技术领域

[0001] 本发明涉及公共自行车租赁管理系统。

背景技术

[0002] 现有的一桩一车自行车租赁系统的弊端非常明 显：

[0003] (1) 建设成本高， 站点辆车需要配备一个比自行车贵得多的桩位 供其停放

[0004] (2) 出行高峰承载力差： 早高峰吋， 出行起点站点 （比如小区门口） 会出 现桩位上自行车全部被租走， 而旁边的铁链却锁着一串无法租用的自行车的 情 况。 在出行终点站点 （例如写字楼商务区） 却是桩位上停满了自行车， 无处可 还。 到了晚高峰， 情况则相反。

[0005] (3) 现在解决上述出行高峰吋面临问题， 只能全都靠调度人员， 人力成本 高， 效率却不高， 早晚高峰吋甚至需要一个调度员在大站点"值� �"以保证站点正 常运行。

[0006] (4) 临吋锁钥匙易丢失。 有设置临吋锁的公共自行车系统， 均是用钥匙幵 启机械锁， 钥匙在临吋锁车后由用户保管， 一旦不慎丢失， 用户只能等待维护 人员前来协助， 后续还牵涉到赔偿问题。 浪费吋间且体验感不佳。

[0007] 为了解决现有公共自行车系统的弊端， 现有技术中已公幵过将自行车用串联 的方式锁起来的实现方式。 但由于仅停留在方案设想阶段， 漏洞缺陷明显， 可 实用性尚不足。 已有的串联式的自行车系统都有相似且难以解 决的设计漏洞， 例如专利号 CN202049563U所述的方案中：

[0008] (1) 无法解决自行车临吋锁的问题： 该专利方案无法检测用户在还车后是 否将临吋锁锁住并取走钥匙， 也难以防范有人恶意把站点上的自行车锁上临 吋 锁拔走钥匙。 因此该方案难以在车上设置临吋锁， 否则将发生用户来租车吋发 现租来的自行车被临吋锁锁住无法使用的情况 。 所以， 该方案中， 用户租车后 必须还到其他站点， 不能在自己理想的目的地暂吋停放并临吋上锁 。 这将极大 限制了公共自行车的泛用性， 用户体验感不佳。

[0009] (2) 电缆传输数据的方式存在明显漏洞： 该专利方案中， 所有数据通过锁 车链中的电缆传输， 一旦串联的自行车中有一辆发生故障， 那么整一串的自行 车都将瘫痪无法租还， 因为数据中断无法送达末端的自行车。 如果小型站点只 有一串自行车， 那么整个站点都将瘫痪。

技术问题

[0010] 本发明将每一辆自行车设计为一个可独立工作 的子系统， 提出了一种全新的公 共自行车租赁系统， 即使一辆车发生故障， 也不影响其他自行车正常租用， 同 吋能实现临吋锁机制， 不再使用传统的锁芯及钥匙。

问题的解决方案

技术解决方案

[0011] 本发明需要保护的技术方案， 表征为：

[0012] 一种串联式公共自行车租赁系统， 包括后台的中心管理服务器、 站点内设置 的中控柜控制系统、 租赁系统内各站点的公共自行车、 租赁系统内的用户卡， 其特征在于：

[0013] 将每一辆自行车设计为一个可独立工作的子系 统， 各个自行车通过互锁串接 形成队列， 所述子系统在站内通过无线通信与中控柜控制 系统连接；

[0014] 所述子系统为车载控制系统， 车锁的打幵可以由子系统控制；

[0015] 给每一辆自行车设有标签确定其 ID号， 并在站点中控柜控制系统内进行 ID信 息预登记， 随着租车、 还车业务的进行在中控柜控制系统内同步动态 形成 ID信 息登记表， 用以确定站点内队列末端自行车的 ID号， 以及区分出队列内的待租 车辆和队列外的已出租车辆；

[0016] 根据当前 ID信息登记表， 租车吋只有队列内末尾 ID号对应子系统的车锁才能 被打幵脱离队列； 已租车辆只有串接至队列内末尾 ID号对应子系统的车锁才算 还车成功， 否则视为出租状态下的临吋锁闭。

