能限速器，電動(dòng)車控制器裝有藍(lán)牙模塊和GSM模塊，紅外收發(fā)裝置接于單片機(jī)的I/O口，單片機(jī)的兩個(gè)串行口分別與GSM模塊和藍(lán)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(jī)的I/O口分別與共享電動(dòng)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(dòng)自行車使用的機(jī)械式電門鎖不用，改由繼電器及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，其開關(guān)信號(hào)由單片機(jī)經(jīng)I/O口提供，當(dāng)用戶用車時(shí)電動(dòng)車控制器獲得開鎖指令后向電門鎖發(fā)送開鎖信號(hào)，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(dòng)自行車的不同狀態(tài)由轉(zhuǎn)換開關(guān)控制；電動(dòng)車控制器還同時(shí)將開鎖信號(hào)發(fā)送給馬蹄鎖，馬蹄鎖由常見的開鎖電機(jī)和開鎖機(jī)構(gòu)組成，由電動(dòng)車控制器開鎖后就可以手動(dòng)拉開車鎖；

共享電動(dòng)自行車中智能限速器是由電動(dòng)車控制器通過單片機(jī)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(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)和車速設(shè)定值改變最高時(shí)速；根據(jù)出行的登記站點(diǎn)道路擁擠情況在設(shè)定時(shí)間內(nèi)最高時(shí)速被限定在10至15公里，當(dāng)生手騎行或道路擁擠出現(xiàn)騎行速度變化大時(shí)，最高時(shí)速被限定在8至12公里；共享電動(dòng)自行車的電池組安裝鉑熱電阻，由電動(dòng)車控制器通過A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)量電池組環(huán)境溫度，當(dāng)溫度超過25℃時(shí)開啟風(fēng)扇降溫，當(dāng)溫度超過50℃時(shí)報(bào)警并降低電池組輸出功率；

射頻通信站用于不便設(shè)置自行車停放區(qū)的窄人行道的道路邊對(duì)騎行中的共享電動(dòng)自行車交換信息；射頻通信站安裝有微控制器、非易失存儲(chǔ)器和藍(lán)牙模塊，其中微控制器采用AT89C55，并采用CC2541芯片藍(lán)牙模塊，當(dāng)騎行中的共享電動(dòng)自行車進(jìn)入射頻通信站藍(lán)牙信號(hào)覆蓋區(qū)時(shí)，共享電動(dòng)自行車藍(lán)牙模塊被喚醒接入微微網(wǎng)，進(jìn)入微微網(wǎng)的共享電動(dòng)自行車依次與射頻通信站進(jìn)行登記信息交換，登記信息交換后的共享電動(dòng)自行車藍(lán)牙模塊置于休眠狀態(tài)；

