城市公共自行車租賃的通信技術(shù)分析

摘 要：公共自行車系統(tǒng)已發(fā)展50多年，近10年該系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)日漸普及和流行。隨著公共自行車的發(fā)展給人們的生活帶來極大便利的同時，借車、還車不方便，好車擔(dān)心被盜，普通的車維護起來又麻煩等問題日益突出，本文介紹了公共自行車的發(fā)展歷史，并對公共自行車的通信技術(shù)進行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：公共自行車，借車還車，維護

一、公共自行車的發(fā)展歷史

自20世紀(jì)60年代公共自行車問世以來，得到了迅速發(fā)展，已有三代公共自行車交通系統(tǒng)和最近新興的無樁共享單車。

第一代公共自行車，車未上鎖，免費，無固定站點；第二代公共自行車，車身上鎖，硬幣存取，免費，特定站點；第三代公共自行車，車身上鎖，智能卡存取，收費，特定站點，存取亭，實時可用，GPS追蹤。

新型無樁共享單車，智能開鎖、無固定樁、向全社會開放的自由騎行成為無樁共享單車的創(chuàng)新點。如摩拜單車，與傳統(tǒng)公共自行車不同，新型單車不需要辦卡。每輛車都內(nèi)置了GPS芯片以及單獨的二維碼和編號，通過App和智能鎖的物聯(lián)，讓用戶經(jīng)App查詢周邊可使用的單車，掃碼解鎖使用，手機掃碼后，由云端向該車的CPU發(fā)送無線信號，然后由CPU控制開鎖。在騎行過程中，時鐘模塊計時，定位模塊記錄車輛位置。騎行結(jié)束后，就近將單車停到街邊非機動車停車區(qū)域，即可結(jié)束使用，用戶關(guān)鎖結(jié)賬，APP上顯示騎行時間和費用，行程詳情中還可以看到騎行的路線和距離。自行車失竊一直是困擾很多用戶的難題，新型單車的智能車鎖很好地解決了這個問題。在新型單車的車鎖中，設(shè)置了報警模塊，由CPU和各模塊形成防盜鎖，并用防盜通信設(shè)備進行配合。防盜通信設(shè)備接收由自行車防盜鎖發(fā)送的定位信息，并可以對該自行車的防盜鎖直接進行控制。

二、公共自行車的通信技術(shù)

自第三代公共自行車起，自行車租賃系統(tǒng)結(jié)合了RFID、信息集成、互聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)，實現(xiàn)對公共自行車租賃系統(tǒng)的智能化管理。

具體而言，第三代公共自行車由后臺管理系統(tǒng)、站點控制平臺、自行車、停車樁，每輛自行車都有智能化的裝置，對應(yīng)唯一的電子標(biāo)簽號，每個車位都設(shè)置了自行車控制器，在提供自行車存取服務(wù)的同時可以采集?？孔孕熊嚨男畔ⅰ＝暮笈_管理系統(tǒng)、站點到自行車鎖樁的一整套通信系統(tǒng)，并實現(xiàn)遠程監(jiān)控、用戶界面操作、租還車等全方位智能化功能。站點控制平臺通過對鎖樁的控制，可以提供車輛租賃服務(wù)，用戶自助服務(wù)。用戶在此處可租還車輛、查詢用戶和周圍站點車輛信息、登陸并進行個人業(yè)務(wù)處理。后臺管理系統(tǒng)則提供了前端 Web、數(shù)據(jù)庫支持，存儲整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，用戶可通過網(wǎng)頁登陸系統(tǒng)的網(wǎng)站，同時，系統(tǒng)內(nèi)操作所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都會在后臺管理系統(tǒng)中儲存。

公共自行車租賃系統(tǒng)集IC卡交通管理技術(shù)、RFID身份識別技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機電一體化技術(shù)等先進技術(shù)及交通管理理論的于一體。一個公共自行車租賃點包括一個終端設(shè)備和一些自行車停車樁，終端設(shè)備可以和每個電子車鎖聯(lián)系在一起，而自行車鎖又是和自行車停車樁一一對應(yīng)的。當(dāng)租賃系統(tǒng)使用者租車時，終端會收到該車位已空的信號，而還車者只能將自行車鎖到這些空車位上，所有的租賃與歸還的操作都將被系統(tǒng)記錄，并實時傳輸給中央處理設(shè)備。即無線通訊網(wǎng)絡(luò)把每輛帶有RFID的公共自行車和公共自行車租賃點控制設(shè)備有效聯(lián)系在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交換，管理中心實時監(jiān)控所有租賃終端的設(shè)備狀態(tài)。通過這樣的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，管理中心可以實時獲得并不斷更新數(shù)據(jù)，在進行調(diào)度時，調(diào)度人員可以實時獲得各個站點的公共自行車數(shù)量及空車位數(shù)量，了解各個租賃點的狀態(tài)；另外，可以根據(jù)IC卡數(shù)據(jù)進行需求預(yù)測，根據(jù)需求與租賃點自行車庫存量之間的關(guān)系制定運營調(diào)度管理計劃，合理分配各個公共自行車租賃點的公共自行車配置。

