一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統，該系統采用物聯網技術，通過物聯網服務器與車站控制器組通訊，預約和管理電動自行車站的自行車的租賃和使用；該方案可以提供更好的擴展性和并發管理能力，為大型城市的自行車租賃管理降低成本、保證系統的穩定；同時，通過互聯網的使用使得通訊的成本更低，可靠性更高，以及后期的可維護性得到進一步保證。
【專利說明】一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及物聯網信息【技術領域】，尤其涉及一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的推進，越來越多的農村勞動力流向了城市。他們不僅為城市帶來了新鮮血液，同時也給城市的管理造成了一定的壓力。
[0003]比較顯著的壓力包括交通上的壓力。盡管大型城市的管理機構不斷改善公共交通硬件環境，但是這種改善仍然不能滿足城市人口上升所帶來的要求。這就會產生一系列的負面影響，包括由于較遠的上下班路途的帶來的生活成本的增加，上下班的擁堵壓力帶來的空氣環境的惡化等。
[0004]為了緩解交通上的壓力，交通管理機關也加大了對公租自行車的支持力度，多個大城市都鋪設了許多公租自行車站。然而，這些公租自行車站計算能力有限，使得其應用受到了一定的局限。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統，可以為大型城市的自行車租賃管理降低成本，并保證系統的穩定性
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統，該系統包括:
[0008]客戶端，用于向物聯網服務器發送攜帶有用戶個人信息以及指定車站的預約請求消息，并接收物聯網服務器的返回信息；
[0009]物聯網服務器，用于將客戶端發送的預約請求消息按照預定方式進行編碼，并進行數字加密或簽名后發送至指定車站的自行車站系統并等待該自行車站的回復；若接收到該自行車站系統回復的確認消息，則對該確認消息進行解密或簽名驗證，并進行解碼讀取該確認消息的內容，再將該確認消息的內容發送至客戶端，以及保存在數據庫中；
[0010]自行車站系統，用于根據物聯網服務器發送的經數字加密或簽名的預約請求，判斷當前車站是否滿足預約條件，若是，則向物聯網服務器返回確認消息，并存儲該用戶的個人信息；還用于當用戶利用其個人信息進行租車或還車時，根據其個人信息判斷是否有預約；若判斷該用戶已預約，或者判斷該用戶未預約，但當前車站有可用車輛或車位時，則將車輛租給該用戶或允許該用戶還車。
[0011]進一步的，自行車站系統判斷當前車站是否滿足預約條件包括:
[0012]若預約請求為預約租車請求，則判斷當前車站是否有可用車輛，若有，則滿足預約條件；
[0013]若預約請求為預約還車請求，則判斷當前車站是否有可用車位，若有，則滿足預約條件。
[0014]進一步的，所述客戶端，還用于向物聯網服務器發送指定車站的可用車輛和/或車位的查詢請求；
[0015]所述物聯網服務器，還用于接收到該查詢請求后，檢查本地的緩存是否為最新信息；若是，則將該信息返回給客戶端；否則，將該信息按照預定方式進行編碼，并進行數字加密或簽名后發送至指定車站的自行車站系統并等待該自行車站的回復；若收到該自行車站的回復，則對該回復進行解密或簽名驗證，并進行解碼讀取該回復中的可用車輛和/或車位的信息，再將讀取到的可用車輛和/或車位的信息發送至客戶端，以及保存在本地緩存中。
[0016]進一步的，所述客戶端，還用于獲取其當前位置信息，并發送包含該位置信息的周邊車站查詢請求至物聯網服務器；以及接收物聯網服務器返回的包含若干周邊車站位置的地圖信息，且在選擇所述若干周邊車站中的一個車站時，顯示當前位置達到所選車站的路徑。
[0017]進一步的，所述物聯網服務器包括:
