揭祕共享單車及其背後的物聯網技術

Hi,大家好!

今天,我們來聊聊共享單車,嗯,就是她們:

共享單車作爲一種全新的共享經濟模式,進入了我們的生活,現在幾乎是隨處可見。她作爲低碳環保的綠色出行方式,給我們的出行帶來了便利。

相信很多人一定對共享單車的工作原理非常感興趣,還有她背後所代表的物聯網技術應用。

俗話說,實踐是檢驗真理的唯一標準,對於這樣一個就在身邊的科技產品,小棗君今天就借這個機會,親身評測一下啦!

直奔主題! 擼起袖子上!

小棗君屁顛屁顛地來到馬路邊……哈哈,車不少啊,眼花繚亂的節奏……不過,亂停亂放差評……

挑什麼車好呢? 摩拜單車和OFO的名氣最大,聽說市場佔有率加起來超過90%了,實際情況好像也是如此,數量明顯多一些。

因爲今天主要是物聯網技術測試,所以需要找個帶智能鎖的,機械鎖就先排除了。

插一句,這幾天馬化騰(你敢說不認識?)和朱嘯虎(金沙江創投基金合夥人)互懟的新聞,大家看了沒?馬化騰作爲鵝廠BOSS,當然是爲企鵝系的摩拜單車帶鹽,朱嘯虎則是爲金沙江系投資的OFO站臺。雙方吵得不可開交,主要就是掐架這個鎖的問題。OFO早期基本上都是機械鎖(現在逐漸開始換成智能鎖),雖然也有些技術含量,但逼格上和實用性上還是明顯輸給了摩拜的智能鎖。

繼續選車!  Duang!編號8817,就你啦!

掏出手機,打開APP  (有密集恐懼症和強迫症的童鞋請跳過)

小棗君已經提前裝好了摩拜和OFO的APP,爲了方便跟蹤行程,也裝了個咕咚。

啓動摩拜APP,哎喲,又有騎行免費的活動了。。。

不愧是剛融了6億美刀的獨角獸,有錢就是任性。 (看在省了我一塊錢的份上,給你打個廣告)

附近車還真不少啊。。。

不廢話了,掃碼開鎖

大約2-3秒,單車發出滴滴滴幾聲,啪~  解鎖成功 

開始計費。。。雖然免費,流程還是要走的

上車,走起!

今天天氣悶熱,小棗君沒騎多久,就已經是大汗淋漓了。。。

快看! 有灰機!  (路遇無人機測試,以後可能會有共享無人機吧...)

繞了幾圈,上氣不接下氣(好吧,我承認我缺乏鍛鍊),果斷下車。

撥動車鎖,進行鎖車 (小棗君“纖纖細指”光榮出鏡ing)

大約2-3秒鐘,滴滴滴幾聲,完成落鎖。  

查看手機APP,並未結束計費啊。。。

又等了大約8-10秒,APP顯示鎖車成功,比較慢

查看行程詳情

很奇怪啊,並沒有顯示本次騎行的具體行程軌跡!  我記得以前是可以顯示的呀,搞不懂。。。

幸好我裝了咕咚,可以通過咕咚來查看行程:

具體詳細數據,show一下

速度有點慢。。。不過這裏面有我打醬油停車看灰機的時間。。。

好了,騎行結束,作爲一名良好市民,當然停得妥妥當當

小棗君就一個人,不然過程中可以擺拍一下,展現我騎行時的颯(hui)爽(tou)英(tu)姿(lian)...

騎行過程結束,現在,我們來分析一下整個過程的技術實現原理哈! 

實際上,共享單車的技術實現,主要包括這幾個主要角色:

單車上面的智能鎖(這個是核心關鍵,包括了GPS定位模塊,GPRS通訊模塊,主控芯片,電控鎖模塊等)

用戶手中的手機和APP

單車提供商的雲服務器(平臺)