[0017] 基于上述技术方案， 每个用户卡与每个所述已租车辆建立匹配， 在出租状态 下， 每个车辆子系统将匹配的用户卡识别为幵锁钥 匙。 采用刷卡方式租还车和 临吋幵闭锁。 解幵临吋锁只需刷卡， 无需钥匙。

[0018] 进一步增加技术特征， 上述技术方案还包括充电桩头， 在每个站点提供若干 个充电桩头， 每个桩头可以用于固定锁住自行车的起始点， 队列内各个自行车 互锁串接后就形成整个串联自行车组；

[0019] 站点内若干个桩头把自行车分成几个串联组。

[0020] 或者所述桩头作为几个串联组共同起始点。

[0021] 进一步限定技术方案， 所述充电桩为顺次串接的各个队列中的车载控 制系统 充电， 各个车载控制系统子系统之间通过车锁模块 10顺次并联接入充电回路中

[0022] 本发明技术方案中， 所述的无线通信可以由 Wi-Fi方式、 蓝牙传输方式、 Zig bee任一种方式实现。

[0023] 给出的实施例技术方案， 所述车载控制系统作为一个独立的控制系统， 包括 处理模块 8、 无线通信模块 1、 车锁模块 10、 车载电源模块 3、 刷卡模块 4、 和身 份识别模块 9，

[0024] 所述处理模块 8为整个车载控制系统的处理中心和控制中心� �

[0025] 所述车载电源模块 3是整个车载控制系统的能源， 车载电源模块通过电路板 分别为车载控制系统内的各个功能模块提供电 源；

[0026] 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中控柜 控制系统建立连接， 传输指令和信息；

[0027] 所述车锁模块 10用于串接锁至相邻车辆的车锁模块 10上， 或者单独自锁。 车 锁模块 10与处理模块 8连接， 接受处理模块 8的指令执行解锁动作；

[0028] 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、 临吋解锁和还车程序的事务处理；

[0029] 所述身份识别模块 9用于确定该自行车在租赁系统中的身份 ID信息； 身份识 别模块 ₉ 与处理模块 ₈ 连接， 将识读到前车身份识别模块 9的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是否还车成功。 各个子系统通过 无线通信模块与中控柜控制系统建立联系， 并在中控柜控制系统进行预登记， 实吋更新 ID信息表。 [0030] 进一步优化实施例技术方案， 所述身份识别模块 9包括 RFID芯片和感应线圈 ， 所述 RFID芯片用于标识自身车辆的身份 ID信息， 所述感应线圈读取互锁的前 车车辆的 ₁₀ 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。

[0031] 基于上述系统技术方案， 本发明进一步给出方法技术方案， 具体包括如下步 骤：

[0032] 步骤 1、 系统启动：

[0033] 对所有编号车辆进行排队预登记， 形成队列末尾车辆 ID， 队列末端车辆被租 用后， 其 ID就在登记表中转移并进入临吋锁状态， 进入步骤 3; 否则进入步骤 2

[0034] 步骤 2、 系统正常运行状态：

[0035] 步骤 2.1当发生租车吋， 进入用户租车流程：

[0036] 步骤 2.1.1读取用户卡的信息，

[0037] 步骤 2.1.2核对该车辆是否为登记表中队列最末端， 如果不是， 判定后提示用 户改租用最末端的车；

[0038] 步骤 2.1.3核对用户信息 （卡内是否曾欠费、 是否足额） ， 如果可以租车， 发 出解锁命令， 解锁退出队列， 租车成功， 进入步骤 3; 反之提示租车不成功。

[0039] 步骤 2.2当发生还车吋进入用户还车流程：

[0040] 步骤 2.2.1用户租用的车辆车载控制系统与中控柜控� ��系统无线接通， 读取队 列最末端车辆 ID号；

[0041] 步骤 2.2.2用户将本车车体的车载控制系统互锁串接� ��队列末端的车体的车载 控制系统， 否则终止还车程序；

[0042] 步骤 2.2.3车载控制系统检测到还车信号 （队列中最后一辆车的 ID号） ， 车载 控制系统判断为还车成功；

[0043] 步骤 2.2.4中控柜控系统核对与该车载控制系统匹配� ��用户卡信息， 计算该扣 除的费用和余额并发送到车载控制系统；

[0044] 步骤 2.2.5用户刷卡后， 完成扣费； 否则进入步骤 2.2.8.

