[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及一体式的锁装置， 装配于租赁单品上， 可应用于公共设施租赁管理 系统。

背景技术

[0003] 本发明属于全新的产品， 专门适用于一种全新的系统设计， 用于公共设施租赁 管理。 无最接近现有技术。

技术问题

[0004] 本发明目的在于首次公开一种应用于串联式公 共设施租赁系统的带锁控制装置 ， 可集成安装于租赁系统内的租赁物件上。 可实现高可靠性的串联式公共设施 管理系统， 租赁承载力强， 自由流动调度成本低， 整体部署成本也低。 本发明 还能实现临时锁， 用刷卡代替传统的钥匙。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明需要保护的技术方案表征为：

[0006] 一种应用于串联式公共设施租赁系统的锁器， 其特征在于， 装配于公共设施 租赁单体上， 在整个租赁系统中能独立工作的子系统， 该子系统包括处理模块 8 、 无线通信模块、 刷卡模块 4、 机械锁机模块 2、 钢缆锁扣模块 7、 身份识别模块 9、 上锁检测模块 6、 和电源模块 3，

[0007] 所述处理模块 8为整个锁器控制系统的信息处理和控制中心� �

[0008] 所述无线通信模块与处理模块 8连接， 处理模块 8通过无线通信模块与站点上 位机建立连接， 传输指令和信息。

[0009] 所述刷卡模块 4与处理模块 8连接， 用于读取用户卡片上的信息并提供给处理 模块 8， 用于在租物件、 临吋解锁和还物件程序的事务处理。

[0010] 所述机械锁机模块 2作为执行模块， 其本身为现有技术， 机械锁机模块 2设有 与钢缆锁扣模块 7相对应的锁孔， 机械锁机模块 2的驱动由处理器模块 8控制。 所 述机械锁机模块 2在锁止状态下接受处理器解锁指令就执行解� �动作， 解锁同吋 可自行退出锁扣， 机械锁机模块 2完成锁止动作是由外力 （人） 推入完成， 这部 分不属于本发明技术方案的发明任务， 釆用现有技术即可实现。

[0011] 所述钢缆锁扣模块 7， 包括锁扣和钢缆， 钢缆具有足够防盗破坏的机械强度 ， 锁扣位于钢缆尾端， 所述锁扣可以插入本租赁物件机械锁机模块 2中的锁孔用 于自锁， 或者插入后租赁物件机械锁机模块 2中的锁孔用于归还进入站点串联互 锁队列。

[0012] 所述身份识别模块 9用于确定租赁系统中的租赁物件单体的身份 ID信息。 各 个锁器子系统通过无线通信模块与上位机建立 联系， 并在上位机进行预登记， 实时更新 ID信息表。 所述身份识别模块 9采用 RFID实现， RFID技术本身为现有 技术。 每个 RFID芯片对应全球唯一的 ID号， 每个租赁物件单体对应有一个 RFID ， 用于区别开站点内各个租赁单体。 所述身份识别模块 9包括 RFID芯片， 所述 R FID芯片设于锁扣上， 该 RFID芯片用于标识自身单体的身份 ID信息。

[0013] 所述上锁检测模块 6与处理模块 8连接， 所述上锁检测模块 6位于机械锁机模 块 2的锁孔内， 上锁检测模块 6包括感应线圈， 上锁检测模块 6与所述身份识别模 块 9配合工作。 该 RFID芯片与后单体锁器中的上锁检测模块中的� �应线圈配套， 所述感应线圈用于读取插入锁扣所属单体子系 统中的 RFID 9， 上锁检测模块 6把 读取的 RFID信息提供给处理模块 8。 如此， 处理模块 S判断用户是否已将队列末 端单体的锁扣插入， 由此判断是否为正常的归还信号。 在归还程序中， 所谓归 还信号， 即必须识读到队列中末尾单体 ID， 否则终止归还程序。 另外， 所述感 应线圈读取互锁的前单体的 ID信息， 将识读到前单体的 RFID身份信息并提供给 处理模块 8， 供处理模块 8在归还程序中判断用户归还是否成功。 在故障排査工 作模式中， 在队列中同吋也用于检査单体是否故障或被盗 。

