基于NB-IOT网络的共享单车管理系统技术解决方案

基于NB-IOT网络的共享单

车管理系统

技

术

解

决

方

案

目录

1．设计目标 0

2．系统结构 (1)

3．工作原理及流程 (6)

4．系统功能 (7)

5．系统组成 (9)

6．软件技术 (9)

7. 硬件技术 (11)

共享单车管理系统技术方案

1．设计目标

本方案的设计目标主要包括两方面：

1）功能目标：采用先进智能技术，实现自行车自动租赁、异地还车、客户和车辆管理、租赁点无人管理等，保障客户借还自行车的方便性、快捷性和安全性；

2）成本控制：在达到功能需求的基础上，采用更合理的方案，以节约成本，提高系统的性价比。

2．系统结构

本系统由管理中心、租赁点主控制器、车位分控制器的三层控制结构组成，如下图所示，管理中心中央管理系统可以实现车辆、用户信息管理、车辆监控、报表生成等功能，并能够通过GPRS网络实现与各租赁点的实时通信，完成系统数据库同步。每个租赁点控制层包括一个主控制器、一个刷卡终端、开关电源、备用电源等，用于实现整个租赁点的车位和车辆管理。车位分控层，包括自行车、电子锁、车身电子标签读头等。主控与分控间通过RS485通信。

共享单车管理系统工作原理图

RVV2*1.0

RVV2*1.0电源线 RVV4*1.0（信号线）

RVV4*1.0(信号线)

