公共自行车系统原理

一、 系统组成方案

1、系统结构图

本系统采用集中控制、分布式管理的模式，由一个后台管理系统和若干自行车服务点组成。自行车服务点通过网络与后台管理系统相连接，自行车服务点将车辆信息、租还信息发送到后台管理系统，后台管理系统根据数据库信息向自行车服务点回复数据。本系统设计的一大特点是采用网络无关性设计，也就是本系统服务点与后台管理中心之间的网络由运营商根据当地实际网络环境来定，无论有线网络还是无线网络，无论是哪家电信运营商都可以使用。

                          公共自行车系统结构图

2、 自行车服务点结构图

自行车服务点结构分为两种方式。如下图所示

自行车服务点结构“方式一”图

自行车服务点结构“方式二”图

其中，方式一能够做到分级处理，先由工控机进行处理，然后再与后台联络，减轻服务器压力；方式二的优点是成本低，由局域网路由器实时向后台传输数据。自行车服务系统由3部分组成，1个控制单元、若干锁止器和1个密钥系统。通过CAN总线与锁止器系统相连接，工控机负责交易逻辑的处理，脱机数据存储，卡片信息查询等功能，锁止器上送的卡片信息通过CAN总线传输到工控机，工控机根据卡片密钥体系的要求传送到密钥系统完成计算密钥。

技术亮点：自行车服务点系统具有两大技术亮点：CAN 总线技术的使用，密钥系统的使用。

1) CAN总线

  为了使本系统的工作效率达到最大，尽可能的提高用户卡的刷卡速度，系统采用的通讯模式为多对多，传统通讯模式不是点对点通讯就是广播式通讯，很难满足本系统的设计要求，针对本系统针对速度以及造价的要求，我们使用CAN总线解决，CAN总线的实现成本不高，而且能够实现多对多的通讯模式。          我们设计的CAN总线模块分两种，一种是安装在锁止器内部的CAN总线模块，还有一种是安装在工控机内部的CAN总线模块，在这两块CAN模块的配合之下系统能够使用CAN总线稳定的工作。

2) 密钥系统

  作为一个优秀的IC/ID卡系统，IC/ID卡的安全是必须要考虑的重要环节，作为IC/ID卡安全体系的重要环节就是IC/ID卡密钥系统。而且为了保证本系统具备与建设部IC/ID卡系统以及银行IC/ID卡系统相兼容，本系统配备密钥管理系统。

 本密钥系统最突出的特点就是 PSAM 卡共享方案，大大降低了系统建设成本，使系统大面积推广成为了可能。

二、 硬件系统方案

  本系统所采用的硬件设备由5大部分组成分别是锁止器系统、控制单元、密钥机系统、自行车系统、监控系统。

1、锁止器系统

 锁止器系统是整个系统的执行机构是与用户打交道最多的系统，我公司研发的锁止器是集成我公司多年自行车租赁系统研发经验基础上结合杭州公共自行车系统实际运营经验，推陈出新研发的第三代锁止器，具有国内一流，国际领先的特点。

 本锁止器系统采用车把锁方案，具有适应车型多的特点，可以针对不同车型灵活调节高度。车把锁的位置较高，刷卡界面与用户眼睛的距离更近方便乘客刷卡，避免了乘客弯腰刷卡低头看屏幕的尴尬。本系统车把锁连接位置宽大坚固，抗破坏能力强，本锁止器采用金属冲压成型，结构强度大，抗破坏能力强。

3D 装配图

2、控制单元

  控制单元是整个系统的大脑，负责实现交易逻辑，记录交易记录，同时工控机还有液晶屏幕与交互按键，可以方便实现与乘客交互，通过屏幕可以显示乘客卡片的信息。

 控制单元采用32位处理芯片，运算速度快，对外预留端口有CAN总线接口、串行接口、网线接口。CAN总线接口与锁止器连接，接收锁止器发送来的数据，向锁止器发送控制指令。串行接口与密钥系统相连负责密钥运算。网线接口负责控制单元与网络连接，通过网络控制单元可以连接到后台管理系统，向后台管理系统发送交易数据，同时接收后台管理系统发送过来的控制信息。

3、密钥机系统

  密钥机系统是整个系统的安全核心，本系统通过sam卡进行密钥的运算，sam卡作为密钥的载体也是密钥运算的主体，sam卡的使用也是目前建设部IC/ID卡管理系统和人民银行IC/ID卡管理系统的核心。如果运营商与一卡通运营商或银行合作则必须使用密钥机作为密钥运算的主体。