[0014] 所述电源模块 3是整个单体子系统的能源， 电源模块通过电路板分别为锁器 子系统内的各个功能模块提供电源。

[0015] 本发明采用刷卡方式实现租、 归还和临吋开闭锁三种业务。 釆用用户卡向站 点队列末尾单体子系统的刷卡模块 4进行刷卡， 租赁系统后台审核允许出租后， 机械锁机模块 2执行解锁动作， 同时该用户卡与该出租单体绑定， 在临时锁状态 下， 本单体的锁扣插入本单体的锁孔可实现自锁， 解幵临时锁只需刷卡， 无需 钥匙。

[0016] 所述的锁器单体子系统还可以包括显示和提示 模块 5， 所述显示和提示模块 5 用于显示车载控制系统收到上位机发来的有关 处理归还程序中消费额和余额的 计算结果； 以及采用语言、 鸣叫或者闪烁的方式提示操作错误、 出现故障； 以 及在租、 临时解锁、 归还程序中， 事务处理完毕后用于提示成功与否。 这部分 不属于本发明技术方案的发明任务。

[0017] 实施例 2技术方案： 所述钢缆锁扣模块 7 , 除了锁扣和钢缆， 还包括正负两根 电缆， 两根电缆和钢缆一体化设计， 两个电线埋入钢缆中， 钢缆用于提供机械 强度， 电缆用于形成充电回路， 锁扣位于电缆及钢缆的共同尾端， 将前车的锁 扣与本车的锁孔接触连接形成电路连接点， 正负两根电缆将车载电源模块接入 充电回路中。 如此， 充电电路连接关系： 巿电 (该部分属于现有技术；) -桩体及变 压装置 (该部分属于现有技术) - (桩体提供的首个锁扣-第 1辆车的锁孔-第 1辆车车 载电源模块-第 1辆车的两根正负电线） - (第 1辆车的锁扣-第 2辆车的锁孔-第 2辆 车车载电源模块-第 2辆车的两根正负电线） - (第 2辆车的锁扣-第 3辆车的锁孔-第 3辆车车载电源模块-第 3辆车的两根正负电线） ， ， ， ， （第 n-1辆车的锁扣-第 _n 辆车的锁孔-第 n辆车车载电源模块-第 n辆车的两根正负电线） -最后一辆车的锁 扣， n个单体子系统的车载电源模块两端分别通过� �自的正负两根电线依次并联 至充电桩的正负两个极， 从而形成大的充电闭合回路。

[0018] 实施例 3技术方案： 在钢缆的末端锁扣连接件内设有 RFID芯片。 如此， 电源 线为充电和租还状态检测两用， 且 RFID芯片也作为租还状态检测。

[0019] 用户还车后， 车载锁器子系统识别到队列最末端车上的 RFID编码就判断为 还车成功， 执行还车程序。 同吋， 检测电源线是否接通， 若没有接通， 则认为 接触不良， 自动上报故障信息。 当检测到有接通电源但没有读到 RFID芯片， 也 执行还车程序， 并自动上报 RFID芯片故障信息。

[0020] 实施例 4技术方案： 由于实施例 1中配备有锁器子系统的自行车形成了一个可 独立运作的系统。 在站点内， 所有数据由锁器子系统通过 Wi-Fi直接与上位机连 通。 采用登记预处理机制， 当车辆进入 Wi-Fi无线通信覆盖范围吋， 锁器子系统 自动与上位机建立通信联系， 上位机在软件上事先做预处理， 不等还车成功后 再向上位机联系； 当锁器子系统检测到有还车信号后， 立即向上位机发还车信 息， 上位机把费用信息发到锁器子系统， 等待用户刷卡扣费， 刷卡完毕后只向 中控柜发送扣费成功信号。

发明的有益效果

有益效果

[0021] 租赁单体配备本发明的锁器， 站点内各个单件串联互锁， 由于本发明的租赁物 件单体锁器可以独立工作， 与站点上位机无线通信连接， 每个站点的租赁物件 数量可以随着用户租借的过程自行分流均衡， 按需流动和分布， 很好的解决了 公共设施单件的转运的问题， 极大的提高了公共设施物件的利用率。 由本发明 构建的租赁管理系统， 可节约场地， 减少建设资金， 减少了维护工作量。