[0018]通訊網絡層協議編碼與解析模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統進行數據交互時，利用預定的方式進行數據信息的編碼與解碼；
[0019]安全通訊傳輸層模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統進行數據交互時，利用對稱的密鑰或非對稱的密鑰對通信的內容進行加密或數字簽名，以及解密或簽名驗證；
[0020]異步通訊傳輸層模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統發送信息后，在一定時間內監聽該自行車站的回復信息。
[0021]進一步的，所述自行車站系統包括:
[0022]GPRS通訊模塊，用于基于GPRS網絡與物聯網服務器建立通訊連接；
[0023]用戶個人信息讀取模塊，用于讀取用戶的個人信息；
[0024]車站控制器，用于通過GPRS通訊模塊與物聯網服務器進行通訊，以及根據用戶身份讀取模塊讀取到用戶的個人信息判斷該用戶是否有預約，進而控制電磁鎖的開啟；
[0025]人機交互界面，用于實現用戶與自行車站系統之間的交互。
[0026]由上述本發明提供的技術方案可以看出，采用物聯網技術，通過物聯網服務器與車站控制器組通訊，預約和管理電動自行車站的自行車的租賃和使用；該方案可以提供更好的擴展性和并發管理能力，為大型城市的自行車租賃管理降低成本、保證系統的穩定；同時，通過互聯網的使用使得通訊的成本更低，可靠性更高，以及以后的可維護性得到進一步保證。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0028]圖1為本發明實施例提供的一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統的示意圖；
[0029]圖2為本發明實施例提供的基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統整體部署示意圖；
[0030]圖3為本發明實施例提供的自行車站系統的示意圖；
[0031]圖4為本發明實施例提供的用戶查詢車站系統的流程圖；
[0032]圖5為本發明實施例提供的用戶預約的流程圖；
[0033]圖6為本發明實施例提供的用戶租車的流程圖；
[0034]圖7為本發明實施例提供的用戶還車的流程圖；
[0035]圖8為本發明實施例提供的用戶查詢附近車站的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0037]實施例
[0038]圖1為本發明實施例提供的一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統的示意圖。如圖1所示該系統主要包括:
[0039]客戶端，用于向物聯網服務器發送攜帶有用戶個人信息以及指定車站的預約請求消息，并接收物聯網服務器的返回信息；
[0040]物聯網服務器，用于將客戶端發送的預約請求消息按照預定方式進行編碼，并進行數字加密或簽名后發送至指定車站的自行車站系統并等待該自行車站的回復；若接收到該自行車站系統回復的確認消息，則對該確認消息進行解密或簽名驗證，并進行解碼讀取該確認消息的內容，再將該確認消息的內容發送至客戶端，以及保存在數據庫中；
[0041]自行車站系統，用于根據物聯網服務器發送的經數字加密或簽名的預約請求，判斷當前車站是否滿足預約條件，若是，則向物聯網服務器返回確認消息，并存儲該用戶的個人信息；還用于當用戶利用其個人信息進行租車或還車時，根據其個人信息判斷是否有預約；若判斷該用戶已預約，或者判斷該用戶未預約，但當前車站有可用車輛或車位時，則將車輛租給該用戶或允許該用戶還車。
[0042]進一步的，自行車站系統判斷當前車站是否滿足預約條件包括:
[0043]若預約請求為預約租車請求，則判斷當前車站在預約時段是否有可用車輛，若有，則滿足預約條件；
[0044]若預約請求為預約還車請求，則判斷當前車站在預約時段是否有可用車位，若有，則滿足預約條件。