4、自行车系统

  本系统中使用的自行车采用了自行车无关的设计理念，也就是说本系统可以使用任何样式自行车，本系统不指定固定样式自行车，运营商可以根据自己实际需要选择适合自己的自行车。本系统采用专用的自行车连接件，只需要将自行车连接件与运营商提供的各种型号的自行车连接，该型号自行车就可以在本系统中使用。采用这种设计方案，可以给运营商最大限度的灵活性，而且还为运营商提供一种差异化租车解决方案，运营商可以根据不同车辆的价值提供给乘客多种租还车价格，也就是说运营商可以按照普通价格提供普通自行车给市民作为普通出行使用，也可以提高价格提供一个像山地车、跑车这样的特殊车辆给市民健身使

用。差异化供车可以使系统能够容纳更多用户群体，可以使系统的效益最大化。

5、 监控系统

监控摄像头

  监控系统可以做到对自行车点的全方位监控，对可能出现的不法行为、不规范行为或是需要求助的行为做到及时的响应或事后的调整。监控系统可采用局域网摄像头，利用局域网进行高速低成本数据传输。

三、 软件系统方案

1、 自行车综合管理系统 

1） 软件组成结构

  自行车综合管理系统是后台管理系统的软件核心，运行后自行车租赁系统的后台，分为 6 个子系统，车辆 IC/ID 卡管理系统、数据接收处理服务系统、车辆及站点状态查询系统、车辆调度管理系统、乘客纠纷解决系统、报表统计查询系统。

自行车综合管理系统结构

2） 数据处理能力 

本系统设计数据处理能力为：自行车保有量100万辆租赁点保有量5000个（根据服务器配置情况来定，每个服务器可以为500个租赁点提供服务。

  锁止器保有量20万，日租还量300万次。

 本系统为了系统扩展性能的要求，使用后台数据库为ORACLE数据库，ORACLE数据库具有跨平台工作能力，系统建设初期由于投入点位数量、自行车数量以及发行卡片数据相对较少，因此使用普通PC服务器就可以完成数据处理的工作，随着系统的运行租赁点数的增加导致数据处理量的增加，就会造成服务器处理的瓶颈，这时候就需要更换处理能力更强的服务器甚至是小型机来进行数据的处理，对于数据库来说使用ORACLE数据库，可以无缝过度到小型机系统。ORACLE数据库是目前最先进的数据库系统，其特点可以到网上搜索，这里不再详述。

3 ）分系统说明 

车辆IC/ID卡管理系统 

   车辆IC/ID卡管理系统负责对自行车车辆上的IC/ID卡进行设置，并管理的系统。车辆IC/ID卡是每个自行车的身份证，锁止器就是依靠识别镶嵌在车辆上的IC/ID卡来识别车辆的。车辆IC/ID卡管理系统首先对车辆IC/ID卡进行初始化，通过安全系统向IC/ID卡中写入密钥，然后将通过界面输入的车辆IC/ID号写入IC/ID卡内，然后将该IC/ID号写入车辆IC/ID数据库，只有在车辆IC/ID数据库中记录的IC/ID号系统才能识别并使用，当车辆损坏或报废的时候，通过本系统将该车辆IC/ID号从数据库中删除。

数据接收处理服务系统 

  数据接收处理服务系统是系统中的前置通讯服系统，用于接收租赁点发送的交易数据、管理数据、站点数据等，接收到数据后，将数据存储入数据库，也可以根据数据库的数据将处理结果反馈回租赁点。

车辆及站点状态查询系统 

  车辆以及站点状态查询系统负责统计分析站点以及车辆的数据，数据接收系统接收到的车辆数据以及消费数据，根据这些数据可以统计分析出目前有多少车辆已经被租用出去，有多少车等待租用，哪些服务站点工作正常，哪些服务点存在问题等管理信息，方便操作人员及时对系统进行维修。

车辆调度管理系统 

  车辆调度系统可以根据车辆数据分析出某辆车在哪个服务点、哪些服务点车辆已满、哪些服务点无车，可以给出车辆调度建议等信息。

乘客纠纷解决系统 

  乘客纠纷解决系统是本系统处理乘客在租还车辆过程中出现异常情况的处理系统，纠纷解决系统可以根据乘客卡片信息查询出该乘客卡的相关数据，通过该数据操作员可以判定用户卡片操作错误的原因，根据预先制定的纠纷解决方案可以对乘客卡出现的问题给予及时解决。

报表统计查询系统 

  报表统计查询系统是本系统数据最终的处理环节，本系统可以根据交易数据，形成相应的日报表、月报表、年报表，也可以针对不同租赁点形成相关的统计分析报表，通过本系统形成的报表用户可以直观的看到系统运行情况，为领导决策提供数据支持。

4 ）系统特点 

  Can总线技术的使用使系统具备同时服务多名乘客的能力密钥系统的使用使系统的安全性大幅提高，接入建设部IC/ID卡系统和银行IC/ID卡系统成为可能

  横梁式锁止器将基建成本大幅降低

  车辆IC/ID卡的使用使系统自行车的管理难度大幅降低，车辆管理的精准度大幅提高

  车辆无关性设计原则使系统对自行车的兼容性大幅提高，使差异化租车成为可能。