[0022] 由本发明构建的租赁管理系统拥有带故障 /异常状态下维持运行的功能， 大 幅提高了租赁系统的可靠性和实用性。

[0023] 本发明可以应用于公共自行车租赁系统、 公共电瓶车租赁系统、 景区代步车 租赁系统。

对附图的简要说明

附图说明

[0024] 图 1为实施例 1自行车锁器子系统的模块示意图。

[0025] 图 2为站点系统结构示意图。

[0026] 图 3为实施例 2充电回路机械连接节点示意图。

[0027] 图 4为实施例 2充电回路电路连接示意图。

[0028] 图 5为互锁示意图。

[0029] 图 6为临时自锁示意图。

[0030] 图 7为实施例 5工作流程总图。

[0031] 图 8为实施例 5租车流程示意图。

[0032] 图 9为实施例 5还车流程示意图。

[0033] 图 10为实施例 5临时解锁示意图。 [0034] 图 11为实施例 5为发生故障时在队列中跳转租车示意图。

[0035] 本发明的具体实施方式

[0036] 本发明所述的无线通信， 可以由 Wi-Fi方式、 蓝牙传输方式、 Zigbee等任选一种 方式实现。 皆为成熟的现有技术。

[0037] 以下结合附图和实施例对本发明技术方案做详 细介绍。

[0038] 实施例 1

[0039] 以公共自行车租赁为例。

[0040] 单体子系统采用 Wi-Fi方式与上位机通信。

[0041] 如图 1所示， 本实施例锁器装配于公共自行车上， 主体为嵌入式单片机 （处 理模块 8) ， 其配套模块还包括 Wi-Fi模块 1、 刷卡模块 4、 机械锁机模块 2、 钢缆 锁扣模块 7、 身份识别模块 9、 上锁检测模块 6、 显示和提示模块 5、 和车载电源 模块 3， 采取集成一体化设计， 体积紧凑， 可靠性高， 便于控制生产成本。

[0042] 所述处理模块 8为整个车载锁器控制系统的信息处理和控制� �心。

[0043] 所述 Wi-Fi模块 1与处理模块 8连接， 处理模块 8通过 Wi-Fi模块 1与上位机建立 连接， 传输指令和信息。

[0044] 所述刷卡模块 4与处理模块 8连接， 用于读取用户卡片上的信息并提供给处理 模块 8， 用于在租车、 临时解锁和还车程序的事务处理。

[0045] 所述机械锁机模块 2作为执行模块， 机械锁机模块 2设有与钢缆锁扣模块 7相 对应的锁孔， 机械锁机模块 2的驱动由处理器模块 8控制。

[0046] 所述钢缆锁扣模块 7， 包括锁扣和钢缆， 钢缆具有足够防盗破坏的机械强度 ， 锁扣位于钢缆尾端， 在临吋状态下所述锁扣可以插入本车机械锁机 模块 2中的 锁孔用于自锁， 或者在还车状态下所述锁扣插入后车机械锁机 模块 2中的锁孔用 于还车形成串连队列。

[0047] 所述身份识别模块 9用于确定租赁系统中的租赁单体的身份 ID信息。 各个子 系统通过无线通信模块与上位机建立联系， 并在上位机进行预登记， 实吋更新 I D信息表。 所述身份识别模块 9采用 RFID实现， RFID技术本身为现有技术。 每 个 RFID芯片对应全球唯一的 ID号， 每个车辆对应有一个 RFID， 用于区别开站点 内的车辆。 所述身份识别模块 9包括 RFID芯片， 所述 RFID芯片设于锁扣上， 该 R FID芯片用于标识自身车辆的身份 ID信息。

[0048] 所述上锁检测模块 6与处理模块 8连接， 所述上锁检测模块 6位于机械锁机模 块 2的锁孔内， 上锁检测模块 6包括感应线圈， 上锁检测模块 6与所述身份识别模 块 9配合工作。 该 RFID芯片与后端单体控制装置中的上锁检测模� �中的感应线圈 配套， 所述感应线圈用于读取插入锁扣所属车辆的车 载控制系统中的 RFID 9， 上锁检测模块 6把读取的 RFID信息提供给处理模块 8。 如此， 处理模块 8判断用户 是否已将队列末端车辆的锁扣插入， 由此判断是否为正常的还车信号。 在还车 程序中， 所谓还车信号， 即必须识读到队列中末尾车辆 ID , 否则终止还车程序 。 另外， 所述感应线圈读取互锁的前车车辆的 ID信息， 将识读到前车的 RFID身 份信息并提供给处理模块 8 , 供处理模块 8在还车程序中判断用户还车是否成功 。 在故障排査工作模式中， 在队列中同时也用于检査车辆是否故障或被盗 。