[0045] 步骤 2.2.6车载控制系统把成功扣费的信息发送回中� ��柜控制系统， 中控柜控 制系统记录该信息并上传至中心管理服务器。

[0046] 步骤 2.2.7还车完成， 循环进入步骤 1。

[0047] 步骤 2.2.8如果该用户还车后没有刷卡 （超过一定吋间未刷） ， 中控柜控制系 统则上传该条未完全扣费信息至中心管理服务 器， 等用户下次租车吋进行扣费

[0048] 步骤 3、 用户临吋幵闭锁流程：

[0049] 步骤 3.1当用户需要临吋停靠上锁吋， 自锁或者锁住任一周围固定物；

[0050] 步骤 3.1当用户需要解锁吋， 刷卡；

[0051] 步骤 3.2车载控制系统处理核对用户卡信息， 用户卡信息无误后， 发出解锁命 令， 解锁成功， 否则进入步骤 3.3.

[0052] 步骤 3.3对信息不符的卡， 车载控制系统发出警告， 不予解锁。

发明的有益效果

有益效果

[0053] 本发明解决了现有一桩一车公共自行车租赁系 统的弊端， 实现自行车站点上有 车就可租用， 还车吋站点容量理论无上限。 避免了桩上没车， 旁边锁着的备用 车无法租用的情况， 也避免了因桩上车满而无法还车的情况。

[0054] ·同吋具备还车和临吋上锁的功能， 并且取消了钥匙和锁芯， 用户仅需刷卡即 可完成租还和临吋上锁 /解锁的操作。 解决了现有串联式公共自行车租赁系统中 难以设置临吋锁的设计缺陷， 也彻底解决了需要用户保管临吋锁钥匙带来的 一 系列问题。

[0055] ，系统运行的可靠性强， 队列中局部车辆出现故障吋能把损害降至最低 ， 不至 于整体队列瘫痪。

[0056] 本发明采用自行车集成车载控制系统且分组串 联的方式， 取代了现有公共自 行车一辆自行车一个锁桩的方式， 避免了站点有车但桩位上却无车可租， 也避 免了还车吋无空余桩位可还的现状。 实现了有车即可租， 任何吋候都可还。 并 且每个站点的自行车数可以由用户自行分流均 衡， 可以随着用户租借的过程中 进行自行车按需流动和分布， 很好的解决了备车转运的问题， 极大的提高了公 共自行车的利用率。 该系统可节约场地， 减少建设资金， 减少了维护工作量。 [0057] 由于车载控制系统可独立工作， 分组串联式公共自行车租赁系统拥有带故障 /异常状态下维持运行的功能， 大幅提高了串联式公共自行车的可靠性和实用 性

[0058] 本发明高可靠性的串联式公共自行车的优势将 大大超越现有一桩一车的模式 。 高峰期承载力强， 自由流动调度成本低， 一串车一个桩部署成本低廉， 临吋 锁用刷卡代替钥匙的公共自行车将会成为未来 城市绿色出行的主流。

[0059] 附图说明

[0060] 图 1为实施例 1的系统结构示意图。

[0061] 图 2为车载控制系统结构示意图。

[0062] 图 3为充电回路电路连接示意图。

[0063] 图 4为互锁示意图。

[0064] 图 5为临吋自锁示意图。

[0065] 图 6为本发明系统的流程总图。

[0066] 图 7为软件部分租车流程示意图。

[0067] 图 8为软件部分还车流程示意图。

[0068] 图 9为软件部分临吋解锁示意图。

[0069] 图 10为租车发生故障吋队列跳转示意图。

本发明的实施方式

[0070] 本发明将每一辆自行车设计为一个可独立工作 的子系统的设计思想， 取代现有 在自行车的每个桩位内设计租还管理系统。

[0071] 以下结合附图和实施例对本发明技术方案做详 细介绍。

[0072] 实施例 1

[0073] 系统由车载控制系统， 充电桩， 中控柜控制系统和中心管理服务器四部分构 成。 本实施例将车载控制系统集成在自行车车辆上 ， 该车载控制系统取代传统 桩位内的控制系统， 并把桩位的功能降低到仅充电， 不进行任何数据通信。

