一文讀懂共享單車的核心技術(shù)原理

共享單車已經(jīng)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(shí)現(xiàn)并不復(fù)雜，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)典型的“物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用。應(yīng)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(wù)。

1.云計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)

共享單車的云端應(yīng)用，是一個(gè)建立在云計(jì)算之上的大規(guī)模雙向?qū)崟r(shí)應(yīng)用。云計(jì)算一方面能夠保證共享單車應(yīng)用的快速部署和高擴(kuò)展性，另一方面能夠應(yīng)付大規(guī)模高并發(fā)場景，滿足百萬級(jí)數(shù)量的連接需要。（例如摩拜的云服務(wù)是建立在微軟的Azure公有云服務(wù)平臺(tái)之上）

2.數(shù)據(jù)資產(chǎn)

云端應(yīng)用需要采集、存儲(chǔ)并管理兩類關(guān)鍵數(shù)據(jù)：

a.單車數(shù)據(jù)（物聯(lián)網(wǎng)特性的資產(chǎn)數(shù)據(jù)：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(jù)由智能鎖通過通信模塊和SIM卡，經(jīng)過電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)以及運(yùn)營商的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，上傳到共享單車的服務(wù)平臺(tái)；

b.用戶數(shù)據(jù)（互聯(lián)網(wǎng)特性的用戶數(shù)據(jù)：除了用戶基本信息、消費(fèi)記錄、用戶賬戶和征信信息等，還包括用戶的行為數(shù)據(jù)：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(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)”應(yīng)用，所以企業(yè)資產(chǎn)（單車）和用戶數(shù)據(jù)是共享單車企業(yè)的核心資產(chǎn)。

3.平臺(tái)服務(wù)

由于共享單車一方面涉及海量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)的管理，另一方面又要隨時(shí)跟進(jìn)用戶需求而做功能開發(fā)和優(yōu)化，所以應(yīng)用之下會(huì)先構(gòu)建平臺(tái)服務(wù)（PaaS）。配備平臺(tái)服務(wù)層，一方面能夠使得應(yīng)用承載百萬量級(jí)的高并發(fā)數(shù)據(jù)流，另一方面又能做到資源和能力的動(dòng)態(tài)調(diào)配、功能的靈活開發(fā)。

所以，摩拜不僅使用了微軟的基礎(chǔ)云服務(wù)（Azure），還使用了微軟的平臺(tái)服務(wù)（PaaS），包括物“Azure-Iot”平臺(tái)服務(wù)、Dynamics 、CRM、客戶關(guān)系管理服務(wù)、以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測分析功能等。

從摩拜1代的短信解鎖和OFO 1代的手動(dòng)機(jī)械解鎖，到如今的藍(lán)牙解鎖、電子圍欄、預(yù)約等新增的功能應(yīng)用，智能鎖關(guān)鍵、基礎(chǔ)的功能已經(jīng)逐漸確定下來，各家智能鎖的差異已經(jīng)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(jī))：智能鎖系統(tǒng)的控制中樞，整體負(fù)責(zé)通信、車鎖控制和狀態(tài)信息收集。

移動(dòng)通信芯片(Modem)：內(nèi)置電信運(yùn)營商的Sim卡，負(fù)責(zé)與云端應(yīng)用后臺(tái)進(jìn)行通信。

藍(lán)牙通信模塊：主要是用于連接用戶手機(jī)并實(shí)現(xiàn)解鎖、也與電子圍欄的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)有關(guān)。

GPS通信模塊：物理定位功能

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

車鎖的執(zhí)行器：控制芯片通過執(zhí)行器對(duì)車鎖進(jìn)行開、關(guān)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(jī)和測速傳感器等）

共享單車應(yīng)用，其實(shí)就是通過“單車-云端-用戶手機(jī)”之間的信息傳遞來完成的，其中最關(guān)鍵的是解閉智能鎖的過程。目前，最新的“GPS定位+藍(lán)牙”解鎖和還車模式已經(jīng)比較普遍。

從整體來看，共享單車“端-云-用戶”三位一體的應(yīng)用架構(gòu)并不復(fù)雜，但從行業(yè)輿論對(duì)共享單車各方面的爭論和點(diǎn)評(píng)來看，似乎共享單車的應(yīng)用又要比純正的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更復(fù)雜一些。其實(shí)，復(fù)雜就復(fù)雜在了對(duì)車的管理上。因?yàn)閱诬嚥辉偈菍儆谟脩舻慕K端設(shè)備（例如手機(jī)、平板電腦）了，而是摩拜、OFO們的企業(yè)資產(chǎn)。

既然單車是最重要資產(chǎn)，就需要花心思去管理（在單車管理上，目前主要是關(guān)注：耗電、連接、零件故障、位置、使用頻率）。對(duì)單車的有效管理和用戶體驗(yàn)有極大的正相關(guān)關(guān)系，單車企業(yè)對(duì)其資產(chǎn)（車）管理的手段和技術(shù)必然會(huì)不斷迭代和進(jìn)步。

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

單車企業(yè)跟進(jìn)電信運(yùn)營商推銷的NB-Iot網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)的狀態(tài)跟蹤；研發(fā)、測試、試運(yùn)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(jié)合用戶行為的大數(shù)據(jù)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(yīng)，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(diào)度單車，以迎合用戶集中的出行需求，以提高資產(chǎn)（單車）使用率。

未來智能實(shí)驗(yàn)室致力于研究互聯(lián)網(wǎng)與人工智能未來發(fā)展趨勢(shì)，觀察評(píng)估人工智能發(fā)展水平，由互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論作者，計(jì)算機(jī)博士劉鋒與中國科學(xué)院虛擬經(jīng)濟(jì)與數(shù)據(jù)科學(xué)研究中心石勇、劉穎教授創(chuàng)建。

未來智能實(shí)驗(yàn)室的主要工作包括：建立AI智能系統(tǒng)智商評(píng)測體系，開展世界人工智能智商評(píng)測；開展互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦研究計(jì)劃，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)（城市）云腦技術(shù)和企業(yè)圖譜，為提升企業(yè)，行業(yè)與城市的智能水平服務(wù)。