[0049] 所述显示和提示模块 5用于显示车载控制系统收到上位机发来的有� �处理还 车程序中消费额和余额的计算结果； 以及采用语言、 鸣叫或者闪烁的方式提示 操作错误、 出现故障； 以及在租车、 临吋解锁、 还车程序中， 事务处理完毕后 用于提示成功与否。

[0050] 所述车载电源模块 3是整个锁器控制系统的能源， 车载电源模块通过电路板 分别为锁器控制系统内的各个功能模块提供电 源。

[0051] 本发明采用刷卡方式实现租车、 还车和临时幵闭锁。 采用用户卡向系统队列 末尾车辆的刷卡模块 4进行刷卡， 租赁系统审核允许出租后， 机械锁机模块 2执 行解锁动作， 同吋该用户卡与该出租车辆绑定， 在临吋锁状态下， 本车的锁扣 插入本车的锁孔可实现自锁， 解开临吋锁只需刷卡， 无需钥匙。

[0052] 在站点内， 所有数据由锁器子系统通过 Wi-Fi直接与上位机连通， 因此将每 辆配备该锁器子系统的自行车变成一个可独立 运作的系统。

[0053]

[0054] 实施例 2

[0055] 在实施例 1的基础上增加充电桩， 并进一步创新。 如图 2、 图 5、 图 3、 图 4所 示。

[0056] 所述钢缆锁扣模块 7， 除了锁扣和钢缆， 还包括正负两根电缆， 两根电缆和 钢缆一体化设计， 两个电线埋入钢缆中， 钢缆用于提供机械强度， 电缆用于形 成充电回路， 锁扣位于电缆及钢缆的共同尾端， 将前车的锁扣与本车的锁孔接 触连接形成电路连接点， 正负两根电缆将车载电源模块接入充电回路中 。

如此， 充电电路连接关系： 市电 -桩体及变压装置- (桩体提供的首个锁扣-第 1辆车的锁孔-第 1辆车车载电源模块-第 1辆车的两根正负电线） - (第 1辆车的锁 扣-第 2辆车的锁孔-第 2辆车车载电源模块-第 2辆车的两根正负电线） - (第 2辆车 的锁扣-第 3辆车的锁孔-第 3辆车车载电源模块-第 3辆车的两根正负电线） ， ， ， 第 _{n- 1} 辆车的锁扣-第 _n 辆车的锁孔-第 _n 辆车车载电源模块-第 _n 辆车的两根正负 电线） -最后一辆车的锁扣， n个单体子系统的车载电源模块两端分别通过� �自的 正负两根电线依次并联至充电桩的正负两个极 ， 从而形成大的充电闭合回路。

[0058] 因此， 还车程序中， 只要将前车的锁扣插入本车锁孔的同吋就幵始 充电。

[0059]

[0060] 实施例 3

[0061] 是在实施例 2的基础上进一步创新。

[0062] 在钢缆的末端锁扣连接件内设有 RFID芯片。 如此， 电源线为充电和租还状 态检测两用， 且 RFID芯片也作为租还状态检测。

[0063] 用户还车后， 车载锁器子系统识别到队列最末端车上的 RFID编码就判断为 还车成功， 执行还车程序。 同吋， 检测电源线是否接通， 若没有接通， 则认为 接触不良， 自动上报故障信息。 当检测到有接通电源但没有读到 RFID芯片， 也 执行还车程序， 并自动上报 RFID芯片故障信息。

[0064] 因此， 本实施例的设计可以实现双模式的上锁检测机 制， 即采用电流与 RFI

D双模的方式判断租还车状态， 使得整个租赁系统运营可靠、 实用。

[0065]

