陳豪坤

摘 要：城市中的市容市貌是一個城市的名片，但在共享單車的模式下，導(dǎo)致在與城市管理中產(chǎn)生了不能調(diào)節(jié)的沖突，例如亂停亂放、惡意損壞、據(jù)為己有、押金問題威脅公眾出行安全等問題。基于此，開發(fā)一種能適合多品牌，便于使用和調(diào)度的共享單車規(guī)范停放和管理平臺對于城市市容市貌管理有著非凡的意義。能夠兼容市場上各類品牌共享單車的存放與提取;對每輛單車都裝有GPRS核心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存共享，杜絕亂停亂放;采用RFID對單車損害自檢，杜絕損壞單車行為。

關(guān)鍵詞：共享單車;停放;智能管理

一、研究背景

共享單車作為新型交通工具，以其使用流程快捷、停車方便、價格親民等改變了近3億人的短距離出行，但是由于共享單車其本身設(shè)計、運營模式以及運營企業(yè)的管理水平等均跟不上共享單車爆發(fā)式的發(fā)展速度，亂停亂放、惡意損毀或據(jù)為私有、有些甚至威脅公眾出行安全。因此，開發(fā)一種能適合多品牌，便于使用和調(diào)度的共享單車規(guī)范停放和管理平臺對于城市市容市貌管理有著非凡的意義。本平臺是基于阿里云的新型共享單車停放智能平臺。

二、研究創(chuàng)新點

（1）利用阿里云數(shù)據(jù)庫海納共享單車的存放與提取信息，并實現(xiàn)各地方平臺的數(shù)據(jù)共享，對未停放在平臺的共享單車?yán)^續(xù)收費，杜絕亂停亂放的現(xiàn)象。

管理平臺總體架構(gòu)分為：服務(wù)/數(shù)據(jù)供給云層、應(yīng)用層、停車平臺系統(tǒng)、單車車載系統(tǒng)四大方面，共享單車的停放信息都將存入到阿里云數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各個地方的管理平臺數(shù)據(jù)共享，檢測到未停放到管理平臺的共享單車視為還在消費狀態(tài)，定點規(guī)范停放共享單車可以杜絕亂停亂放的現(xiàn)象。

（2）利用對各品牌共享單車停放底座的定制，實現(xiàn)兼容多品牌共享單車的停放和管理平臺的搭建。

每個單車底盤的車槽，可以依據(jù)不同品牌共享單車的車輪進(jìn)行制定和調(diào)整，以實現(xiàn)多品牌共享單車的共同停放和提取。目前，市場上已有一些共享單車停放平臺，但是它們都只實現(xiàn)了單品牌共享單車的停放，而這個停車平臺可以兼容市場上各類品牌共享單車的存放與提取。

（3）每輛單車都裝有GPRS核心，實現(xiàn)實時跟蹤每輛共享單車信息，杜絕丟失。通過GPRS向停放平臺的主機(jī)傳回數(shù)據(jù)到阿里云，阿里云再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給中央軟件，從而實現(xiàn)共享單車海量信息集中存儲、實時共享，杜絕共享單車亂停亂放。

（4）單車各重要部件加裝RFID，停放時利用RFID檢測技術(shù)對單車重要部件進(jìn)行損害自檢，杜絕損壞單車行為。

每個共享單車的各需品部件都，在停車時可以自動對加裝RFID中重要部位的掃描，只有共享單車的全部必需品齊全，都被設(shè)備識別到，平臺才會同意停車。目前已經(jīng)有人構(gòu)想過使用RFID對自行車進(jìn)行損壞檢測，但它只是用其單次對共享單車損壞識別，無法自動對停放的共享單車進(jìn)行掃描，無法杜絕惡意損壞共享單車的行為。

三、研究過程

（一）共享單車平臺技術(shù)方案

管理平臺總體架構(gòu)分為服務(wù)/數(shù)據(jù)供給云層、應(yīng)用層、停車平臺系統(tǒng)、單車車載系統(tǒng)四大方面。

（1）服務(wù)/數(shù)據(jù)供給云層租用阿里云服務(wù)器，采用SQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲;首先建立一個數(shù)據(jù)庫，然后創(chuàng)建客戶列表及訂閱列表，加入監(jiān)聽客戶端列表，利用SQL數(shù)據(jù)庫構(gòu)建平臺所需要的所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和存儲。

（2）應(yīng)用層分為取車上位機(jī)部分和管理員上位機(jī)部分，方便調(diào)度和清理工作;提供停車場平臺旁的給用戶使用的上位機(jī)，實現(xiàn)與停車場中控實時交互數(shù)據(jù)，采集出入庫車輛信息，同時配合中控設(shè)備輸入機(jī)械臂算法參數(shù)達(dá)到存車取車功能，與云端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（3）停車平臺系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)、中控部分及RFID讀卡器部分組成。步進(jìn)電機(jī)通過絲桿旋轉(zhuǎn)采用3D走位的方式運輸和調(diào)度平臺上停放的共享單車，RFID讀卡器用于檢驗需要被停放的共享單車的完整性;這一層提供停車場中控設(shè)備，裝有RFID讀取裝置，用于采集共享單車停車臂上的RFID入庫信息，并傳輸至第二層軟件上位機(jī)。同時根據(jù)用戶選擇機(jī)械臂的需要，按需求實現(xiàn)停車取車。

