共享單車技術含量詳解

共享單車已經成為了中國新四大發(fā)明之一，被輸往了世界上很多城市。在我看來，雖然共享單車的實現(xiàn)并不復雜，其實質是一個典型的“物聯(lián)網+互聯(lián)網”應用。應用的一邊是車（物）、另一邊是用戶（人），通過云端的控制來向用戶提供單車租賃服務。

1、云計算基礎平臺

共享單車的云端應用，是一個建立在云計算之上的大規(guī)模雙向實時應用。云計算一方面能夠保證共享單車應用的快速部署和高擴展性，另一方面能夠應付大規(guī)模高并發(fā)場景，滿足百萬級數(shù)量的連接需要。（例如摩拜的云服務是建立在微軟的Azure公有云服務平臺之上）

2、數(shù)據資產

云端應用需要采集、存儲并管理兩類關鍵數(shù)據：單車數(shù)據（物聯(lián)網特性的資產數(shù)據：包括單車的通信連接狀態(tài)、車鎖狀態(tài)、使用記錄等），單車數(shù)據由智能鎖通過通信模塊和SIM卡，經過電信運營商的網絡以及運營商的物聯(lián)網平臺，上傳到共享單車的服務平臺；用戶數(shù)據（互聯(lián)網特性的用戶數(shù)據：除了用戶基本信息、消費記錄、用戶賬戶和征信信息等，還包括用戶的行為數(shù)據：騎行的路徑和位置信息）。正如此文開頭所述，共享單車是“物聯(lián)網+互聯(lián)網”應用，所以企業(yè)資產（單車）和用戶數(shù)據是共享單車企業(yè)的核心資產。

3、平臺服務

由于共享單車一方面涉及海量的物聯(lián)網數(shù)據、用戶數(shù)據的管理，另一方面又要隨時跟進用戶需求而做功能開發(fā)和優(yōu)化，所以應用之下會先構建平臺服務（PaaS）。配備平臺服務層，一方面能夠使得應用承載百萬量級的高并發(fā)數(shù)據流，另一方面又能做到資源和能力的動態(tài)調配、功能的靈活開發(fā)。

所以，摩拜不僅使用了微軟的基礎云服務（Azure），還使用了微軟的平臺服務（PaaS），包括物“Azure-Iot”平臺服務、Dynamics 、CRM、客戶關系管理服務、以及基于機器學習的預測分析功能等。

4、集成應用

云端的共享單車應用系統(tǒng)集成外部的互聯(lián)網功能（例如支付、二維碼應用、電子地圖等），將單車和用戶連接起來，完成一套完整的租賃服務流程（地圖尋車-二維掃碼-用戶解鎖-騎行使用-合鎖還車-支付結算）。

在整個租賃過程中，“智能（決策）”其實是都在云端實現(xiàn)的。云端應用主導了和用戶的交互，以及操作智能鎖的開關，而智能鎖在服務過程中只是執(zhí)行用戶操作和云端指令。此外，云端應用還可以實現(xiàn)許多擴展應用，例如互聯(lián)網市場營銷、電子圍欄、單車預約服務等。

從摩拜1代的短信解鎖和OFO 1代的手動機械解鎖，到如今的藍牙解鎖、電子圍欄、預約等新增的功能應用，智能鎖關鍵、基礎的功能已經逐漸確定下來，各家智能鎖的差異已經不大了。目前，智能鎖基本都是由控制、通信、感知、執(zhí)行、供電等幾大類模塊組成。

主要的模塊功能如下：

控制芯片(單片機)：智能鎖系統(tǒng)的控制中樞，整體負責通信、車鎖控制和狀態(tài)信息收集。

移動通信芯片(Modem)：內置電信運營商的Sim卡，負責與云端應用后臺進行通信。

藍牙通信模塊：主要是用于連接用戶手機并實現(xiàn)解鎖、也與電子圍欄的應用實現(xiàn)有關。

GPS通信模塊：物理定位功能

車鎖的傳感器：感知車鎖的開、關狀態(tài)，并將車鎖狀態(tài)信息向控制芯片上報。

車鎖的執(zhí)行器：控制芯片通過執(zhí)行器對車鎖進行開、關操作。

蜂鳴器：用于異常狀態(tài)的發(fā)聲告警

電源模塊：電池、充電模塊（芯片）、充電裝置（太陽能電池板；電機和測速傳感器等）

共享單車應用，其實就是通過“單車-云端-用戶手機”之間的信息傳遞來完成的，其中最關鍵的是解閉智能鎖的過程。目前，最新的“GPS定位+藍牙”解鎖和還車模式已經比較普遍。

藍牙模式解鎖流程：

1.手機先掃單車上二維碼，而后向云端發(fā)起解鎖請求（請求中會攜帶掃碼單車的ID信息及用戶個人賬號信息）。云端對用戶信息、單車信息進行核查，而后將授權信息發(fā)送給手機。（步驟1、2）

