一种基站式的校园共享单车设计

2018年第5期一种基站式的校园共享单车设计德州学院王志桥贾印宇曹哲摘要：为了使共享生活更好地服务学校生活，把共享单车与城市公共自行车的基站式相结合设计出一种适合校园的基站式校园单车。该设计在各个教学楼以及宿舍楼前设立基站，对基站进行实时监控，并对单车的停放情况做出判断，通过手机APP提醒同学该基站是否还可以取车或继续存车，如果基站内没车或存满，该基站设备会通过手机APP提醒同学就近取车或就近存车。同时将同学们的校园卡与基站进行绑定，同学们只需要通过校园卡在基站内进行取车或存车。将单车上的智能锁进行改造，只有在基站内才可以进行智能车锁的关闭与开启。如果出现乱停等违规现象则会通过校园卡获取同学们的信息，并对其做出相应的处罚措施，规范同学们的骑行。关键词：基站；共享单车；APP；RCC522；GSM；校园卡交流HEBEINONGJI河北农机1引言共享单车因其绿色、智能、方便等特点发展迅速。但是由于缺乏对用户行为的有效监控，出现了单车因乱停放而侵占盲道、侵占公共区域，未满12周岁的未成年人骑行、恶意损坏共享单车等违规使用行为。另外，校园自行车使用率高居不下，由于共享自行车的大量加入，以上情况并未改善，甚至由于没有更多停车位在校园内也出现了社会上的乱停现象，在校园内出现了自行车、共享自行车围楼的现象，这样不仅破坏了校园优美的环境，在上下课人流高峰期还会存在拥堵的危险。为了使共享经济更好地服务于广大在校师生，使共享自行车能够在校园内得到规范使用，于是设计了这款基站式校园共享单车。2系统总体设计方案该系统分别从感知层（传感器网络），网关层（嵌入式平台）和上位机应用层（Web服务器、安卓App）三个层面进行设计。使用校园卡及其个人信息注册APP用户，注册后的用户可以通过APP对基站内的自行车进行使用。2.1感知层设计2.1.1电子围栏基站电子围栏基站规定了使用者的停车位置，如图1所示。安装于地面的电子围栏装置通过物联网芯片发射信号覆盖技术，给共享单车停放划定一个“无形围栏”，且辐射范围大小与形状，还可以通过技术手段现场调节。当共享单车停入基站后与基站内的蓝牙连接，将此时的位置上传到服务器，智能车锁内置的北斗定位与GPS定位双模式下，实现GNSS定位数据与“电子围栏”设置的临界点对比。若匹配数据在临界点之内，用户可以自由开锁取车及锁车还车。图1电子围栏发送及接收器2.1.2智能车锁智能车锁具有GPS定位、GSM基站定位、蓝牙手机开锁及信息传送功能。取车时:手机扫码后获取智能车锁的信息，进行蓝牙配对，并发送该信息到服务器端，服务器端通过信息判断并记录学生端用车信息的同时向车辆和手机发送开锁指令。如果智能车锁先接受到开锁指令会直接开锁；如果手机先接受到开锁指令，则通过手机蓝牙再把指令发送给车辆进行解锁。存车时：在智能车锁关锁后会自动给服务器发送车辆信息及消除本次学生使用信息。2.1.3MFRC522RFID射频IC卡感应模块图2MFRC522RFID射频IC卡感应模块如图2MFRC522RFID射频IC卡感应模块是高集成度的应用于13.56MHz非接触式读写卡芯片，此发送模块利用了先进的调制和解调原理。它与主机间通信可以采用SPI接口、串行UART及I2C接口模式，在读写器模式下支持加密，具有灵活的中断模式。通过本模块对校园卡信息进行获取，并通过GSM模块发送给服务器进行用车信息记录。2.1.4GSM通信模块如图3TC35是西门子公司推出的新一代GSM无线模块，支持900MHz和1800MHz两个频段。能够进行数据、语音传输，并集成AT命令接口，支持AT命令。其输入电压为3.3V-5.5V，工作电流：休眠状态为3.0mA；空闲状态为10.0mA；发射状态300mA（平均），1.8A（峰值）。RC522接收到校园卡信息后ARM会通过GSM通信模块将信息发给服务器，服务器接收到信息，并记录用户信息后对基站内的单车发送一条开锁指令。图3GSM通信模块2.2网关层设计该作品不仅可以通过手机APP扫码获取信息并通过手机内的GSM传送给服务器进行开锁，而且添加了由嵌入式控制芯片STM32F103RC作为刷校园卡取车核心的控制器，使RC522接收到校园卡的刷卡信息，并且核心控制器通过以GSM模块与服务器进行通信实现刷校园卡解锁功能。292018年第5