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(gè)充電登記控制器包括一個(gè)或多個(gè)充電樁，充電樁的充電控制器裝有熱敏電阻測(cè)溫裝置，并具有防水和充滿斷電功能，超過25℃時(shí)開啟風(fēng)扇降溫保護(hù)，當(dāng)共享電動(dòng)自行車接入充電樁后，延時(shí)10分鐘開始充電并由LED顯示充電狀態(tài)；共享電動(dòng)自行車停放時(shí)，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(shí)不去充電不予結(jié)賬并被扣款懲罰，去充電獎(jiǎng)勵(lì)；每個(gè)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(duì)接入充電樁的共享電動(dòng)自行車編號(hào)登記；此后由接于充電樁的共享電動(dòng)自行車對(duì)停靠在充電樁旁邊的共享電動(dòng)自行車開始依序作紅外接力編號(hào)登記，隨意停放則無法登記無法結(jié)賬；共享電動(dòng)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(dòng)自行車的紅外收發(fā)探頭除與充電樁對(duì)射外，還裝于車把的后視鏡架頂部或另裝一個(gè)用于標(biāo)識(shí)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(dòng)自行車左右對(duì)射，相應(yīng)作左或右標(biāo)記，其發(fā)射的信號(hào)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(dòng)后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)，共享電動(dòng)自行車依次接入充電樁登記或進(jìn)入充電樁旁邊依序停放作接力編號(hào)登記，所述接力編號(hào)登記是指由充電樁登記的共享電動(dòng)自行車的接力用紅外收發(fā)探頭對(duì)存放于充電樁旁邊的共享電動(dòng)自行車開始登記，登記后的共享電動(dòng)自行車再以成功登記時(shí)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(dòng)自行車進(jìn)行編號(hào)登記，并傳遞登記和編號(hào)信息，直到最后無法對(duì)下一輛登記和編號(hào)或到設(shè)定時(shí)間，最后一輛被成功登記和編號(hào)的共享電動(dòng)自行車標(biāo)記為接力車從休眠狀態(tài)被喚醒接入主設(shè)備中藍(lán)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(hào)的共享電動(dòng)自行車信息無線發(fā)送至主設(shè)備，發(fā)送后接力車藍(lán)牙模塊進(jìn)入休眠模式完成接力編號(hào)登記，成為第一批登記和編號(hào)的共享電動(dòng)自行車，此后由充電登記控制器對(duì)共享電動(dòng)自行車編號(hào)進(jìn)行接力登記和編號(hào)；接力登記和編號(hào)過程：先對(duì)已進(jìn)入充電登記控制器中藍(lán)牙信號(hào)覆蓋區(qū)并鎖車后未登記的共享電動(dòng)自行車被喚醒接入微微網(wǎng)，由充電登記控制器對(duì)微微網(wǎng)內(nèi)每輛共享電動(dòng)自行車依序分配“新編號(hào)”，用于紅外接力登記，分配新編號(hào)后的共享電動(dòng)自行車藍(lán)牙模塊即置于休眠狀態(tài)，接著，充電登記控制器對(duì)包括充電樁登記和編號(hào)的已登記和編號(hào)的共享電動(dòng)自行車以其編號(hào)為地址實(shí)現(xiàn)充電登記控制器與共享電動(dòng)自行車藍(lán)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(hào)發(fā)送給除充電樁登記和編號(hào)外所有已登記和編號(hào)的共享電動(dòng)自行車，然后從接力車開始依新編號(hào)為地址對(duì)新編號(hào)共享電動(dòng)自行車依序掃描應(yīng)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(dòng)自行車再以成功登記時(shí)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(dòng)自行車作掃描應(yīng)答登記，并傳遞登記和編號(hào)信息，最后一輛被接力登記的共享電動(dòng)自行車標(biāo)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(hào)的共享電動(dòng)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(lán)牙模塊進(jìn)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(fù)上述接力登記和編號(hào)，如此周而復(fù)始不斷更新登記信息；對(duì)無法完成登記和編號(hào)的新編號(hào)共享電動(dòng)自行車，其新編號(hào)做標(biāo)記成為“待登序號(hào)”記錄其用戶信息；所述登記和編號(hào)是指共享電動(dòng)自行車的車號(hào)與編號(hào)的一一對(duì)應(yīng)；各共享電動(dòng)自行車成功登記后其LED燈每隔一定時(shí)間閃亮一次綠色；

除此而外，停放的共享電動(dòng)自行車當(dāng)被管理人員整理移動(dòng)位置后，需要對(duì)充電登記控制器藍(lán)牙信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)未登記共享電動(dòng)自行車進(jìn)行登記，充電登記控制器采取經(jīng)接力登記和編號(hào)設(shè)定的幾個(gè)批數(shù)的間隔后，將所述登記和編號(hào)擴(kuò)展到待登序號(hào)；擴(kuò)展登記和編號(hào)：除充電樁登記和編號(hào)外先按編號(hào)順序打開已登記的一個(gè)編號(hào)共享電動(dòng)自行車的紅外收發(fā)裝置，對(duì)停放區(qū)內(nèi)共享電動(dòng)自行車依新編號(hào)和待登序號(hào)為地址，依序掃描應(yīng)答后作紅外接力登記，完成后進(jìn)入下一個(gè)已登記的編號(hào)操作，直至所有已登記的編號(hào)均操作完成；在擴(kuò)展登記和編號(hào)中每個(gè)已登記編號(hào)的紅外接力登記中最后被成功登記的共享電動(dòng)自行車，作為新的接力車取消原接力車進(jìn)行接力登記和編號(hào)；

