CN104517154A - 一种基于物联网的电动自行车预约与租赁*** - Google Patents

一种基于物联网的电动自行车预约与租赁*** Download PDF

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刘昱
张远
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***，该***采用物联网技术，通过物联网服务器与车站控制器组通讯，预约和管理电动自行车站的自行车的租赁和使用；该方案可以提供更好的扩展性和并发管理能力，为大型城市的自行车租赁管理降低成本、保证***的稳定；同时，通过互联网的使用使得通讯的成本更低，可靠性更高，以及后期的可维护性得到进一步保证。

Description

一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***
技术领域
本发明涉及物联网信息技术领域，尤其涉及一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***。
背景技术
随着城市化进程的推进，越来越多的农村劳动力流向了城市。他们不仅为城市带来了新鲜血液，同时也给城市的管理造成了一定的压力。
比较显著的压力包括交通上的压力。尽管大型城市的管理机构不断改善公共交通硬件环境，但是这种改善仍然不能满足城市人口上升所带来的要求。这就会产生一系列的负面影响，包括由于较远的上下班路途的带来的生活成本的增加，上下班的拥堵压力带来的空气环境的恶化等。
为了缓解交通上的压力，交通管理机关也加大了对公租自行车的支持力度，多个大城市都铺设了许多公租自行车站。然而，这些公租自行车站计算能力有限，使得其应用受到了一定的局限。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***，可以为大型城市的自行车租赁管理降低成本，并保证***的稳定性
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***，该***包括：
客户端，用于向物联网服务器发送携带有用户个人信息以及指定车站的预约请求消息，并接收物联网服务器的返回信息；
物联网服务器，用于将客户端发送的预约请求消息按照预定方式进行编码，并进行数字加密或签名后发送至指定车站的自行车站***并等待该自行车站的回复；若接收到该自行车站***回复的确认消息，则对该确认消息进行解密或签名验证，并进行解码读取该确认消息的内容，再将该确认消息的内容发送至客户端，以及保存在数据库中；
自行车站***，用于根据物联网服务器发送的经数字加密或签名的预约请求，判断当前车站是否满足预约条件，若是，则向物联网服务器返回确认消息，并存储该用户的个人信息；还用于当用户利用其个人信息进行租车或还车时，根据其个人信息判断是否有预约；若判断该用户已预约，或者判断该用户未预约，但当前车站有可用车辆或车位时，则将车辆租给该用户或允许该用户还车。
进一步的，自行车站***判断当前车站是否满足预约条件包括：
若预约请求为预约租车请求，则判断当前车站是否有可用车辆，若有，则满足预约条件；
若预约请求为预约还车请求，则判断当前车站是否有可用车位，若有，则满足预约条件。
进一步的，所述客户端，还用于向物联网服务器发送指定车站的可用车辆和/或车位的查询请求；
所述物联网服务器，还用于接收到该查询请求后，检查本地的缓存是否为最新信息；若是，则将该信息返回给客户端；否则，将该信息按照预定方式进行编码，并进行数字加密或签名后发送至指定车站的自行车站***并等待该自行车站的回复；若收到该自行车站的回复，则对该回复进行解密或签名验证，并进行解码读取该回复中的可用车辆和/或车位的信息，再将读取到的可用车辆和/或车位的信息发送至客户端，以及保存在本地缓存中。
进一步的，所述客户端，还用于获取其当前位置信息，并发送包含该位置信息的周边车站查询请求至物联网服务器；以及接收物联网服务器返回的包含若干周边车站位置的地图信息，且在选择所述若干周边车站中的一个车站时，显示当前位置达到所选车站的路径。
进一步的，所述物联网服务器包括：
通讯网络层协议编码与解析模块，用于当物联网服务器与自行车站***进行数据交互时，利用预定的方式进行数据信息的编码与解码；
安全通讯传输层模块，用于当物联网服务器与自行车站***进行数据交互时，利用对称的密钥或非对称的密钥对通信的内容进行加密或数字签名，以及解密或签名验证；