[0066] 实施例 4

[0067] 由于实施例 1中配备有锁器子系统的自行车形成了一个可� �立运作的系统。

在站点内， 所有数据由锁器子系统通过 Wi-Fi直接与上位机连通。 采用登记预处 理机制， 当车辆进入 Wi-Fi无线通信覆盖范围吋， 锁器子系统自动与上位机建立 通信联系， 上位机在软件上事先做预处理， 不等还车成功后再向上位机联系； 当锁器子系统检测到有还车信号后， 立即向上位机发还车信息， 上位机把费用 信息发到锁器子系统， 等待用户刷卡扣费， 刷卡完毕后只向中控柜发送扣费成 功信号。

[0068]

[0069] 实施例 5

[0070] 基于以上实施例， 以下以公共自行车租赁系统为例， 介绍本发明单体控制装 置的应用例子。

[0071] 一、 正常情况下， 系统常规运作模式

[0072] 与常规的租赁系统一样， 后台完成的任务有：

[0073] 1、 各个站点中控柜系统时间同步。

[0074] 2、 实时更新数据。 指的是， 各个站点中控柜的用户数据和自行车的状态数 据 （有没有坏， 谁在什么地方租了多久） 。 等

[0075] 在租赁管理领域， 以上属于现有技术。

[0076] 与常规的租赁系统一样， 本发明中上位机的职能和任务是：

[0077] 1、 接收并处理锁器子系统发送的用户卡信息， 并发回对应处理结果。

[0078] 2、 上传故障信息。

[0079] 3、 接收并执行后台服务器 （工作人员） 的指令。

[0080] 4、 余额査询， 储值。

[0081] 以上全都是现有应用。

[0082] 1、 系统启动吋， 车辆排队登记流程：

[0083] 在上位机 （即图 2中的站点中控柜） 设置分组排队登记表， 车辆在站点吋， 每一辆车拥有一个 ID号， 登入相应的表中。 队列末端车辆被租用后， 其 ID就在 登记表中转移表外， 表示不再属于该站点的队列中。

[0084] 登记完成后， 上位机通过 Wi-Fi向站点内该列自行车的锁器子系统发送本� �� 列末端车的 ID， 使该列自行车的锁器子系统都能确认当前可供 租用的队列末端 车辆 ID。 以上启动步骤完成后， 系统进入运行状态。

[0085] 2、 用户租车流程：

[0086] 用户在任一一辆车的锁器子系统的刷卡模块上 刷卡后， 刷卡模块读取用户卡 的信息，

[0087] 如果该车辆不是位于该组队列最末端， 该锁器子系统判定后釆用红灯闪烁提 示用户改选租用最末端的车；

[0088] 如果是末端的一辆， 则把读到的用户卡信息通过 Wi-Fi发送到上位机， 由上 位机负责核对用户信息 （卡内是否欠费、 是否足额） ， 然后给锁器子系统反馈 是否可以租车， 如果可以租车， 锁器子系统向机械锁机模块 2发出解锁命令， 解 锁退出队列， 租车成功； 并且锁器子系统识别该用户卡并与之绑定， 在出租状 态下将该用户卡视为唯一"幵锁钥匙"； 反之提示租车不成功。

[0089] 以上正常租车流程图， 如图 8所示。

[0090] 3、 用户临时开闭锁流程：

[0091] 以下介绍多种应用情景

[0092] 租车后， 离幵了站点， 锁器子系统处于休眠状态。

[0093] 当用户需要临时停靠上锁吋， 只需将锁器子系统连接至路边固定物 （电线杆 ， 栏杆等） 或者自锁。 如图 6所示。

[0094] 由于锁器子系统并未检测到还车信号 （站点内当前的队列末端车的 ID号） ， 不会指令机械锁机模块 2执行开锁动作。 当用户需要解锁时， 刷卡， 随后刷卡模 块读取卡上信息并交由本车的锁器子系统处理 ， 处理模块 8核对卡片信息无误后 ， 向机械锁机模块 2发出解锁命令。 对信息不符的卡， 锁器子系统发出警告， 不 予解锁。

[0095] 临吋解锁流程图， 如图 10所示。

[0096] 4、 用户还车流程：

[0097] 用户租用的车辆进入站点 Wi-Fi范围， 锁器子系统与上位机无线接通， 本车 锁器子系统已提前获得目前上位机的最新登记 表信息， 该锁器子系统等待用户 停车上锁；