共享電動(dòng)自行車和充電登記控制器進(jìn)行信息交換時(shí)，通信站的充電登記控制器接收各共享電動(dòng)自行車的登記信息，其它充電登記控制器與各共享電動(dòng)自行車將各自收集到的登記信息進(jìn)行信息互換；登記信息包含設(shè)定時(shí)間段內(nèi)收集到的各充電登記控制器所登記的共享電動(dòng)自行車的車號(hào)及其設(shè)備狀況、使用模式、用戶類型及電話號(hào)碼、登記時(shí)間和充電登記控制器編碼；共享電動(dòng)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(fù)的登記信息并整理后由共享電動(dòng)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(dòng)自行車與安裝于道路邊的紅外登記裝置開始進(jìn)行接力編號(hào)登記，設(shè)定時(shí)間后第一輛被登記的共享電動(dòng)自行車設(shè)置成主設(shè)備，按上述方法進(jìn)行接力登記和編號(hào)以及擴(kuò)展登記和編號(hào)，不同主設(shè)備其編號(hào)作不同的標(biāo)識(shí)，當(dāng)所述設(shè)置為主設(shè)備的共享電動(dòng)自行車開鎖騎走時(shí)，將登記和編號(hào)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(hào)的共享電動(dòng)自行車，接收紅外收發(fā)裝置的登記和編號(hào)信息后，設(shè)置為主設(shè)備繼續(xù)接力登記和編號(hào)，當(dāng)共享電動(dòng)自行車電量不足時(shí)其信息通過電動(dòng)自行車傳遞至總站處理，還可以使用腳踏板當(dāng)作單車騎行到目的地給予獎(jiǎng)勵(lì)；

在學(xué)校或居民小區(qū)所有大門口設(shè)置相同編號(hào)的登記控制器，由其藍(lán)牙模塊微微網(wǎng)自動(dòng)對(duì)出入共享電動(dòng)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(shí)共享電動(dòng)自行車將登記信息傳送給登記控制器，出時(shí)登記控制器將登記信息傳送給共享電動(dòng)自行車；或采取在居民小區(qū)內(nèi)部或其它隱蔽場(chǎng)所的自行車停放區(qū)安裝探頭；

共享電動(dòng)自行車用戶分成VIP用戶和臨時(shí)用戶；過路行人、義務(wù)工均為臨時(shí)用戶；VIP用戶經(jīng)管理部門實(shí)名登記查驗(yàn)騎行技術(shù)，使用手機(jī)APP開鎖和結(jié)賬；共享電動(dòng)自行車騎行到達(dá)目的地后都要停放到附近的自行車停放區(qū)并進(jìn)行鎖車登記結(jié)賬，不經(jīng)登記鎖車不予結(jié)賬；VIP用戶可經(jīng)手機(jī)APP選擇“自保管”模式，到達(dá)目的地后未停放在自行車停放區(qū)暫時(shí)不登記結(jié)賬，當(dāng)鎖車后超過設(shè)定停放時(shí)間開始停放的計(jì)時(shí)，由該用戶承擔(dān)該共享電動(dòng)自行車保管義務(wù)，共享電動(dòng)自行車LED燈每隔一定時(shí)間閃亮一次紅色，允許加鎖并禁止他人使用，當(dāng)該VIP用戶重新開鎖騎行時(shí)，依其停放計(jì)時(shí)時(shí)間收取一定租金；不是停放自行車停放區(qū)的非自保管模式用戶，則鎖車不予結(jié)賬，要求結(jié)賬時(shí)，手機(jī)APP提示該用戶正確停放否則承擔(dān)共享電動(dòng)自行車保管責(zé)任和罰金，如繼續(xù)停放設(shè)定時(shí)間后，手機(jī)APP經(jīng)短信向總站控制器報(bào)警備案；

