基于智能解鎖的共享單車鎖車裝置

劉建航 柳青 張軍 劉強(qiáng)強(qiáng)

摘要：為了解決共享單車亂停亂放、經(jīng)常失竊等一系列問題，設(shè)計(jì)了一種電磁控制可結(jié)合升降裝置的智能鎖車裝置。該智能鎖車裝置采用太陽能充電或外接電源，可利用鑰匙、密碼、卡片、掃碼、指紋、遙控等多種方式開鎖。鎖車時(shí)將自行車向前一推就可將車鎖上，當(dāng)車鎖接收到開鎖信號(hào)時(shí)，控制鎖車狀態(tài)的電磁鐵通電，即可打開車鎖。這種鎖車裝置除了可以應(yīng)用于共享單車以外，還可應(yīng)用于私人車輛作為一種共享車鎖，相當(dāng)于一種共享停車位，可以在超市等公共場(chǎng)合免去人員看管，同時(shí)使收費(fèi)更加合理。

Abstract： To solve a series of problems such as random parking and frequent theft of shared bikes， we design a kind of intelligent lock device which can be combined with lifting device by electromagnetic controlling. The intelligent lock device adopts solar charging or external power supply. They can use the key， the password， the card， the sweep code， the fingerprint and the remote control to open the lock. Lock the bike by pushing it forward when you lock it. When the bike lock receives the signal to open the lock， the electromagnet that controls the lock state is energized. Finally， open the bike lock. The lock can be applied not only to shared bikes， but also to private vehicles as a shared lock. It's like a shared parking space. No one needs to guard the shared parking space in a supermarket or other public place and charge is reasonable.

關(guān)鍵詞：共享單車;智能鎖;升降裝置;電磁控制;共享停車

Key words： shared bikes;intelligent lock;lifting device;electromagnetic controlling;shared parking

中圖分類號(hào)：TP311.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）17-0218-02

0 ?引言

隨著人類環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)的提高，自行車使用量逐漸提高，而且共享單車已進(jìn)駐大部分大中型城市，并得到居民的廣泛認(rèn)可。共享單車是企業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng) + 共享經(jīng)濟(jì)”的經(jīng)濟(jì)時(shí)代背景下，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)線下單車共享的一種分時(shí)租賃模式，該模式具有很多的優(yōu)點(diǎn)：在提升出行效率方面，“共享單車 + 地鐵”較全程私家車提升效率約 17.9%;在節(jié)能減排方面，減少碳排放量，已成為城市交通生態(tài)重要的一環(huán)[1]。近幾年共享單車的快速發(fā)展，展現(xiàn)了非機(jī)動(dòng)交通在城市短途出行中的優(yōu)勢(shì)，但卻由于利益驅(qū)使目前存在以下負(fù)面現(xiàn)象：同行惡意競(jìng)爭(zhēng)、過度投放等市場(chǎng)無序亂象;在用戶層面上出現(xiàn)亂停亂放、用戶惡意損壞、違規(guī)搶道、用車秩序混亂等情況;在企業(yè)運(yùn)營(yíng)方面出現(xiàn)定位不準(zhǔn)、找尋不便等問題[1，2]。這些問題的出現(xiàn)使得共享單車逐漸違背了便捷居民出行和提升公共資源利用的初衷，為了解決上述問題我們根據(jù)文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)了這款具有升降裝置的智能鎖車裝置，并可根據(jù)需要增加，如圖1所示。該鎖車裝置采用固定形式，實(shí)現(xiàn)鎖、車分離，可解決共享單車使用過程中出現(xiàn)的諸多問題，同時(shí)該鎖車裝置可將單車豎直停放節(jié)約城市空間。

1 ?結(jié)構(gòu)及工作原理

用戶可通過掃描二維碼、指紋、密碼、卡片等形式開鎖。下面以掃描二維碼為例進(jìn)行敘述。

1.1 鎖車

1.1.1 車鎖部分動(dòng)作

車鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，當(dāng)用戶鎖車時(shí)用前車輪抵住前側(cè)機(jī)械臂3向前推，機(jī)械臂1在車輪的推動(dòng)下向前轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度夾持臂8被擠壓到一定程度時(shí)，觸發(fā)開關(guān)，電磁鐵2斷電，電磁鐵頂桿4在電磁鐵彈簧5的作用下彈出，插入機(jī)械臂1轉(zhuǎn)軸的槽口，阻擋機(jī)械臂1向反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)機(jī)械后臂6剛好阻擋車輪向后推出，夾持臂8將車輪夾緊（因?yàn)樽孕熊囕嗇灢]有標(biāo)準(zhǔn)形狀、車輪寬度不唯一[4]，所以?shī)A持臂設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式，通過夾持臂彈簧7并安裝橡膠層9，以確保不同形狀的輪轂都可被夾緊），達(dá)到鎖車目的（車鎖狀態(tài)如圖1所示），并向控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。

