公共自行車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄒全等

摘要：公共自行車智能控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自行車的無(wú)人化、智能化管理，應(yīng)用和推廣城市自行車系統(tǒng)，充分發(fā)揮其綜合優(yōu)勢(shì)，對(duì)改善城市居民出行，減緩城市交通擁擠狀況，促進(jìn)城市交通可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。介紹了公共自行車智能控制系統(tǒng)的基本組成、實(shí)現(xiàn)功能及其系統(tǒng)架構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)中的總部管理中心、城市管理中心、租賃網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行了介紹。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：公共自行車租賃系統(tǒng)；智能控制系統(tǒng)；系統(tǒng)架構(gòu)；電子標(biāo)簽

DOIDOI：10.11907/rjdk.143596

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）001012302

0 引言

在城市或者某些區(qū)域，隔一定距離規(guī)劃出一些停放自行車的點(diǎn)（比如地鐵出口、社區(qū)大門口等），這些停放自行車的點(diǎn)通過(guò)智能控制系統(tǒng)管理自行車，實(shí)現(xiàn)自行車的無(wú)人化、智能化管理。通過(guò)公共自行車租賃，可以提高城市自行車使用效率，緩解公共交通壓力，并能減少汽車尾氣排放，實(shí)現(xiàn)低碳生活，綠色出行[1]。這對(duì)改善城市居民的出行狀況，減緩城市交通擁擠，促進(jìn)城市交通可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義[2]。

1 公共自行車智能控制系統(tǒng)基本組成

該系統(tǒng)組成是由發(fā)卡管理軟件及電腦、無(wú)線通訊控制器（ES5184）、自行車讀卡控制器（ES5194）、帶電子標(biāo)簽的自行車和電子感應(yīng)卡，也稱為租車卡（用IBike表示）組成。完全實(shí)現(xiàn)租車還車的無(wú)人管理，租車時(shí)只要在自行車讀卡控制器上讀一下感應(yīng)卡，聽到語(yǔ)音提示后即可取車；還車時(shí)只要把自行車放入指定位置再讀卡，聽到語(yǔ)言提示后即完成還車。

2 公共自行車智能控制系統(tǒng)基本功能

公共自行車智能控制系統(tǒng)具有如下基本功能：①電子感應(yīng)卡可以在任意租賃站點(diǎn)進(jìn)行租車或者還車，各站點(diǎn)無(wú)需人工管理，真正實(shí)現(xiàn)智能化的本地租車和異地還車；②租車和還車信息會(huì)及時(shí)通過(guò)管理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和存儲(chǔ)；③通過(guò)管理軟件可以實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)租賃點(diǎn)的車輛借還狀態(tài)，以便對(duì)各個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行控制及協(xié)調(diào)；④在制卡時(shí)將一些限制的條件寫入卡中，如免費(fèi)租車時(shí)間一到，系統(tǒng)就自動(dòng)發(fā)送短信提醒還車；⑤每個(gè)車樁帶有語(yǔ)音提示，方便了租賃者的借車和還車操作；⑥通過(guò)管理軟件可以自動(dòng)顯示各租車點(diǎn)的故障，并報(bào)警。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)由總部管理中心、城市管理中心及租賃服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)三級(jí)結(jié)構(gòu)組成?？偛颗c城市中心之間采用Internet進(jìn)行通訊，分部與各租賃點(diǎn)通過(guò)GPRS的TCP/IP業(yè)務(wù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。這樣既能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，各部分又都可以脫機(jī)獨(dú)立工作，所有數(shù)據(jù)都采用本地緩存聯(lián)機(jī)更新，可提高計(jì)算機(jī)的工作效率。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 總部管理中心

總部管理中心具有最高權(quán)限，通過(guò)Internet能對(duì)各城市管理站的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、維護(hù)和監(jiān)控。

3.2 城市管理中心

城市管理中心通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與總部進(jìn)行通訊?？紤]到車棚所在位置的不確定性，該系統(tǒng)使用中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與各租賃點(diǎn)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)發(fā)送會(huì)員卡的黑白名單以及自行車的借還信息。城市各部分屬于獨(dú)立運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)并不依賴總部的數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行，所有本地的會(huì)員卡、車輛、車棚信息都保存在分部的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，自成系統(tǒng)運(yùn)行。城市管理中心數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與總部管理中心定時(shí)或?qū)崟r(shí)上傳下載數(shù)據(jù)。

3.3 自行車租賃站點(diǎn)

