公共自行車智能控制系統(tǒng)設計

鄒全等

摘要：公共自行車智能控制系統(tǒng)能實現(xiàn)自行車的無人化、智能化管理，應用和推廣城市自行車系統(tǒng)，充分發(fā)揮其綜合優(yōu)勢，對改善城市居民出行，減緩城市交通擁擠狀況，促進城市交通可持續(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、實現(xiàn)功能及其系統(tǒng)架構，并對系統(tǒng)中的總部管理中心、城市管理中心、租賃網(wǎng)點進行了介紹。實際應用表明，該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和實用性。

關鍵詞：公共自行車租賃系統(tǒng)；智能控制系統(tǒng)；系統(tǒng)架構；電子標簽

DOIDOI：10.11907/rjdk.143596

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號文章編號：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（比如地鐵出口、社區(qū)大門口等），這些停放自行車的點通過智能控制系統(tǒng)管理自行車，實現(xiàn)自行車的無人化、智能化管理。通過公共自行車租賃，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，實現(xiàn)低碳生活，綠色出行[1]。這對改善城市居民的出行狀況，減緩城市交通擁擠，促進城市交通可持續(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、無線通訊控制器（ES5184）、自行車讀卡控制器（ES5194）、帶電子標簽的自行車和電子感應卡，也稱為租車卡（用IBike表示）組成。完全實現(xiàn)租車還車的無人管理，租車時只要在自行車讀卡控制器上讀一下感應卡，聽到語音提示后即可取車；還車時只要把自行車放入指定位置再讀卡，聽到語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電子感應卡可以在任意租賃站點進行租車或者還車，各站點無需人工管理，真正實現(xiàn)智能化的本地租車和異地還車；②租車和還車信息會及時通過管理軟件進行數(shù)據(jù)更新和存儲；③通過管理軟件可以實時監(jiān)控各個租賃點的車輛借還狀態(tài)，以便對各個站點進行控制及協(xié)調；④在制卡時將一些限制的條件寫入卡中，如免費租車時間一到，系統(tǒng)就自動發(fā)送短信提醒還車；⑤每個車樁帶有語音提示，方便了租賃者的借車和還車操作；⑥通過管理軟件可以自動顯示各租車點的故障，并報警。

3 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)由總部管理中心、城市管理中心及租賃服務網(wǎng)點三級結構組成。總部與城市中心之間采用Internet進行通訊，分部與各租賃點通過GPRS的TCP/IP業(yè)務進行聯(lián)網(wǎng)。這樣既能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，各部分又都可以脫機獨立工作，所有數(shù)據(jù)都采用本地緩存聯(lián)機更新，可提高計算機的工作效率。系統(tǒng)拓撲結構如圖1所示。

3.1 總部管理中心

總部管理中心具有最高權限，通過Internet能對各城市管理站的數(shù)據(jù)進行管理、維護和監(jiān)控。

3.2 城市管理中心

城市管理中心通過互聯(lián)網(wǎng)與總部進行通訊?？紤]到車棚所在位置的不確定性，該系統(tǒng)使用中國移動的GPRS無線網(wǎng)絡與各租賃點進行通訊，實時發(fā)送會員卡的黑白名單以及自行車的借還信息。城市各部分屬于獨立運營機構并不依賴總部的數(shù)據(jù)庫運行，所有本地的會員卡、車輛、車棚信息都保存在分部的數(shù)據(jù)庫服務器，自成系統(tǒng)運行。城市管理中心數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)與總部管理中心定時或實時上傳下載數(shù)據(jù)。

3.3 自行車租賃站點

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

圖1 系統(tǒng)拓撲結構

圖2 自行車租賃站點 圖3 無線通信外殼

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

每個租賃站點的無線通訊控制器ES5184將每次租車的IBike卡號、自行車電子編號、借還時間實時發(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進行通訊，一個ES5184最多可以帶64個ES5194?；緦崿F(xiàn)一個站點只需一個無線通訊控制器。無線通訊控制器通過GPRS無線通訊方式與管理中心進行數(shù)據(jù)交換。無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液晶顯示屏提示會員到幾號自行車控制器去取車。無線通訊控制器每小時自檢一次，將設備狀況、環(huán)境溫度等檢測信息發(fā)送到管理中心的服務器上。無線通訊控制器ES5184被安裝于一個封閉的箱體內以達到防水、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。

3.4 自行車讀卡控制器

自行車讀卡控制器ES5194是由兩個讀卡器和控制模塊及一個電控鎖組成。它通過RS485通訊口將會員卡號或自行車電子編號發(fā)送給無線通訊控制器ES5184。租車時自行車控制器ES5194的IBike卡讀卡器讀到正確的卡號時發(fā)送指令給CPU，CPU隨即打開電鎖。當自行車推出后ES5184立即將IBike卡號和自行車電子編號以及租車時間自動發(fā)送給無線通訊控制器實現(xiàn)租賃手續(xù)，如圖4所示。

圖4 無線控制器和讀卡控制器

當租賃者把自行車放回到任一租賃站點的車樁位置（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將自行車的編號通過無線通訊控制器傳回到管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)自動顯示還車成功。

讀卡控制器外觀采用玻璃鋼結構件，內置塑料內襯。內部的塑料內襯可以起到保護電子線路和防水保溫的作用。讀卡控制器的控制板連接2個讀卡頭。1個讀頭安裝于讀卡器的面板上用于讀取IBIKE卡號，當刷卡時讀卡器上的綠色指示燈會亮，會有提示音，這時電控鎖解鎖，租賃者就可以取出自行車使用了。另1個讀頭安裝于讀卡控制器的內部，用于讀取自行車電子標簽號碼，一旦讀到有效的電子標簽時，電控鎖即刻鎖住自行車，控制器面板上的綠色指示燈點亮，也會有提示音提示，表明還車成功。

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

3.5 會員卡和自行車電子標簽

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

4 結語

實驗和實際應用表明，該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性和實用性，能實現(xiàn)自行車的無人化、智能化管理，達到了預期的設計要求和目標，具有廣闊的應用前景[3]。隨著應用的不斷深入，該系統(tǒng)也會有許多待改進和完善之處。