好了,我們來按流程一步一步解析。

1 單車停放在路邊,通過GPS定位模塊,定期將定位信息告知給設備商的雲服務器

2 用戶通過手機APP,訪問雲服務器的數據,查看周邊的單車停放位置信息。當然,用戶自己的位置信息,也授權APP獲取了(不然APP哪知道你在哪)。

3 用戶來到單車旁邊,掃單車二維碼,APP獲取單車ID(就是身份編號),發送開鎖信息給雲服務器,雲服務器發送開鎖信息給單車。

這一步是關鍵步驟,其實技術實現遠比上面這句話複雜。因爲涉及到用戶身份和帳戶信息覈對(是不是交了押金等),單車信息覈對(是不是故障車等)。限於篇幅,我們不深究了。

如果一切正常,單車通過GPRS通訊模塊收到解鎖命令後,就會由主控模塊控制車鎖進行解鎖。用戶也會收到解鎖成功的消息,並進入計費狀態。

4 用戶開始騎行。過程中,用戶通過GPS模塊上報雲服務器自己的位置信息。其實,到底是用戶手機GPS上報,還是單車的GPS上報,小棗君之前並不清楚。這次測試的時候,小棗君專門人車分離試了一下:在騎行中,離開車,跑得遠遠的,再跑回單車旁邊,想看看APP裏面是如何統計記錄的。無奈,正如前面截圖所示,不知道爲什麼APP沒有顯示行程軌跡,所以沒有能驗證到底是手機GPS彙報,還是單車GPS彙報。 小棗君查了一下資料,普遍都說是手機GPS彙報,我覺得可能性較大,因爲單車的GPS爲了省電的原因,應該不會頻繁上報GPS定位信息。 這點有待後續驗證吧。

騎行結束。用戶下車,手動撥動車鎖,進行鎖車。單車檢測到鎖車成功動作後,發送車已鎖好的通知消息給雲服務器。雲服務器結束計費,發送計費信息和車已鎖好的信息給用戶APP。用戶打開手機APP,可以查看。

好了,整個過程就這麼愉快地結束啦!

實際上,看似簡單的過程,包括了物聯網技術,人聯網技術(移動互聯網),自動控制技術,GPS全球定位技術等多個技術領域。但是整體的技術實現並不複雜,並沒有涉及到什麼創新黑科技。

但是,關鍵的環節在於單車和雲服務器之間的通訊,採用的是老舊的GPRS技術。爲什麼要用這種落後的2G技術呢? 不使用LTE呢?

答案很簡單:1 省錢(模塊價格低)  2 省電(低功耗) 3 覆蓋好

共享單車是典型的物聯網應用場景,它對網絡的要求並不是大數據量(它只需要很少很小的幾條消息),而且它不需要速度很快(幾秒鐘的時延,完全可以忍受),它需要很低的功耗和很長的待機時間。

大家猜猜,早期階段,共享單車靠什麼和雲服務器通信?

是短信。對,你沒看錯,真的是靠短信傳遞消息的(所以等待解鎖的時間比較久,大約6-10秒,短信投遞的平均時間)。。。很驚訝吧?

現在,隨着單車和用戶數量的增加,短信的時延已經無法滿足要求,所以單車運營商們開始使用數據業務了,也就是GPRS數據業務。相當於讓單車上網,以此發送信息。

目前,包括OFO等廠家,都可以探索使用真正的物聯網技術(例如NB-IoT)來管理單車,因爲NB-IoT的特性,非常滿足共享單車這樣的應用場景。

關於NB-IoT,可以看看小棗君之前的專題 

聽說以後都是這個NB玩意的天下啊。。。

另外,小棗君還要補充說明一下,除了上述通信手段之外,共享單車還採用了藍牙進行輔助解鎖,能夠有效解決開鎖不穩定、開鎖時間慢、耗電等問題。

小編親測,開啓藍牙的情況下,一般需要2-3秒解鎖。不開啓藍牙,需要8-9秒解鎖,大家也可以有機會試試。

使用時,APP也會提醒大家,使用藍牙可以提高解鎖速度和成功率:

共享單車的續航問題

正因爲共享單車智能鎖有這麼多模塊,所以它是需要用電的。它的電從哪來呢?  

有兩種方式提供電力:

自帶電池

自己發電

電池肯定是要帶的,但是因爲智能鎖鎖體空間和重量的原因,自帶電池肯定不會多。一般都是用的18650電芯鋰電池。

然後就只能靠自己發電的。大家有沒有覺得,早期的單車騎起來特別累? 呵呵,沒錯,因爲你在充當人肉發電機。。。單車上安裝了花鼓(一種專門用來發電的東東)。。。

後來,爲了改善用戶體驗,開始流行太陽能充電了,所以,大家會看到越來越多的單車,裝上了太陽能發電板,就是下面這個東東:

這個籃子真的不是坐人的。。。

但是,電能畢竟是有限的,所以,單車上的各個模塊必須儘可能降低功耗,不然單車服務運營商們每天就忙着到處給單車換電池了。。。

共享單車、智能抄水(電)表、智能泊車……隨着物聯網技術的快速發展,我們身邊出現了越來越多的新鮮科技。 將來,更多的科技會不斷涌現出來,這裏面蘊含着巨大的商機喲! 也許,你就能想到一個發家致富的idea呢!

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