2.用戶通過手機藍牙接口將解鎖指令和授權信息傳遞給單車的智能鎖，智能鎖核驗授權信息后解鎖，并將解鎖成功的信息通知手機。（步驟3、4）

3.手機將解鎖成功的信息回復給云端，云端開始給用戶計費。（步驟5、6）

4.在用戶騎行過程中，單車和手機APP會將各自的GPS定位信息上報云端應用。（步驟7）

藍牙模式鎖車、還車流程：

1.用戶鎖車后，由智能鎖通過藍牙通知手機：“還車成功”。（步驟1）

2.手機隨即通知云端“還車成功”，云端將費用結算信息會送給手機和用戶。（步驟2、3）

3.智能鎖在用戶還車后將位置信息的上報。（步驟4）

采用藍牙的方式，實現(xiàn)手機對智能鎖的解閉，能夠減少智能鎖的通信量（通信資費）和耗電量。不過采用藍牙方式，穩(wěn)定性和兼容性不能夠完全保證。所以傳統(tǒng)的、比較耗電的解鎖方式（手動密碼解鎖、GSM短信或GPRS流量解鎖）往往還是會被保留，作為備選。

短信或流量方式的解鎖流程（具備GPS功能）：

1.手機先掃單車上二維碼，而后向云端發(fā)起解鎖請求。（步驟1）

2.云端完成對用戶和單車的信息核查，并將解鎖指令發(fā)送給單車智能鎖，智能鎖開啟后向云端回復“解鎖成功”。（備注：部分共享單車在解鎖信息上報過程中，智能鎖會把下一次解鎖的密碼或秘鑰也一并上報給云端）（步驟2、3）

3.云端通知用戶手機，并開始計費。（步驟4）

4.在用戶騎行過程中，單車和手機APP會將各自的GPS定位信息上報云端應用。（步驟5）

短信或流量方式的鎖車、還車流程：

1.用戶鎖車后，由智能鎖通知云端：“還車成功”。（步驟1）

2.云端隨即通知用戶手機并進行費用結算。（步驟2）

3.智能鎖在用戶還車后將位置信息的上報。（步驟3）

在實際應用中，每家共享單車企業(yè)的閉解鎖流程都會隨需求和智能鎖配置的不同，而有所差異。從智能鎖的迭代趨勢中可以看到，共享單車運營方和智能鎖供應商都在孜孜不倦地優(yōu)化解決方案，一方面追求對流量、電力的節(jié)省、另一方面則又要提高單車的在線率和連接可靠性。

從整體來看，共享單車“端-云-用戶”三位一體的應用架構并不復雜，但從行業(yè)輿論對共享單車各方面的爭論和點評來看，似乎共享單車的應用又要比純正的互聯(lián)網應用更復雜一些。其實，復雜就復雜在了對車的管理上。因為單車不再是屬于用戶的終端設備（例如手機、平板電腦）了，而是摩拜、OFO們的企業(yè)資產。

既然單車是最重要資產，就需要花心思去管理（在單車管理上，目前主要是關注：耗電、連接、零件故障、位置、使用頻率）。對單車的有效管理和用戶體驗有極大的正相關關系，單車企業(yè)對其資產（車）管理的手段和技術必然會不斷迭代和進步。

所以，如今的智能鎖都會配備GPS定位的功能，以方便企業(yè)獲取單車位置和移動路徑；智能鎖再帶上藍牙解鎖的功能，減少運營商網絡的通信流量和連接的不確定性，同時還能更省電；

單車企業(yè)跟進電信運營商推銷的NB-Iot網絡接入方案，一方面降低智能鎖通信的耗電量，另一方面增加連接可靠性，更利于資產的狀態(tài)跟蹤；研發(fā)、測試、試運行各種電子圍欄的解決方案，配合市政要求解決單車在公共場所亂停放的問題；此外，還有研發(fā)更高效穩(wěn)定的供電方式、向用戶提供故障反饋頁面等等。

除了“玩車”外，單車企業(yè)還需要結合用戶行為的大數(shù)據分析，來提升單車的使用頻率。例如，工作日早晚發(fā)生的用戶潮汐效應，即大量用戶早上“涌灌”到工業(yè)園區(qū)，晚上下班“回流”到居民區(qū)所形成一種規(guī)律的“人口遷移”現(xiàn)象。

單車企業(yè)就需要考慮如何調度單車，以迎合用戶集中的出行需求，以提高資產（單車）使用率。

雖然共享單車已漸漸成為了很多人每天生活的一部分，但它們明顯還不夠完美，共享單車的企業(yè)們需要不斷地打磨它們的產品和服務。當然，它們也并不是孤軍奮戰(zhàn)的。

智能鎖廠家會持續(xù)地參與研發(fā)并生產新的鎖件，運營商網絡的迭代演進能進一步保證單車時刻在線，云計算服務企業(yè)會不斷優(yōu)化云端應用的系統(tǒng)架構和通用能力，而各類互聯(lián)網企業(yè)則繼續(xù)按需提供配套的信息服務，上下游企業(yè)的服務使得共享單車企業(yè)只需要關注自己的應用邏輯和核心資產，把商業(yè)思考都聚焦在了車和用戶的價值釋放上。

和共享單車一樣，更多的共享產品也在相似的技術、服務環(huán)境中醞釀和推廣。在新的智能產品運營中、在新的商業(yè)合作中，系統(tǒng)和系統(tǒng)間、物與物間的關聯(lián)增加了，交互的數(shù)據流變寬了，相互之間服務的自動化程度和智能化程度都提高了，社會對信息價值的進一步粹取使得一個更加（連接）廣泛、（感知）敏銳、（計算）聰慧的世界正在漸漸地構成，而這個世界我們不叫它別的，就叫它“物聯(lián)網”。

作者：王一鳴

來源：物聯(lián)江湖（iot521）