[0045]進一步的，所述客戶端，還用于向物聯網服務器發送指定車站的可用車輛和/或車位的查詢請求；
[0046]所述物聯網服務器，還用于接收到該查詢請求后，檢查本地的緩存是否為最新信息；若是，則將該信息返回給客戶端；否則，將該信息按照預定方式進行編碼，并進行數字加密或簽名后發送至指定車站的自行車站系統并等待該自行車站的回復；若收到該自行車站的回復，則對該回復進行解密或簽名驗證，并進行解碼讀取該回復中的可用車輛和/或車位的信息，再將讀取到的可用車輛和/或車位的信息發送至客戶端，以及保存在本地緩存中。
[0047]進一步的，所述客戶端，還用于獲取其當前位置信息，并發送包含該位置信息的周邊車站查詢請求至物聯網服務器；以及接收物聯網服務器返回的包含若干周邊車站位置的地圖信息，且在選擇所述若干周邊車站中的一個車站時，顯示當前位置達到所選車站的路徑。
[0048]進一步的，所述物聯網服務器包括:
[0049]通訊網絡層協議編碼與解析模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統進行數據交互時，利用預定的方式進行數據信息的編碼與解碼；
[0050]安全通訊傳輸層模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統進行數據交互時，利用對稱的密鑰或非對稱的密鑰對通信的內容進行加密或數字簽名，以及解密或簽名驗證；
[0051]異步通訊傳輸層模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統發送信息后，在一定時間內監聽該自行車站的回復信息。
[0052]進一步的，所述自行車站系統包括:
[0053]GPRS通訊模塊，用于基于GPRS網絡與物聯網服務器建立通訊連接；
[0054]用戶個人信息讀取模塊，用于讀取用戶的個人信息；
[0055]車站控制器，用于通過GPRS通訊模塊與物聯網服務器進行通訊，以及根據用戶身份讀取模塊讀取到用戶的個人信息判斷該用戶是否有預約，進而控制電磁鎖的開啟；
[0056]人機交互界面，用于實現用戶與自行車站系統之間的交互。
[0057]為了便于理解本發明，下面結合附圖2-8對本發明做進一步的介紹。
[0058]如圖2所示為基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統整體部署示意圖。該系統主要包括客戶端(客戶端可以安裝在移動終端或計算機中)、物聯網服務器與自行車站系統。
[0059]其中，物聯網服務器主要包括:
[0060]I)異步通訊傳輸層模塊:用于當物聯網服務器端向某一自行車站系統發送通信信息后，將在一定時間內監聽目標自行車站系統的反饋信息。如果在系統預留的時間內收到目標自行車站系統的監聽反饋則結束監聽，否則，將在系統預留的時間段結束后結束監聽。當物聯網服務器端未發送卻接收到來自于已認證的某一自行車站系統的主動發起的通信信息后，物聯網服務器端進行響應并同時繼續等待下一個已認證的某一自行車站系統主動發起的通信。當有多個用戶發起預約的通信到同一個或不同的車站時，物聯網服務器端將在合理的時間內將預約信息發送到目標自行車站系統，并在合理的時間內得到相應的反饋。
[0061]2)通訊網絡層協議編寫與解析模塊:用于當物聯網服務器端與自行車站系統通信時，將通信的內容使用預定義的方法進行編碼與解碼。具體的編碼和解碼規則將可由系統的管理員進行配置。
[0062]3)安全通訊傳輸層模塊:用于當物聯網服務器端與自行車站系統通信時，保證通信的內容將不被第三方機構所竊聽或篡改，并且保障在通信時通信雙方的可信的身份。這里將可以提供對稱的密鑰或非對稱的密鑰對通信的內容進行加密或數字簽名，以及解密或簽名驗證。
[0063]4)預約與租賃系統的數據庫:物聯網服務器與數據庫系統通過以太網連接。當物聯網服務器收到電動自行車車站的預約信息確認時，預約信息將被寫入到系統的數據庫。