1.1.2 升降系統(tǒng)動(dòng)作

升降系統(tǒng)如圖1，主要包括序號(hào)1-5部分?？刂葡到y(tǒng)接收到信號(hào)后，升降電機(jī)1工作，通過聯(lián)軸器2帶動(dòng)絲杠3轉(zhuǎn)動(dòng)，前側(cè)車輪在滑塊5的帶動(dòng)下沿著導(dǎo)軌4開始上升，當(dāng)自行車完全處于豎直狀態(tài)時(shí)，后車輪即將離開地面，滑塊5上的重力檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到重力突增，向控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，控制系統(tǒng)向電機(jī)模塊發(fā)送控制信號(hào)，電機(jī)停止工作，車輪停止上升。

1.2 開鎖、下降動(dòng)作

開鎖時(shí)用戶通過掃描鎖上的二維碼，后臺(tái)管理系統(tǒng)通過GPRS無線通信模塊向中心控制單元發(fā)送解鎖指令，升降電機(jī)開始反向轉(zhuǎn)動(dòng)，將車輪放下，使自行車恢復(fù)水平狀態(tài)。電磁鐵通電，頂桿在磁力的作用下恢復(fù)初始位置，阻礙作用消失，這樣兩側(cè)機(jī)械臂又可反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)用戶向后推自行車便可將車取出，車鎖為解鎖狀態(tài)，如圖2所示。

2 ?鎖車裝置的使用方式

該車鎖有兩種模式：共享單車模式和共享停車模式。車鎖上有識(shí)別裝置，共享單車上有二維碼。將共享單車鎖在車鎖上，識(shí)別裝置掃描車上的二維碼，便會(huì)認(rèn)定為共享單車并識(shí)別出車的編號(hào)。若識(shí)別裝置掃描為非共享單車二維碼，或未掃描到二維碼，便認(rèn)為是非共享單車。

2.1 共享單車模式

當(dāng)用戶取用共享單車時(shí)，通過掃描鎖上的二維碼，發(fā)送解鎖指令，后臺(tái)控制系統(tǒng)便會(huì)向車鎖發(fā)送解鎖信號(hào)，車鎖打開。后臺(tái)便對(duì)該輛自行車開始計(jì)費(fèi)，當(dāng)?shù)竭_(dá)目的地，將車鎖上某一個(gè)車鎖上，車鎖上的識(shí)別裝置掃描到該車二維碼，識(shí)別該車，便向后臺(tái)發(fā)送指令，停止對(duì)該車的計(jì)費(fèi)，用戶結(jié)算。

2.2 共享停車模式

當(dāng)用戶需要將個(gè)人車輛鎖在車鎖上時(shí)，用戶需手機(jī)掃描車鎖上的二維碼，發(fā)送鎖車指令，后臺(tái)控制系統(tǒng)便向車鎖發(fā)送鎖車信號(hào)，車鎖鎖定，后臺(tái)便開始計(jì)費(fèi)。當(dāng)用戶取車時(shí)，通過手機(jī)發(fā)送解鎖指令，車鎖便可打開，計(jì)費(fèi)停止，用戶結(jié)算。

2.3 使用流程圖

具體使用流程如圖3所示。

3 ?功能特點(diǎn)及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①本作品采用固定式和鎖、車分離的方式，解決共享單車容易被偷和亂停亂放等問題。②利用機(jī)械臂固定車輪的方式來實(shí)現(xiàn)鎖車，并結(jié)合電磁鎖原理，增強(qiáng)了車鎖的安全性。③采用共享單車和共享停車兩種模式，增加了車鎖的利用率。④利用導(dǎo)軌可將單車豎直停放，減少了城市空間的占用。⑤車鎖裝置結(jié)構(gòu)輕小，成本較低，可遍布城市角落，方便使用。⑥采用太陽能充電的方式，節(jié)省能源。

4 ?應(yīng)用前景

近年來人們環(huán)保意識(shí)逐漸提高，單車的使用量逐漸上升，騎行愛好者的隊(duì)伍也在逐漸壯大?，F(xiàn)在大部分人所購(gòu)買的自行車價(jià)格不菲，大多數(shù)公共場(chǎng)所也沒有專門看管自行車的人員，而常用的鏈?zhǔn)芥i、鋼絲鎖又容易破壞，這就會(huì)導(dǎo)致自行車失竊的事件經(jīng)常發(fā)生。另外共享單車已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛，但是共享單車所帶來的亂停亂放等一系列問題有待解決。而我們的智能鎖車裝置能夠有效的防止自行車被盜，很好的解決共享單車用車秩序混亂的問題，符合提高共享單車使用滿意度的要求[5]。該裝置可以一鎖多用，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低，有利于資源共享化的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)用前景較為廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]李文婷.共享經(jīng)濟(jì)視角下的營(yíng)銷新路徑研究——以福州地區(qū)共享單車為例[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2019（01）：97-99.

[2]韓藝，陳露.共享單車難題及其治理研究——基于CSG分析框架[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2019，34（01）：40-61.

[3]張瀟，王鋒，馬海華.APP控制智能電磁門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2019，9（02）：88-89，94.

[4]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB3565-2005，自行車安全要求[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[5]章丹，毛莉娜.共享單車使用滿意度的影響因素研究[J].南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，18（04）：38-42.