自行車租賃站點(diǎn)是由一無(wú)線通訊控制器ES5184和若干自行車樁組成。自行車租賃站點(diǎn)和無(wú)線通信外殼分別如圖2、圖3所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖2 自行車租賃站點(diǎn) 圖3 無(wú)線通信外殼

無(wú)線通訊控制器由控制板、密碼鍵盤、LCD顯示器、電源轉(zhuǎn)換器以及后備電源組成，供電電源為交流220V。

每個(gè)租賃站點(diǎn)的無(wú)線通訊控制器ES5184將每次租車的IBike卡號(hào)、自行車電子編號(hào)、借還時(shí)間實(shí)時(shí)發(fā)送給管理中心電腦。ES5184控制器采用串行通訊方式， 與自行車讀卡控制器ES5194進(jìn)行通訊，一個(gè)ES5184最多可以帶64個(gè)ES5194。基本實(shí)現(xiàn)一個(gè)站點(diǎn)只需一個(gè)無(wú)線通訊控制器。無(wú)線通訊控制器通過(guò)GPRS無(wú)線通訊方式與管理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。無(wú)線通訊控制器除了上述功能外也可以接受管理中心的短信密碼，一旦鍵盤輸入密碼與短信密碼一致，LCD液晶顯示屏提示會(huì)員到幾號(hào)自行車控制器去取車。無(wú)線通訊控制器每小時(shí)自檢一次，將設(shè)備狀況、環(huán)境溫度等檢測(cè)信息發(fā)送到管理中心的服務(wù)器上。無(wú)線通訊控制器ES5184被安裝于一個(gè)封閉的箱體內(nèi)以達(dá)到防水、防塵的目的。主要參數(shù)如下：供電電源： 220V*0.5A；重量：10kg；后備電源：斷電情況下支持6小時(shí)。

3.4 自行車讀卡控制器

自行車讀卡控制器ES5194是由兩個(gè)讀卡器和控制模塊及一個(gè)電控鎖組成。它通過(guò)RS485通訊口將會(huì)員卡號(hào)或自行車電子編號(hào)發(fā)送給無(wú)線通訊控制器ES5184。租車時(shí)自行車控制器ES5194的IBike卡讀卡器讀到正確的卡號(hào)時(shí)發(fā)送指令給CPU，CPU隨即打開電鎖。當(dāng)自行車推出后ES5184立即將IBike卡號(hào)和自行車電子編號(hào)以及租車時(shí)間自動(dòng)發(fā)送給無(wú)線通訊控制器實(shí)現(xiàn)租賃手續(xù)，如圖4所示。

圖4 無(wú)線控制器和讀卡控制器

當(dāng)租賃者把自行車放回到任一租賃站點(diǎn)的車樁位置（即自行車定位器插入到自行車讀卡控制器），ES51941的自行車讀卡器自動(dòng)將自行車的編號(hào)通過(guò)無(wú)線通訊控制器傳回到管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)自動(dòng)顯示還車成功。

讀卡控制器外觀采用玻璃鋼結(jié)構(gòu)件，內(nèi)置塑料內(nèi)襯。內(nèi)部的塑料內(nèi)襯可以起到保護(hù)電子線路和防水保溫的作用。讀卡控制器的控制板連接2個(gè)讀卡頭。1個(gè)讀頭安裝于讀卡器的面板上用于讀取IBIKE卡號(hào)，當(dāng)刷卡時(shí)讀卡器上的綠色指示燈會(huì)亮，會(huì)有提示音，這時(shí)電控鎖解鎖，租賃者就可以取出自行車使用了。另1個(gè)讀頭安裝于讀卡控制器的內(nèi)部，用于讀取自行車電子標(biāo)簽號(hào)碼，一旦讀到有效的電子標(biāo)簽時(shí)，電控鎖即刻鎖住自行車，控制器面板上的綠色指示燈點(diǎn)亮，也會(huì)有提示音提示，表明還車成功。

ES51942的自行車讀卡器（簡(jiǎn)稱為車樁）帶有語(yǔ)音提示功能，方便租賃者的借車和還車。

3.5 會(huì)員卡和自行車電子標(biāo)簽

該系統(tǒng)中自行車的電子標(biāo)簽和IBike卡均采用感應(yīng)IC卡，可靠性高、抗干擾性能強(qiáng)，并且采用了二次加密技術(shù)，安全性好。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和實(shí)用性，能實(shí)現(xiàn)自行車的無(wú)人化、智能化管理，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)，具有廣闊的應(yīng)用前景[3]。隨著應(yīng)用的不斷深入，該系統(tǒng)也會(huì)有許多待改進(jìn)和完善之處。