1）主控制器：对租赁点的车位控制器、GPRS 等外设进行控制，同时完成于管理中心的数据同步，还要求主控器有一定的容量，以存储用户黑名单以及脱机状态下的数据暂存；

2）GPRS 模块：使用中国移动的GPRS 无线网络实现中央管理系统与各租赁点间的通讯；

3）车位控制器：对刷卡信息、电子锁锁止信号、自行车检测信号进行处理；

4）电子锁：在系统确认用户有效刷卡后，车位控器向电子锁发送开锁指令，电子锁打开，用户可自行取车；在还车时，将车身上锁扣推入电子锁锁槽，电子锁将车锁死；

5）读卡器：每个车位1个，用于用户借还自行车时刷卡，具有读写功能；

6）识别器：通过车身电子标签检测该车位是否有车，有哪辆车，保障了租赁卡与自行车的正确绑定；

7）电源：用于给主控制器、车位控制器等提供电源；

系统联网图

系统结构图

GPRS 模块 主控制器n

管理中心

3．工作原理及流程

本系统旨在利用先进的计算机、通信、电子标签、NB-IOT网络等技术，实现自行车的租赁点的无人化、智能化管理，从用户使用角度，对系统工作流程进行推演。

1）办理租赁卡：用户凭相关身份证明或押金，到指定地点填写申请表，办理租赁卡；

2）到租赁点借车：用户持租赁卡，可到任意租赁点刷卡借车，其过程有

①到租赁点的主控制面板上刷卡，确认刷卡有效后，主控制器向卡内写入借车时间和车辆信息，取车指示灯亮，提示用户到指定车位取车；

②系统延时5秒钟开车位锁，同时将刷卡信息和开锁信息发送到管理中心，系统绑定租赁卡和车辆信息，由于中间有一定的时间间隔，可

以保障分控制器RS485的轮询通信时间，即使是多人刷卡也不会存在冲突；

③用户在指定车位可取到车。

3）到租赁点还车：用户可就近到任意租赁点还车，还车过程如下

①将需还自行车推入空车位，将自行车身上的锁芯对准支架上的电子锁锁孔，推上，此时电子锁将会自动锁住自行车

②车位处读头检测到自行车的电子标签，将信息传送到管理中心，管理中心核算用户借车时间和费用，更新数据库；

③用户到主控面板处刷卡，系统自动扣除相关费用或者向卡内冲入押金金额，完成还车。

4．系统功能

1）刷卡借还：用户可在任意租赁点凭IC卡，完成租车还车，允许异地还车；

2）实时通信：租赁点采集的租车和还车信息实时传送到发卡管理中心，管理中心在秒级以下的时间内刷新数据库，并将修改数据实时发送到各租赁点；

3）语音提示：对用户操作进行相关语音提示，如“取车成功，祝您一路顺风”“还车成功，谢谢使用”等，以方便用户确认；

4）设置阈值报警：对车辆将满和车辆太少设置警戒数（如设置20%以下和80%以上），当超过警戒数时，提醒管理中心，以方便车辆动态调度；

5）客户黑名单：施行一卡一车制，当卡不符合租借条件后，被列入黑名单，发送到每个租赁点的控制器，使该卡刷卡无效；

6）脱机功能：当网络出现故障时，各租赁点依然能进行车辆借还；7）车辆报失：对于在设置天数内（如设为3天）未曾在管理系统中出现的车辆，进行报失，以便于车辆管理；

8）故障报警：在各租赁点设置故障报警按钮，当用户发现故障时，可按该按钮报警，相关人员在规定时间内赶到现场排除故障；

9）车辆实时跟踪：能够实时跟踪自行车何人何时何处借出和还入，还可以根据自行车的动态流向实时调配；

10 数据报表：可以根据需求，设置打印数据报表，方便管理和统计。5．系统组成

本系统主要包括软件和硬件部分，其中软件包括中央管理系统和控制器、通信嵌入式软件，硬件部分包括电脑、主控制器、车位控制器、发卡器、GPRS模块、电子锁、电子标签、读卡器、自行车、开关电源、备用电源、支架、线材等。

6．软件技术

中央管理系统，实现各租赁点自行车、电子锁、借还情况等进行监督和管理，该管理系统又分为几个子系统：

1）租赁卡管理系统：用户申请到的租赁卡，由管理中心统一加密定制，下发到各服务点，并能够对非诚信用户设置黑名单，下载到各租赁点存储器中以备核查；

2）自行车管理系统：用作每辆自行车特定身份标识的车身电子标签，也需要中央管理系统进行加密授权后方可发放，可在中央管理系统中查看任何一辆自行车的状态。

3）自行车租赁信息管理系统：主控器将用户租赁卡与所借自行车进行绑定，及时将数据上传给管理中心，便于管理者对各租赁点车辆出租情况进行监控，提醒租借超时客户还车，还可以设置空车位阈值报警，在空车位太少或者太多时报警，方便管理者进行车辆调配；4）用户诚信积分管理系统：根据需求建立用户诚信积分制度，对于违反公约的用户，给予一定的积分惩罚；

此外，软件还包括主控制器中用于完成控制功能的嵌入式程序、通信协议程序等。

7. 硬件技术

1）主控制器：对租赁点的电子锁、读卡器、GPRS等外设进行控制，对刷卡信息、电子锁锁止信号、自行车检测信号处理，向外设发出相应控制信号，同时完成于管理中心的数据同步，还要求主控器有一定的容量，以存储用户黑名单以及脱机状态下的数据暂存；

2）GPRS模块：使用中国移动的GPRS无线网络实现中央管理系统与各租赁点间的通讯；

3）电子锁：在系统确认用户有效刷卡后，主控器向电子锁发送开锁指令，电子锁打开，用户可自行取车；在还车时，将车身上锁扣推入电子锁锁槽，电子锁将车锁死；

4）租赁卡读卡器：每个租赁点1个，用于用户借还自行车时刷卡，具有读写功能；

5）车位控制器：通过在车位加装识别器，以检测该车位是否有车，有哪辆车，保障了租赁卡与自行车的正确绑定；

6）自行车：采用特制的、非标准自行车用于租赁系统，以区别于现行的普通自行车；

7）开关电源：用于给主控制器、电子锁、读卡器、识别器等提供电源；

8）备用电源：在电网断电的情况下保障自行车租赁能正常进行。