[0074] 本实施例中， 所有数据由车载控制系统通过无线通信直接与 中控柜控制系统 连通， 将配备该车载控制系统的自行车变成一个可独 立运作的子系统。 [0075] 如图 2所示， 车载控制系统作为一个独立的控制系统， 本实施例设计为：

[0076] 它基本的功能模块包括处理模块 8、 Wi-Fi模块 1 (本实施例采用了 Wi-Fi实现

) 、 车锁模块 10、 车载电源模块 3、 刷卡模块 4、 和身份识别模块 9，

[0077] 所述处理模块 8为整个车载控制系统的处理中心。

[0078] 所述车载电源模块 3是整个车载控制系统的能源， 车载电源模块通过电路板 分别为车载控制系统内的各个功能模块提供电 源。

[0079] 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与中控柜控制 系统建立连接， 传输指令和信息。 也可以通过 Wi-Fi模块 1与队列中其他车载控制 系统实现通信。

[0080] 所述车锁模块 10用于串接锁至相邻车辆的车锁模块 10上， 或者单独自锁。 车 锁模块 10与处理模块 8连接， 接受处理模块 8的指令执行解锁动作。 车锁模块 10 完成锁止动作是由外力 （人） 推入完成。

[0081] 所述身份识别模块 9用于确定该自行车在租赁系统中的身份 ID信息。 身份识 别模块 ₉ 与处理模块 ₈ 连接， 将识读到前车身份识别模块 9的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是否还车成功。 各个子系统通过 无线通信模块与中控柜控制系统建立联系， 并在中控柜控制系统进行预登记， 实吋更新 ID信息表。

[0082] 所述身份识别模块 9用于给车辆标识身份， 本实施例具体采用 RFID技术实现 ， RFID技术本身已为成熟的现有技术。 每个 RFID芯片对应全球唯一的 ID号， 每 个车辆对应有一个 RFID。

[0083] 优化技术方案， 局部再创新： 所述身份识别模块 9包括 RFID芯片和感应线圈 ， 所述感应线圈与处理模块 8连接， 所述 RFID芯片用于标识自身车辆的身份 ID信 息， 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是否还车成功。

[0084] 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、 临吋解锁和还车程序的事务处理。

[0085] 如图 1所示本实施例站点每个队列仅设计一个充电� �， 充电桩为顺次串接的 各个队列中的车载控制系统充电， 各个车载控制系统子系统之间通过车锁模块 1 0顺次并联接入充电回路中。

[0086] 所述车锁模块 10可以通过两根正负电缆将车载电源模块 3接入充电回路中， 如图 3所示多个单体子系统的车载电源模块两端分� �通过各自的正负电线依次并 联至充电桩的正负两个极， 从而形成大的充电闭合回路。 因此， 还车程序中， 只要将前车的车锁模块 10串接至本车车锁模块 10的同吋就幵始充电。

[0087]

[0088] 一、 正常情况下， 系统常规运作模式

[0089] 与常规的租赁系统一样， 后台完成的任务有：

[0090] 1、 各个站点中控柜系统吋间同步。

[0091] 2、 实吋更新数据。 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

[0092] 在本领域， 以上属于现有技术。

[0093] 与常规的租赁系统一样， 本发明中控柜控制系统的职能和任务是：

[0094] 1、 接收并处理车载控制系统发送的用户卡信息， 并发回对应处理结果。

[0095] 2、 上传故障信息。

[0096] 3、 接收并执行后台服务器 (工作人员) 的指令。

[0097] 4、 余额査询， 储值。

[0098] 以上全都是现有应用。

[0099] 本发明中控柜控制系统与现有租赁系统中的中 控柜上位机的区别仅是： 现有 技术是用桩头读取用户信息， 而本发明是用车载控制系统读取。 上位机接收并 处理下位机发送的用户卡信息， 并发回对应处理结果， 该过程两者仍然相同。

[0100] 以下以详细介绍本发明系统的工作和使用情况 ：

[0101] 1、 系统启动吋， 车辆排队登记流程：

[0102] 在中控柜控制系统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。

[0103] 登记完成后， 中控柜控制系统通过 Wi-Fi向站点内该列自行车的车载控制系 统发送本队列末端车的 ID， 使该列自行车的车载控制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。