异步通讯传输层模块，用于当物联网服务器与自行车站***发送信息后，在一定时间内监听该自行车站的回复信息。
进一步的，所述自行车站***包括：
GPRS通讯模块，用于基于GPRS网络与物联网服务器建立通讯连接；
用户个人信息读取模块，用于读取用户的个人信息；
车站控制器，用于通过GPRS通讯模块与物联网服务器进行通讯，以及根据用户身份读取模块读取到用户的个人信息判断该用户是否有预约，进而控制电磁锁的开启；
人机交互界面，用于实现用户与自行车站***之间的交互。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，采用物联网技术，通过物联网服务器与车站控制器组通讯，预约和管理电动自行车站的自行车的租赁和使用；该方案可以提供更好的扩展性和并发管理能力，为大型城市的自行车租赁管理降低成本、保证***的稳定；同时，通过互联网的使用使得通讯的成本更低，可靠性更高，以及以后的可维护性得到进一步保证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***的示意图；
图2为本发明实施例提供的基于物联网的电动自行车预约与租赁***整体部署示意图；
图3为本发明实施例提供的自行车站***的示意图；
图4为本发明实施例提供的用户查询车站***的流程图；
图5为本发明实施例提供的用户预约的流程图；
图6为本发明实施例提供的用户租车的流程图；
图7为本发明实施例提供的用户还车的流程图；
图8为本发明实施例提供的用户查询附近车站的流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***的示意图。如图1所示该***主要包括：
客户端，用于向物联网服务器发送携带有用户个人信息以及指定车站的预约请求消息，并接收物联网服务器的返回信息；
物联网服务器，用于将客户端发送的预约请求消息按照预定方式进行编码，并进行数字加密或签名后发送至指定车站的自行车站***并等待该自行车站的回复；若接收到该自行车站***回复的确认消息，则对该确认消息进行解密或签名验证，并进行解码读取该确认消息的内容，再将该确认消息的内容发送至客户端，以及保存在数据库中；
自行车站***，用于根据物联网服务器发送的经数字加密或签名的预约请求，判断当前车站是否满足预约条件，若是，则向物联网服务器返回确认消息，并存储该用户的个人信息；还用于当用户利用其个人信息进行租车或还车时，根据其个人信息判断是否有预约；若判断该用户已预约，或者判断该用户未预约，但当前车站有可用车辆或车位时，则将车辆租给该用户或允许该用户还车。
进一步的，自行车站***判断当前车站是否满足预约条件包括：
若预约请求为预约租车请求，则判断当前车站在预约时段是否有可用车辆，若有，则满足预约条件；
若预约请求为预约还车请求，则判断当前车站在预约时段是否有可用车位，若有，则满足预约条件。
进一步的，所述客户端，还用于向物联网服务器发送指定车站的可用车辆和/或车位的查询请求；
所述物联网服务器，还用于接收到该查询请求后，检查本地的缓存是否为最新信息；若是，则将该信息返回给客户端；否则，将该信息按照预定方式进行编码，并进行数字加密或签名后发送至指定车站的自行车站***并等待该自行车站的回复；若收到该自行车站的回复，则对该回复进行解密或签名验证，并进行解码读取该回复中的可用车辆和/或车位的信息，再将读取到的可用车辆和/或车位的信息发送至客户端，以及保存在本地缓存中。
进一步的，所述客户端，还用于获取其当前位置信息，并发送包含该位置信息的周边车站查询请求至物联网服务器；以及接收物联网服务器返回的包含若干周边车站位置的地图信息，且在选择所述若干周边车站中的一个车站时，显示当前位置达到所选车站的路径。
进一步的，所述物联网服务器包括：
通讯网络层协议编码与解析模块，用于当物联网服务器与自行车站***进行数据交互时，利用预定的方式进行数据信息的编码与解码；
安全通讯传输层模块，用于当物联网服务器与自行车站***进行数据交互时，利用对称的密钥或非对称的密钥对通信的内容进行加密或数字签名，以及解密或签名验证；
异步通讯传输层模块，用于当物联网服务器与自行车站***发送信息后，在一定时间内监听该自行车站的回复信息。
进一步的，所述自行车站***包括：
GPRS通讯模块，用于基于GPRS网络与物联网服务器建立通讯连接；
用户个人信息读取模块，用于读取用户的个人信息；
车站控制器，用于通过GPRS通讯模块与物联网服务器进行通讯，以及根据用户身份读取模块读取到用户的个人信息判断该用户是否有预约，进而控制电磁锁的开启；