期（上接14页）异、食葵机械收获技术的不成熟等各方面原因，我国的食葵收获机械与国外相比，还有很大的差距。为了提高我国食葵全程机械化的进程，可以从以下几个方面着手:农机与农艺进行有效的结合，研发适合我国国情的食葵收获机械；引入先进设备，提高产品制造水平，完善检测手段；加大食葵机械自动化、信息化、智能化的转化力度，提升产品性价比；加强关键零部件的研究，提高可靠性，延长使用寿命。4结束语食葵的机械化收获可以降低劳动强度，提高作业效率。与小麦、玉米等农作物相比，食葵的机械收获程度明显落后，提升我国食葵机械收获技术及产品水平已经是大势所趋。今后，食葵机械将朝着通用化、大型化、人性化、智能化方向发展，市场前景也是相当可观的。参考文献：[1]山东省育种调研组.国内外育种水平、动向及发展趋势[J].山东农业科学，1978，1.[2]王丹,刘磊.约翰迪尔9670STS联合收割机[J].现代化农业,2011(09).[3]周艳生,张静,朱豪杰,赵晓伟,刘宇,杨宛章.我国葵花收获机研究现状及发展前景[J].农业工程,2015（2）.[4]许美珍,武建新,杨军军.牵引式食葵头收割机头[P].内蒙古：CN204426013U,2015-07-01.[5]张双侠,何玉忠,田多林,胡志强,穆庆霜.一种背负式食葵联合收获机[P].新疆：CN205030133U,2016-02-17.交流HEBEINONGJI河北农机校园卡车辆二维码RC522射频模块手机APP控制芯片CSM模块服务器电子围栏内的智能车锁开锁关锁图4嵌入式平台运行示意图2.3上位机应用层2.3.1手机APP软件设计

图5APP添加用户图5、6分别为APP添加用户界面和用户主界面。用户可以通过扫码访问取车存车页面，通过获取用户ID并结合数据库中的用户信息，判定扫码用户应该存车还是应该取车。取车时将用户信息以及取车时间地点等信息存入数据库，以此作为用户用车详情；存车时结合用户信息，存车时间与取车时间差作为收费标准并对用户进行扣费同时更新数据库中的数据信息，添加存车详情。

图6用户主界面2.3.2网络服务器的编写如图7，应用HTML5+CSS3做出响应式后台页面，应用PHP语言开发使页面成为WEB系统，该WEB系统能够对用车信息进行实时监控。图7后台控制界面3创新点创新点一：设立基站监控装置，不仅能够对基站内的单车进行实时的监控，而且可以对基站的停车数进行监控，并把监控的数据通过GSM模块发给服务器。创新点二：手机APP功能的改善。手机APP能够接收到基站发送车位数并对取车存车路线做出相应的调整。创新点三：校园卡信息管理功能。通过与校园卡信息结合式的单车管理机制的建立，规范了同学们的骑行，使单车更好地服务广大师生和校内人员。创新点四：单车的GPS电子锁具有非基站内不可以进行开锁和上锁的功能，防止了单车的乱停乱放现象。4结论校园作为一个相对封闭的环境，有更稳定的自行车使用频率和更加规律的自行车使用时间，用车环境相较于城区也相对简单，这更加有利于基站式校园单车的实现及基站式校园单车管理机制的建立。参考文献：[1]刘大杰.全球定位系统（GSP）的原理与数据处理[M].上海:同济大学出版社,1996.[2]陈力,胡松杰.SA取消后GPS的导航定位精度[J].飞行器测控报，2000（4）：74~79.[3]陈爱民,陈龙海.共享单车[M].广东人民出版社,2017.10.[4]MF_RC522中文资料[RB/OL].2014-10-13.1-70.

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