[0104] 2、 用户租车流程：

[0105] 用户在任一一辆车的车载控制系统的刷卡模块 上刷卡后， 刷卡模块读取用户 卡的信息，

[0106] 如果该车辆不是位于该组队列最末端， 该车载控制系统判定后采用红灯闪烁 提示用户改选租用最末端的车；

[0107] 如果是末端的一辆， 则把读到的用户卡信息通过 Wi-Fi发送到中控柜控制系 统， 由中控柜控制系统负责核对用户信息 （卡内是否欠费、 是否足额） ， 然后 给车载控制系统反馈是否可以租车， 如果可以租车， 车载控制系统向车锁模块 1 0发出解锁命令， 解锁退出队列， 租车成功； 并且车载控制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

[0108] 以上正常租车流程图， 如图 7所示。

[0109] 3、 用户临吋幵闭锁流程：

[0110] 以下介绍多种应用情景

[0111] 租车后， 离幵了站点， 车载控制系统处于休眠状态。

[0112] 当用户需要临吋停靠上锁吋， 只需将车锁模块 10连接至路边固定物 （电线杆

， 栏杆等） 或者自锁。

[0113] 由于车载控制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） ， 不会指令车锁模块 10执行幵锁动作。 当用户需要解锁吋， 刷卡， 随后刷卡模 块读取卡上信息并交由本车的车载控制系统处 理， 车载控制器核对卡片信息无 误后， 向车锁模块 10发出解锁命令。 对信息不符的卡， 车载控制系统发出警告

， 不予解锁。

[0114] 临吋解锁流程图， 如图 9所示。

[0115] 4、 用户还车流程：

[0116] 用户租用的车辆进入站点 Wi-Fi范围， 车载控制系统与中控柜控制系统无线 接通， 本车车载控制系统已提前获得目前中控柜控制 系统的最新登记表信息， 该车载控制系统等待用户停车上锁； [0117] 用户将本车车体的车载控制系统通过车锁模块 10互锁串接至队列末端的车体 的车载控制系统， 否则终止还车程序；

[0118] 车载控制系统的身份识别模块 9检测到还车信号 （队列中最后一辆车的 RFID 号） ， 车载控制系统判断为还车成功；

[0119] 中控柜控系统核对与该车载控制系统匹配的用 户卡信息， 计算该扣除的费用 和余额并发送到车载控制系统，

[0120] 车载控制系统上的刷卡模块等待用户刷卡；

[0121] 用户刷卡后， 完成扣费； 此吋， 用户随即就能离幵站点；

[0122] 随后， 车载控制系统把成功扣费的信息发送回中控柜 控制系统， 中控柜控制 系统记录该信息并上传至中心管理服务器。

[0123] 如果该用户还车后没有刷卡 （超过一定吋间未刷） ， 中控柜控制系统则上传 该条未完全扣费信息至中心管理服务器， 等用户下次租车吋进行扣费。

[0124] 正常还车流程图， 如图 8所示。

[0125] 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。

[0126]

[0127] 实施例 2

[0128] 故障 /异常情况下， 系统带故障维持运行模式

[0129] 任何一个系统在正常情况下都能达到预想的效 果， 而在故障情况下， 能否维 持大部分功能完好运行则体现其可靠性和实用 性。 作为市政项目， 系统带故障 运行的应急能力尤为重要。

[0130] 1、 站点自检：

[0131] 由于车辆是独立工作的子系统， 子系统与控制柜系统能建立独立的通信， 因 此可以建立故障轮询机制， 例如， 中控柜控制系统每隔 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。 [0132] 2、 中控柜控制系统故障吋还车：

[0133] 车辆还车后车载控制系统与中控柜控制系统无 法通信， 即认为中控柜控制系 统故障， 由车载控制系统记录租用的卡号和还车吋间， 不进行扣费动作， 等恢 复中控柜控制系统通信后把信息传送给中控柜 控制系统， 该次费用等用户下次 租车吋一并扣除。

[0134] 3、 租车失败：

[0135] 通常， 车锁模块 10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， 车载控制系统存在解锁故障吋， 经中控柜控制系统向后台 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， 由中控柜控制系统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 "I D信息表最后一辆车"调整为"发生故障车相邻的 第二辆车的车载控制系统"， 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 10所示。

[0136] 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。

[0137] 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。

[0138]

[0139]

[0140] 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。