用戶憑IC卡進行租車業(yè)務(wù)。公共自行車租賃管理系統(tǒng)規(guī)定一張用戶卡只能租借至多一輛公共自行車。租車過程中，用戶首先選擇一個有公共自行車的鎖止器（樁位），在鎖止器刷卡面板上刷IC卡。鎖止器相關(guān)讀卡設(shè)備通過射頻識別等技術(shù)，讀取到IC卡上的基本信息和自行車交易記錄內(nèi)容。如果用戶卡片可以正常租車，則再通過物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通知相應(yīng)的鎖止器，控制其進行IC卡寫記錄等操作，打開鎖開關(guān)，釋放公共自行車，并向中控柜控制程序返回操作的結(jié)果，一次完整的租車交易就此完成。如果因為余額不足、卡片已掛失等子流程而無法租車的，則會控制相應(yīng)的鎖止器播放相應(yīng)的語音或LED提示。

當(dāng)用戶要來還車時，先選擇一個空的鎖止器，將車輛推進鎖止器后，鎖止器會通過語音、蜂鳴器等途徑通知用戶進行還車刷卡。如果驗證成功，鎖止器讀卡設(shè)備會進一步讀取卡片上的交易信息和錢包區(qū)信息。鎖止器通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將卡上的租車信息傳到中控上到中控程序。中控程序結(jié)合后臺的信息，得到最后的費用結(jié)算結(jié)果。中控程序再通過物聯(lián)網(wǎng)將結(jié)果返回給鎖止器。如果能夠還車，則鎖止器則會從用戶IC卡上扣取本次費用，并播放提示語音，有的鎖止器還會顯示本次交易產(chǎn)生的金額以及卡上的余額等信息。站點控制平臺與停車樁通過CAN總線的方式進行通信的，CAN總線具有實時性強可靠性高的特點，保證了車輛租還的實時可靠，站點控制平臺與后臺管理系統(tǒng)通過有線和無線兩種方式進行通信，在兩種方式都可用的情況下，優(yōu)先使用有線通信方式進行通信，在特殊情況下使用GPRS方式進行網(wǎng)絡(luò)通信，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能夠正常可靠的進行。

對于新型無樁共享單車，運營策略中心與云端連接，用于為云端提供自行車管理策略，移動通信設(shè)備經(jīng)由云端通過無線網(wǎng)絡(luò)對自行車進行控制，自行車定時向云端上報解鎖狀態(tài)信息、鎖車狀態(tài)信息、位置信息、騎行距離、騎行 時間、騎行速度、電量等狀態(tài)信息。用戶登錄時使移動通信設(shè)備與云端建立連接，根據(jù)用戶當(dāng)前位置為用戶提供當(dāng)前位置附近的可用自行車的信息，并引導(dǎo)用戶找到當(dāng)前位置附近的可用自行車，根據(jù)用戶的移動通信設(shè)備和/或云端發(fā)出的解鎖指令來打開自行車的車鎖，在用戶騎行過程中將自行車自動獲取到的該用戶所騎行的自行車的狀態(tài)信息發(fā)送給該用戶的移動通信設(shè)備和/或云端，在用戶騎行結(jié)束后，云端確認鎖車狀態(tài)并結(jié)束本次用車。

二、公共自行車的技術(shù)展望

公共自行車租賃系統(tǒng)具有靈活、低碳、環(huán)保、占地面積小等特點，不僅能夠有效緩解城市交通壓力，減少交通事故和環(huán)境污染，而且可以作為城市末端最后一公里出行工具，彌補現(xiàn)有城市交通旺覆蓋不全的的缺點，因此成為未來城市公共交通發(fā)展的一個重要方向。本文綜合分析了當(dāng)前公共自行車租賃系統(tǒng)的各種通信技術(shù)，為進一步完善公共自行車租賃系統(tǒng)提供了一定的參考。

參考文獻：

[1]陳偉堅，肖旻，王雅婷.淺談公共自行車租賃系統(tǒng)的設(shè)計與改進[J]. 信息系統(tǒng)工程，2019（04）：34-36.

[2]張素文，孫朋，劉吉昌，曹曉東，何德威.基于物聯(lián)網(wǎng)的公共自行車租賃系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版），2015，37（06）：675-679.

[3]王文龍. 公共自行車租賃系統(tǒng)通信服務(wù)器設(shè)計與實現(xiàn)[D].重慶郵電大學(xué)，2016.

[4]高瑞潔. 基于網(wǎng)絡(luò)形態(tài)分層框架的公共自行車系統(tǒng)分析[D].北京交通大學(xué)，2016.

作者簡介：

李姝妺（1991-），女，碩士，研究實習(xí)員，研究方向：網(wǎng)絡(luò)通信。