人机交互界面，用于实现用户与自行车站***之间的交互。
为了便于理解本发明，下面结合附图2-8对本发明做进一步的介绍。
如图2所示为基于物联网的电动自行车预约与租赁***整体部署示意图。该***主要包括客户端(客户端可以安装在移动终端或计算机中)、物联网服务器与自行车站***。
其中，物联网服务器主要包括：
1)异步通讯传输层模块：用于当物联网服务器端向某一自行车站***发送通信信息后，将在一定时间内监听目标自行车站***的反馈信息。如果在***预留的时间内收到目标自行车站***的监听反馈则结束监听，否则，将在***预留的时间段结束后结束监听。当物联网服务器端未发送却接收到来自于已认证的某一自行车站***的主动发起的通信信息后，物联网服务器端进行响应并同时继续等待下一个已认证的某一自行车站***主动发起的通信。当有多个用户发起预约的通信到同一个或不同的车站时，物联网服务器端将在合理的时间内将预约信息发送到目标自行车站***，并在合理的时间内得到相应的反馈。
2)通讯网络层协议编写与解析模块：用于当物联网服务器端与自行车站***通信时，将通信的内容使用预定义的方法进行编码与解码。具体的编码和解码规则将可由***的管理员进行配置。
3)安全通讯传输层模块：用于当物联网服务器端与自行车站***通信时，保证通信的内容将不被第三方机构所窃听或篡改，并且保障在通信时通信双方的可信的身份。这里将可以提供对称的密钥或非对称的密钥对通信的内容进行加密或数字签名，以及解密或签名验证。
4)预约与租赁***的数据库：物联网服务器与数据库***通过以太网连接。当物联网服务器收到电动自行车车站的预约信息确认时，预约信息将被写入到***的数据库。
如图3所示为自行车站***的示意图；其主要包括：车站控制器、GPRS通讯模块、用户信息读取模块、用于用户交互的人机交互界面与自行车的电磁锁。
如图4所示为用户查询车站***的流程图。当某一用户通过客户端进行查询可用车辆和/或车位时，物联网服务器端将检查自己的缓存，如果缓存中的数据已为最新信息，则把该信息返回到客户端程序。否则，物联网服务器将把需要查询的车辆和/或车位信息通过通讯网络层协议编写与解析模块进行编码并使用安全通讯传输层模块进行数字加密或签名；然后将经过加密或签名的信息通过异步通讯传输层模块发送到相应的自行车站控制器上；如果发送成功，物联网服务器端将等待车站控制器的回复；否则将通知用户稍后再进行查询。如果在某一时间内无法收到对应车站控制器的回复，将通知用户稍后再进行查询。如果收到对应车站控制器的回复，将使用安全通讯传输层模块对该回复进行解密或签名验证，之后将使用通讯网络层协议编写与解析模块进行解码读取可用车辆数与车位数信息。最后将所得到的可用车辆与车位信息显示在该用户的客户端程序界面上，并将该信息保存在物联网服务器端的缓存区。
如图5所示为用户预约的流程图。当某一用户通过客户端进行预约(包括预约还车与预约租车)时，首先预约的信息提交到物联网服务器端，服务器端将判断该预约是否合理。如果不合理，将拒绝服务。如果该预约合理，物联网服务器端将把预约信息连同预约信息中携带的用户个人信息通过通讯网络层协议编写与解析模块进行编码并使用安全通讯传输层模块进行数字加密或签名；然后将经过加密或签名的信息通过异步通讯传输层模块发送到相应的自行车站控制器上；如果发送成功，物联网服务器端将等待车站的确认；否则将通知用户稍后再进行预约。如果物联网服务器端接收到车站控制器的确认信息，将使用安全通讯传输层模块对该回复进行解密或签名验证，之后将使用通讯网络层协议编写与解析模块进行解码读取确认信息内容，最后将该预约信息将被保存在数据库中并返回给客户端，否则将通知用户稍后再进行预约。
如图6所示为用户租车的流程图。当某一用户在车站的控制器前使用自己的个人信息取车使用时(通过人机交互界面输入个人信息中的ID)，车站控制器将判断该用户是否有预约，如果有预约，则电磁锁开锁，为用户提供一辆自行车。没有预约，将查询本车站是否还有未预约的车辆，如果有，则打开电子锁，提供车辆，否则告知用户没有可用车辆。
如图7所示为用户还车的流程图。当某一用户在车站的控制器前使用自己的个人信息还车时(通过人机交互界面输入个人信息中的ID)，控制器将判断该用户是否有预约，如果有预约，则电磁锁开锁，为用户提供一辆自行车位。没有预约，将查询本车站是否还有未预约的车位，如果有，则打开电子锁，提供车位还车，否则告知用户没有可用车位。