[0064]如圖3所示為自行車站系統的示意圖；其主要包括:車站控制器、GPRS通訊模塊、用戶信息讀取模塊、用于用戶交互的人機交互界面與自行車的電磁鎖。
[0065]如圖4所示為用戶查詢車站系統的流程圖。當某一用戶通過客戶端進行查詢可用車輛和/或車位時，物聯網服務器端將檢查自己的緩存，如果緩存中的數據已為最新信息，則把該信息返回到客戶端程序。否則，物聯網服務器將把需要查詢的車輛和/或車位信息通過通訊網絡層協議編寫與解析模塊進行編碼并使用安全通訊傳輸層模塊進行數字加密或簽名；然后將經過加密或簽名的信息通過異步通訊傳輸層模塊發送到相應的自行車站控制器上；如果發送成功，物聯網服務器端將等待車站控制器的回復；否則將通知用戶稍后再進行查詢。如果在某一時間內無法收到對應車站控制器的回復，將通知用戶稍后再進行查詢。如果收到對應車站控制器的回復，將使用安全通訊傳輸層模塊對該回復進行解密或簽名驗證，之后將使用通訊網絡層協議編寫與解析模塊進行解碼讀取可用車輛數與車位數信息。最后將所得到的可用車輛與車位信息顯示在該用戶的客戶端程序界面上，并將該信息保存在物聯網服務器端的緩存區。
[0066]如圖5所示為用戶預約的流程圖。當某一用戶通過客戶端進行預約(包括預約還車與預約租車)時，首先預約的信息提交到物聯網服務器端，服務器端將判斷該預約是否合理。如果不合理，將拒絕服務。如果該預約合理，物聯網服務器端將把預約信息連同預約信息中攜帶的用戶個人信息通過通訊網絡層協議編寫與解析模塊進行編碼并使用安全通訊傳輸層模塊進行數字加密或簽名；然后將經過加密或簽名的信息通過異步通訊傳輸層模塊發送到相應的自行車站控制器上；如果發送成功，物聯網服務器端將等待車站的確認；否則將通知用戶稍后再進行預約。如果物聯網服務器端接收到車站控制器的確認信息，將使用安全通訊傳輸層模塊對該回復進行解密或簽名驗證，之后將使用通訊網絡層協議編寫與解析模塊進行解碼讀取確認信息內容，最后將該預約信息將被保存在數據庫中并返回給客戶端，否則將通知用戶稍后再進行預約。
[0067]如圖6所示為用戶租車的流程圖。當某一用戶在車站的控制器前使用自己的個人信息取車使用時(通過人機交互界面輸入個人信息中的ID)，車站控制器將判斷該用戶是否有預約，如果有預約，則電磁鎖開鎖，為用戶提供一輛自行車。沒有預約，將查詢本車站是否還有未預約的車輛，如果有，則打開電子鎖，提供車輛，否則告知用戶沒有可用車輛。
[0068]如圖7所示為用戶還車的流程圖。當某一用戶在車站的控制器前使用自己的個人信息還車時(通過人機交互界面輸入個人信息中的ID)，控制器將判斷該用戶是否有預約，如果有預約，則電磁鎖開鎖，為用戶提供一輛自行車位。沒有預約，將查詢本車站是否還有未預約的車位，如果有，則打開電子鎖，提供車位還車，否則告知用戶沒有可用車位。
[0069]如圖8為用戶查詢附近車站的流程圖。當用戶使用客戶端查找附近車站時，客戶端首先收集當時的地理信息，如果收集信息不成功，將通知用戶使用手工查詢；如果收集信息成功，則發送包含該地理信息的查詢請求至物聯網服務器，并等待物聯網服務器查詢結果；如果等待時間超出某一時間段，將通知用戶超時稍后再試；否則在客戶端的電子地圖界面顯示出附近的車站，如果用戶點擊該車站則顯示到達車站的路徑。
[0070]本發明實施例中自行車可以是普通自行車，也可以是電動自行車；同時，該系統還可以根據租賃時間自動進行費用計算，并在用戶還車時將產生的費用告知用戶。
[0071]本發明實施例采用物聯網技術，通過物聯網服務器與車站控制器組通訊，預約和管理電動自行車站的自行車的租賃和使用；該方案可以提供更好的擴展性和并發管理能力，為大型城市的自行車租賃管理降低成本、保證系統的穩定；同時，通過互聯網的使用使得通訊的成本更低，可靠性更高，以及以后的可維護性得到進一步保證。
[0072]所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將系統的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功會K。
