基于阿里云的多品牌共享單車規范停放和管理平臺

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，導致在與城市管理中產生了不能調節的沖突，例如亂停亂放、惡意損壞、據為己有、押金問題威脅公眾出行安全等問題。基于此，開發一種能適合多品牌，便于使用和調度的共享單車規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，實現數據儲存共享，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計、運營模式以及運營企業的管理水平等均跟不上共享單車爆發式的發展速度，亂停亂放、惡意損毀或據為私有、有些甚至威脅公眾出行安全。因此，開發一種能適合多品牌，便于使用和調度的共享單車規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、研究創新點

（1）利用阿里云數據庫海納共享單車的存放與提取信息，并實現各地方平臺的數據共享，對未停放在平臺的共享單車繼續收費，杜絕亂停亂放的現象。

管理平臺總體架構分為：服務/數據供給云層、應用層、停車平臺系統、單車車載系統四大方面，共享單車的停放信息都將存入到阿里云數據庫，實現各個地方的管理平臺數據共享，檢測到未停放到管理平臺的共享單車視為還在消費狀態，定點規范停放共享單車可以杜絕亂停亂放的現象。

（2）利用對各品牌共享單車停放底座的定制，實現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，可以依據不同品牌共享單車的車輪進行制定和調整，以實現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向停放平臺的主機傳回數據到阿里云，阿里云再把數據轉發給中央軟件，從而實現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檢測技術對單車重要部件進行損害自檢，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，都被設備識別到，平臺才會同意停車。目前已經有人構想過使用RFID對自行車進行損壞檢測，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）共享單車平臺技術方案

管理平臺總體架構分為服務/數據供給云層、應用層、停車平臺系統、單車車載系統四大方面。

（1）服務/數據供給云層租用阿里云服務器，采用SQL數據庫進行數據存儲;首先建立一個數據庫，然后創建客戶列表及訂閱列表，加入監聽客戶端列表，利用SQL數據庫構建平臺所需要的所有數據轉發和存儲。

（2）應用層分為取車上位機部分和管理員上位機部分，方便調度和清理工作;提供停車場平臺旁的給用戶使用的上位機，實現與停車場中控實時交互數據，采集出入庫車輛信息，同時配合中控設備輸入機械臂算法參數達到存車取車功能，與云端數據庫進行數據交換。

（3）停車平臺系統由步進電機、中控部分及RFID讀卡器部分組成。步進電機通過絲桿旋轉采用3D走位的方式運輸和調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。同時根據用戶選擇機械臂的需要，按需求實現停車取車。

（4）單車車載系統分為GPRS、中控部分、RFID標簽及定位（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都有RFID標簽，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，每輛車子的機械臂信息都隨MAC預先存入到數據庫。此外，還裝有GPRS，提供定位數據。

（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技術的簡稱，它屬于第二代移動通信中的數據傳輸技術，是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。

2.北斗模塊

中國北斗衛星導航系統可在全球范圍內隨時為各類用戶提供高可靠定位、高精度、導航、授時服務北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成。[1]

3.RFID

RFID技術（射頻識別），又稱無線射頻識別，是一種通信技術，無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸就可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據。[2]

4.中控部分（STM32FIO3RBT6）

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

5.CH340T

CH340T 是一個USB總線的轉接芯片，可以實現USB轉串口、USB等。CH340T芯片支持5V電壓以及3.3V 電壓。

6.步進電機

步進電機是現代數字程序控制系統中的主要執行元件，它將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制電機。步進電機是一種感應電機，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電機供電，才能夠使步進電機進行正常運動。

7.步進電機驅動器

步進電機驅動器可以將電脈沖轉化為角位移。它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，它的轉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議，簽訂協議后，對每輛單車增設GPRS信息及該單車每個機械臂參數如車座高低，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械臂參數。

（二）入庫

將增設機械臂參數及安裝有GPRS的共享單車通過步進電機停放到停車平臺，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據庫，并將讀取的數據傳輸到第二層軟件上位機。

（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選擇將要使用的共享單車品牌，再選擇平臺上現有該品牌共享單車的機械臂信息，例如車座高或者車座低。選擇完畢后，停車平臺通過步進電機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電機停放傳輸到停車平臺，停車平臺開始讀取單車的MCU及RFID信息，檢測是否機械臂參數完整，如果出現機械臂缺失，則拒絕接收該共享單車，停上的單車與租賃時對比有嚴重損壞，計費將持續到規范停放好為止。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收費。

（五）維護

共享單車由于停放平臺統一，各品牌共享單車的維護人員只需到停放平臺進行維護，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進行巡回。

五、使用效果

基于阿里云的多品牌共享單車規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向停放平臺的主機傳回數據到阿里云，阿里云再把數據轉發給中央軟件，實現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實現共享單車損壞自檢，如若損壞強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檢測，提交了國家知識產權局發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協議。

參考文獻：

[1]白帆.安卓系統中的NFC快遞應用系統設計與實現[D].湖南大學，2015.

[2]李婷.RFID關鍵技術及其應用研究[D].南京郵電大學，2017.

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