[0098] 用户将本车车体的锁器子系统通过钢缆锁扣 7互锁串接至队列末端的车体的 机械锁机模块 2锁孔内， 否则终止还车程序；

[0099] 锁器子系统的上锁检测模块 6检测到还车信号 （队列中最后一辆车的 RFID号

) ， 处理模块 8判断为还车成功； [0100] 上位机核对与该锁器子系统匹配的用户卡信息 ， 计算该扣除的费用和余额并 发送到锁器子系统，

[0101] 锁器子系统上的刷卡模块 4等待用户刷卡；

[0102] 用户刷卡后， 完成扣费； 此时， 用户随即就能离幵站点；

[0103] 随后锁器子系统把成功扣费的信息发送回上位 机， 上位机记录该信息并上传 至后台中心管理服务器。

[0104] 如果该用户还车后没有刷卡 （超过一定吋间未刷） ， 上位机则上传该条未完 全扣费信息至后台中心管理服务器， 等用户下次租车吋进行扣费。

[0105] 正常还车流程图， 如图 9所示。

[0106] 与现有技术相比， 本发明只需要客户进行还车、 刷卡两个动作后即可离幵站 点， 有瞬吋完成还车离场的最佳体验， 不需要客户扣费等待， 扣费处理和数据 上传由系统自行后续处理。

[0107] 5、 站点自检：

[0108] 由于车辆是独立工作的子系统， 子系统与上位机能建立独立的通信， 因此可 以建立故障轮询机制， 例如， 上位机每隔 10分钟 （吋间可选 5-30分钟） ， 向每辆 已经登记的车辆进行巡检， 如果有故障的车， 上报后台中心管理服务器， 没有 响应指令的车， 即认为故障或被盗。 如此， 可以极大的提高了系统可靠性， 大 部分故障可以自检发现及吋报修， 而不是用户使用吋才发现。

[0109] 6、 上位机故障吋还车：

[0110] 车辆还车后锁器子系统与上位机无法通信， 即认为上位机故障， 由锁器子系 统记录租用的卡号和还车吋间， 不进行扣费动作， 等恢复上位机通信后把信息 传送给上位机， 该次费用等用户下次租车吋一并扣除。

[0111] 7、 租车失败：

[0112] 通常， 机械锁机模块 2解锁后应该自行退出， 解锁后会立即脱离。 当出现租 车刷卡后车子不能解锁， 锁器子系统存在解锁故障吋， 经上位机向后台管理中 心上传报警信息后， 后台管理中心工作人员可以手动向站点发送命 令， 由上位 机向故障车相邻的第一和第二辆车发出解锁命 令， 并同吋把原 "ID信息表最后一 辆车"调整为 "发生故障车相邻的第二辆车的锁器子系统"， 让用户可以启用该车 。 该过程中， 用户可以跳过这两辆锁在一起的车， 继续租用其他车辆， 无需等 待维护人员到现场。 如图 11所示。

[0113] 由于每辆自行车是一个独立系统， 不会出现整串车无法租用的情况， 只有相 邻的一辆车因为需要和故障车锁在一起而无法 使用， 故障影响很小。

[0114] 因此， 本发明集成车载控制系统的分组串联式公共自 行车租赁系统可以有效 保证便民市政项目的可靠性和实用性。

工业实用性

[0115] 实现自行车站点上有车就可租用， 还车时站点容量理论无上限， 避免了因桩上 车满而无法还车的情况。

[0116] ·将每一辆自行车变为一个可独立工作的子系� ��， 即使一辆车发生故障， 也不 影响其他自行车正常租用。

[0117] ，将还车锁和临吋锁合二为一， 同吋具备还车和临时上锁的功能， 并且取消了 钥匙和锁芯， 用户仅需刷卡即可完成租还和临时上锁 /解锁的操作。

[0118] ，拥有独特的故障 /异常情况下系统维持运行的可靠性设计。

[0119]

[0120] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特 征和本发明的优点。 本行业的 技术人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描 述的只是说明本发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还 会有各种变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围 内。 本发 明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效 物界定。

[0121]