[0073]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種基于物聯網的電動自行車預約與租賃系統，其特征在于，該系統包括: 客戶端，用于向物聯網服務器發送攜帶有用戶個人信息以及指定車站的預約請求消息，并接收物聯網服務器的返回信息； 物聯網服務器，用于將客戶端發送的預約請求消息按照預定方式進行編碼，并進行數字加密或簽名后發送至指定車站的自行車站系統并等待該自行車站的回復；若接收到該自行車站系統回復的確認消息，則對該確認消息進行解密或簽名驗證，并進行解碼讀取該確認消息的內容，再將該確認消息的內容發送至客戶端，以及保存在數據庫中； 自行車站系統，用于根據物聯網服務器發送的經數字加密或簽名的預約請求，判斷當前車站是否滿足預約條件，若是，則向物聯網服務器返回確認消息，并存儲該用戶的個人信息；還用于當用戶利用其個人信息進行租車或還車時，根據其個人信息判斷是否有預約；若判斷該用戶已預約，或者判斷該用戶未預約，但當前車站有可用車輛或車位時，則將車輛租給該用戶或允許該用戶還車。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，自行車站系統判斷當前車站是否滿足預約條件包括: 若預約請求為預約租車請求，則判斷當前車站是否有可用車輛，若有，則滿足預約條件； 若預約請求為預約還車請求，則判斷當前車站是否有可用車位，若有，則滿足預約條件。
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于， 所述客戶端，還用于向物聯網服務器發送指定車站的可用車輛和/或車位的查詢請求； 所述物聯網服務器，還用于接收到該查詢請求后，檢查本地的緩存是否為最新信息；若是，則將該信息返回給客戶端；否則，將該信息按照預定方式進行編碼，并進行數字加密或簽名后發送至指定車站的自行車站系統并等待該自行車站的回復；若收到該自行車站的回復，則對該回復進行解密或簽名驗證，并進行解碼讀取該回復中的可用車輛和/或車位的信息，再將讀取到的可用車輛和/或車位的信息發送至客戶端，以及保存在本地緩存中。
4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于， 所述客戶端，還用于獲取其當前位置信息，并發送包含該位置信息的周邊車站查詢請求至物聯網服務器；以及接收物聯網服務器返回的包含若干周邊車站位置的地圖信息，且在選擇所述若干周邊車站中的一個車站時，顯示當前位置達到所選車站的路徑。
5.根據權利要求1或3所述的系統，其特征在于，所述物聯網服務器包括: 通訊網絡層協議編碼與解析模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統進行數據交互時，利用預定的方式進行數據信息的編碼與解碼； 安全通訊傳輸層模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統進行數據交互時，利用對稱的密鑰或非對稱的密鑰對通信的內容進行加密或數字簽名，以及解密或簽名驗證； 異步通訊傳輸層模塊，用于當物聯網服務器與自行車站系統發送信息后，在一定時間內監聽該自行車站的回復信息。
6.根據權利要求1或3所述的系統，其特征在于，所述自行車站系統包括: GPRS通訊模塊，用于基于GPRS網絡與物聯網服務器建立通訊連接； 用戶個人信息讀取模塊，用于讀取用戶的個人信息； 車站控制器，用于通過GPRS通訊模塊與物聯網服務器進行通訊，以及根據用戶身份讀取模塊讀取到用戶的個人信息判斷該用戶是否有預約，進而控制電磁鎖的開啟； 人機交互界面，用于實現用戶與自行車站系統之間的交互。
【文檔編號】G06Q30/06GK104517154SQ201410790396
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】李林峰, 劉昱, 張遠, 張曉明 申請人:北京石油化工學院