共享電動(dòng)自行車系統(tǒng)采取用戶協(xié)力共管方法；每輛共享電動(dòng)自行車的車牌標(biāo)有該車的車牌號(hào)和總站控制器電話號(hào)碼，臨時(shí)用戶用手機(jī)撥打總站控制器電話號(hào)碼末尾加車牌號(hào)，總站控制器收到車牌號(hào)并通過GSM使用專用的電話號(hào)碼向共享電動(dòng)自行車的電動(dòng)車控制器發(fā)送短信開鎖指令，電動(dòng)車控制器對(duì)未登記車或故障車即開鎖，這時(shí)臨時(shí)用戶即可手動(dòng)拉開車鎖使用，電動(dòng)車控制器開始計(jì)時(shí)限定騎行時(shí)間，到達(dá)目的地登記后關(guān)鎖，電動(dòng)車控制器通過GSM向總站控制器發(fā)送短信，總站控制器累計(jì)使用時(shí)間給予獎(jiǎng)勵(lì)，向臨時(shí)用戶發(fā)送領(lǐng)取獎(jiǎng)勵(lì)短信；共享電動(dòng)自行車裝有由幾個(gè)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(shí)用戶不是騎行而是搬運(yùn)到達(dá)登記目的地登記，電動(dòng)車控制器根據(jù)自身設(shè)備故障檢測(cè)和水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律判定共享電動(dòng)自行車是否損壞或騎行，實(shí)行對(duì)該電話號(hào)碼臨時(shí)用戶的獎(jiǎng)勵(lì)；偷車和搬車時(shí)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(dòng)自行車各種形式的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的水銀開關(guān)組開關(guān)狀態(tài)變化規(guī)律由實(shí)驗(yàn)得出，如遇偷車電動(dòng)車控制器經(jīng)GSM短信向總站控制器報(bào)警備案，由GSM網(wǎng)查得案發(fā)車大致方位，或派巡邏車向案發(fā)地周邊幾個(gè)充電登記控制器發(fā)出協(xié)查請(qǐng)求，查獲案發(fā)車運(yùn)動(dòng)軌跡，幾個(gè)周邊充電登記控制器分時(shí)與案發(fā)車通信，根據(jù)接收到的藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度定位，再由巡邏車綜合評(píng)估案發(fā)車位置，進(jìn)一步依案發(fā)車運(yùn)動(dòng)軌跡和接收到的案發(fā)車藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度定位，最后向案發(fā)車經(jīng)GSM短信或藍(lán)牙信號(hào)發(fā)出開啟報(bào)警聲指令，案發(fā)車發(fā)出報(bào)警聲，巡邏車人員根據(jù)報(bào)警聲找到案發(fā)車。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用戶共管的共享電動(dòng)自行車系統(tǒng),其特征在于包括:通信站﹙A﹚、充電登記控制器、射頻通信站﹙16﹚、紅外登記裝置和共享電動(dòng)自行車的電動(dòng)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(chǔ)器﹙18﹚、紅外收發(fā)裝置﹙6﹚、藍(lán)牙模塊﹙3﹚和充電控制器﹙5﹚；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(chǔ)器﹙18﹚中；射頻通信站﹙16﹚包含單片機(jī)﹙13﹚、非易失存儲(chǔ)器﹙14﹚和藍(lán)牙模塊﹙15﹚，單片機(jī)﹙13﹚采用AT89C55與藍(lán)牙模塊﹙15﹚進(jìn)行串口連接并通過藍(lán)牙模塊﹙15﹚與電動(dòng)車控制器進(jìn)行信息交換；

電動(dòng)車控制器(B)由單片機(jī)﹙8﹚、非易失存儲(chǔ)器﹙9﹚、共享電動(dòng)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(lán)牙模塊﹙12﹚、GSM模塊﹙11﹚和蓄電池充電電路﹙17﹚構(gòu)成；

通信站﹙A﹚中的GSM模塊﹙2﹚和電動(dòng)車控制器(B)中的GSM模塊﹙11﹚，都采用芯片TC35i，微控制器﹙4﹚或單片機(jī)﹙8﹚向GSM模塊發(fā)送一系列AT指令,通過GSM網(wǎng)﹙1﹚和總站控制器進(jìn)行短信息收發(fā)。