（4）單車車載系統(tǒng)分為GPRS、中控部分、RFID標(biāo)簽及定位（北斗）組成，改裝后的每輛共享單車的重要不可缺少的部件內(nèi)都有RFID標(biāo)簽，都能實時定位和跟蹤方便管理員尋找丟失的共享單車，也能約束使用者文明用車的行為。每輛車上都裝有MAC唯一編號，重要部件安裝RFID，每輛車子的機(jī)械臂信息都隨MAC預(yù)先存入到數(shù)據(jù)庫。此外，還裝有GPRS，提供定位數(shù)據(jù)。

（二）共享單車停放平臺硬件介紹

1.GPRS模塊

GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù)的簡稱，它屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

2.北斗模塊

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)隨時為各類用戶提供高可靠定位、高精度、導(dǎo)航、授時服務(wù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成。[1]

3.RFID

RFID技術(shù)（射頻識別），又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸就可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。[2]

4.中控部分（STM32FIO3RBT6）

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM。ARM Cortex-M內(nèi)核的32位微控制器。[3]

5.CH340T

CH340T 是一個USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，可以實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口、USB等。CH340T芯片支持5V電壓以及3.3V 電壓。

6.步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它就是通過利用電子電路，將直流電變成分時供電的，只有用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，才能夠使步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正常運動。

7.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器可以將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移。它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，它的轉(zhuǎn)動是以固定的尺度一步一步為單位。

四、管理平臺運營步驟

（一）改裝

停車平臺與各類品牌的共享單車簽訂合作協(xié)議，簽訂協(xié)議后，對每輛單車增設(shè)GPRS信息及該單車每個機(jī)械臂參數(shù)如車座高低，車把完整性，車籃有否，前輪，后輪等信息的RFID，方便用戶在選擇共享單車的時候選擇機(jī)械臂參數(shù)。

（二）入庫

將增設(shè)機(jī)械臂參數(shù)及安裝有GPRS的共享單車通過步進(jìn)電機(jī)停放到停車平臺，停車平臺讀取每輛平臺上的單車的MCU及RFID信息，GPRS信息，將這些信息存入云端數(shù)據(jù)庫，并將讀取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降诙榆浖衔粰C(jī)。

（三）取車

使用者來到停車平臺，通過停車場平臺旁的用戶使用上位機(jī)選擇將要使用的共享單車品牌，再選擇平臺上現(xiàn)有該品牌共享單車的機(jī)械臂信息，例如車座高或者車座低。選擇完畢后，停車平臺通過步進(jìn)電機(jī)將用戶選擇的共享單車傳送下來，用戶通過該品牌共享單車自帶的軟件解鎖。

（四）還車

使用者將使用后的共享單車通過步進(jìn)電機(jī)停放傳輸?shù)酵＼嚻脚_，停車平臺開始讀取單車的MCU及RFID信息，檢測是否機(jī)械臂參數(shù)完整，如果出現(xiàn)機(jī)械臂缺失，則拒絕接收該共享單車，停上的單車與租賃時對比有嚴(yán)重?fù)p壞，計費將持續(xù)到規(guī)范停放好為止。如果車沒有完成的共享單車將通過該品牌的共享單車軟件持續(xù)收費。

（五）維護(hù)

共享單車由于停放平臺統(tǒng)一，各品牌共享單車的維護(hù)人員只需到停放平臺進(jìn)行維護(hù)，通過每輛車的MCU得知未在平臺上的共享單車分別是哪些，通過車上的GPRS進(jìn)行巡回。

五、使用效果

基于阿里云的多品牌共享單車規(guī)范停放和管理平臺能兼容市場上各類品牌共享單車的存放與提取;每個共享單車的車載模塊裝有GPRS核心，通過GPRS向停放平臺的主機(jī)傳回數(shù)據(jù)到阿里云，阿里云再把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給中央軟件，實現(xiàn)共享單車海量信息集中存儲、實時共享，杜絕共享單車亂停亂放;采用RFID實現(xiàn)共享單車損壞自檢，如若損壞強(qiáng)制要求用戶維修完畢，杜絕惡意損壞共享單車行為。

目前本項目已通過教育部科技查新工作站的查新，通過泉州市一鳴交通電器有限公司的安全技術(shù)檢測，提交了國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利和實用新型專利。并于10月與福建省泉州市一鳴公司簽訂了開發(fā)協(xié)議。

參考文獻(xiàn)：

[1]白帆.安卓系統(tǒng)中的NFC快遞應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].湖南大學(xué)，2015.

[2]李婷.RFID關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究[D].南京郵電大學(xué)，2017.

[3]楊海濤.一種基于STM32的智能窗簾系統(tǒng)設(shè)計[J].電子制作，2018（23）：46-47+65.