如图8为用户查询附近车站的流程图。当用户使用客户端查找附近车站时，客户端首先收集当时的地理信息，如果收集信息不成功，将通知用户使用手工查询；如果收集信息成功，则发送包含该地理信息的查询请求至物联网服务器，并等待物联网服务器查询结果；如果等待时间超出某一时间段，将通知用户超时稍后再试；否则在客户端的电子地图界面显示出附近的车站，如果用户点击该车站则显示到达车站的路径。
本发明实施例中自行车可以是普通自行车，也可以是电动自行车；同时，该***还可以根据租赁时间自动进行费用计算，并在用户还车时将产生的费用告知用户。
本发明实施例采用物联网技术，通过物联网服务器与车站控制器组通讯，预约和管理电动自行车站的自行车的租赁和使用；该方案可以提供更好的扩展性和并发管理能力，为大型城市的自行车租赁管理降低成本、保证***的稳定；同时，通过互联网的使用使得通讯的成本更低，可靠性更高，以及以后的可维护性得到进一步保证。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将***的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于物联网的电动自行车预约与租赁***，其特征在于，该***包括：
客户端，用于向物联网服务器发送携带有用户个人信息以及指定车站的预约请求消息，并接收物联网服务器的返回信息；
物联网服务器，用于将客户端发送的预约请求消息按照预定方式进行编码，并进行数字加密或签名后发送至指定车站的自行车站***并等待该自行车站的回复；若接收到该自行车站***回复的确认消息，则对该确认消息进行解密或签名验证，并进行解码读取该确认消息的内容，再将该确认消息的内容发送至客户端，以及保存在数据库中；
自行车站***，用于根据物联网服务器发送的经数字加密或签名的预约请求，判断当前车站是否满足预约条件，若是，则向物联网服务器返回确认消息，并存储该用户的个人信息；还用于当用户利用其个人信息进行租车或还车时，根据其个人信息判断是否有预约；若判断该用户已预约，或者判断该用户未预约，但当前车站有可用车辆或车位时，则将车辆租给该用户或允许该用户还车。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，自行车站***判断当前车站是否满足预约条件包括：
若预约请求为预约租车请求，则判断当前车站是否有可用车辆，若有，则满足预约条件；
若预约请求为预约还车请求，则判断当前车站是否有可用车位，若有，则满足预约条件。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，
所述客户端，还用于向物联网服务器发送指定车站的可用车辆和/或车位的查询请求；
所述物联网服务器，还用于接收到该查询请求后，检查本地的缓存是否为最新信息；若是，则将该信息返回给客户端；否则，将该信息按照预定方式进行编码，并进行数字加密或签名后发送至指定车站的自行车站***并等待该自行车站的回复；若收到该自行车站的回复，则对该回复进行解密或签名验证，并进行解码读取该回复中的可用车辆和/或车位的信息，再将读取到的可用车辆和/或车位的信息发送至客户端，以及保存在本地缓存中。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，
所述客户端，还用于获取其当前位置信息，并发送包含该位置信息的周边车站查询请求至物联网服务器；以及接收物联网服务器返回的包含若干周边车站位置的地图信息，且在选择所述若干周边车站中的一个车站时，显示当前位置达到所选车站的路径。
5.根据权利要求1或3所述的***，其特征在于，所述物联网服务器包括：
通讯网络层协议编码与解析模块，用于当物联网服务器与自行车站***进行数据交互时，利用预定的方式进行数据信息的编码与解码；
安全通讯传输层模块，用于当物联网服务器与自行车站***进行数据交互时，利用对称的密钥或非对称的密钥对通信的内容进行加密或数字签名，以及解密或签名验证；
异步通讯传输层模块，用于当物联网服务器与自行车站***发送信息后，在一定时间内监听该自行车站的回复信息。
6.根据权利要求1或3所述的***，其特征在于，所述自行车站***包括：
GPRS通讯模块，用于基于GPRS网络与物联网服务器建立通讯连接；
用户个人信息读取模块，用于读取用户的个人信息；
车站控制器，用于通过GPRS通讯模块与物联网服务器进行通讯，以及根据用户身份读取模块读取到用户的个人信息判断该用户是否有预约，进而控制电磁锁的开启；
人机交互界面，用于实现用户与自行车站***之间的交互。
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