物联网】共享单车技术含量，一篇文章全说透了！

来源：物联江湖（ID:iot521）

作者：王一鸣

物联网智库 整理发布

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------   【导读】   ------

智能锁厂家会持续地参与研发并生产新的锁件，运营商网络的迭代演进能进一步保证单车时刻在线，云计算服务企业会不断优化云端应用的系统架构和通用能力，而各类互联网企业则继续按需提供配套的信息服务，上下游企业的服务使得共享单车企业只需要关注自己的应用逻辑和核心资产，把商业思考都聚焦在了车和用户的价值释放上。

共享单车已经成为了中国新四大发明之一，被输往了世界上很多城市。在我看来，虽然共享单车的实现并不复杂，其实质是一个典型的“物联网+互联网”应用。应用的一边是车（物）、另一边是用户（人），通过云端的控制来向用户提供单车租赁服务。

一.共享单车的“云端应用”

1.云计算基础平台

共享单车的云端应用，是一个建立在云计算之上的大规模双向实时应用。云计算一方面能够保证共享单车应用的快速部署和高扩展性，另一方面能够应付大规模高并发场景，满足百万级数量的连接需要。（例如摩拜的云服务是建立在微软的Azure公有云服务平台之上）

2.数据资产

云端应用需要采集、存储并管理两类关键数据：

a.单车数据（物联网特性的资产数据：包括单车的通信连接状态、车锁状态、使用记录等），单车数据由智能锁通过通信模块和SIM卡，经过电信运营商的网络以及运营商的物联网平台，上传到共享单车的服务平台；

b.用户数据（互联网特性的用户数据：除了用户基本信息、消费记录、用户账户和征信信息等，还包括用户的行为数据：骑行的路径和位置信息）。正如此文开头所述，共享单车是“物联网+互联网”应用，所以企业资产（单车）和用户数据是共享单车企业的核心资产。

3.平台服务

由于共享单车一方面涉及海量的物联网数据、用户数据的管理，另一方面又要随时跟进用户需求而做功能开发和优化，所以应用之下会先构建平台服务（PaaS）。配备平台服务层，一方面能够使得应用承载百万量级的高并发数据流，另一方面又能做到资源和能力的动态调配、功能的灵活开发。

所以，摩拜不仅使用了微软的基础云服务（Azure），还使用了微软的平台服务（PaaS），包括物“Azure-Iot”平台服务、Dynamics 、CRM、客户关系管理服务、以及基于机器学习的预测分析功能等。

4.集成应用

云端的共享单车应用系统集成外部的互联网功能（例如支付、二维码应用、电子地图等），将单车和用户连接起来，完成一套完整的租赁服务流程（地图寻车-二维扫码-用户解锁-骑行使用-合锁还车-支付结算）。

在整个租赁过程中，“智能（决策）”其实是都在云端实现的。云端应用主导了和用户的交互，以及操作智能锁的开关，而智能锁在服务过程中只是执行用户操作和云端指令。此外，云端应用还可以实现许多扩展应用，例如互联网市场营销、电子围栏、单车预约服务等。

二.共享单车的“智能锁”

从摩拜1代的短信解锁和OFO 1代的手动机械解锁，到如今的蓝牙解锁、电子围栏、预约等新增的功能应用，智能锁关键、基础的功能已经逐渐确定下来，各家智能锁的差异已经不大了。目前，智能锁基本都是由控制、通信、感知、执行、供电等几大类模块组成。

主要的模块功能如下：

• 控制芯片(单片机)：智能锁系统的控制中枢，整体负责通信、车锁控制和状态信息收集。

• 移动通信芯片(Modem)：内置电信运营商的Sim卡，负责与云端应用后台进行通信。

• 蓝牙通信模块：主要是用于连接用户手机并实现解锁、也与电子围栏的应用实现有关。

• GPS通信模块：物理定位功能

• 车锁的传感器：感知车锁的开、关状态，并将车锁状态信息向控制芯片上报。

• 车锁的执行器：控制芯片通过执行器对车锁进行开、关操作。

• 蜂鸣器：用于异常状态的发声告警

• 电源模块：电池、充电模块（芯片）、充电装置（太阳能电池板；电机和测速传感器等）

共享单车应用，其实就是通过“单车-云端-用户手机”之间的信息传递来完成的，其中最关键的是解闭智能锁的过程。目前，最新的“GPS定位+蓝牙”解锁和还车模式已经比较普遍。

蓝牙模式解锁流程：

1. 手机先扫单车上二维码，而后向云端发起解锁请求（请求中会携带扫码单车的ID信息及用户个人账号信息）。云端对用户信息、单车信息进行核查，而后将授权信息发送给手机。（步骤1、2）

2. 用户通过手机蓝牙接口将解锁指令和授权信息传递给单车的智能锁，智能锁核验授权信息后解锁，并将解锁成功的信息通知手机。（步骤3、4）

3. 手机将解锁成功的信息回复给云端，云端开始给用户计费。（步骤5、6）

4. 在用户骑行过程中，单车和手机APP会将各自的GPS定位信息上报云端应用。（步骤7）

 

蓝牙模式锁车、还车流程：

1. 用户锁车后，由智能锁通过蓝牙通知手机：“还车成功”。（步骤1）

2. 手机随即通知云端“还车成功”，云端将费用结算信息会送给手机和用户。（步骤2、3）

3. 智能锁在用户还车后将位置信息的上报。（步骤4）

 

采用蓝牙的方式，实现手机对智能锁的解闭，能够减少智能锁的通信量（通信资费）和耗电量。不过采用蓝牙方式，稳定性和兼容性不能够完全保证。所以传统的、比较耗电的解锁方式（手动密码解锁、GSM短信或GPRS流量解锁）往往还是会被保留，作为备选。

短信或流量方式的解锁流程（具备GPS功能）：

1. 手机先扫单车上二维码，而后向云端发起解锁请求。（步骤1）

2. 云端完成对用户和单车的信息核查，并将解锁指令发送给单车智能锁，智能锁开启后向云端回复“解锁成功”。（备注：部分共享单车在解锁信息上报过程中，智能锁会把下一次解锁的密码或秘钥也一并上报给云端）（步骤2、3）

3. 云端通知用户手机，并开始计费。（步骤4）

4. 在用户骑行过程中，单车和手机APP会将各自的GPS定位信息上报云端应用。（步骤5）

 

短信或流量方式的锁车、还车流程：

1. 用户锁车后，由智能锁通知云端：“还车成功”。（步骤1）

2. 云端随即通知用户手机并进行费用结算。（步骤2）

3. 智能锁在用户还车后将位置信息的上报。（步骤3）

 

在实际应用中，每家共享单车企业的闭解锁流程都会随需求和智能锁配置的不同，而有所差异。从智能锁的迭代趋势中可以看到，共享单车运营方和智能锁供应商都在孜孜不倦地优化解决方案，一方面追求对流量、电力的节省、另一方面则又要提高单车的在线率和连接可靠性。

三.共享单车迭代的步伐不止

从整体来看，共享单车“端-云-用户”三位一体的应用架构并不复杂，但从行业舆论对共享单车各方面的争论和点评来看，似乎共享单车的应用又要比纯正的互联网应用更复杂一些。其实，复杂就复杂在了对车的管理上。因为单车不再是属于用户的终端设备（例如手机、平板电脑）了，而是摩拜、OFO们的企业资产。

既然单车是最重要资产，就需要花心思去管理（在单车管理上，目前主要是关注：耗电、连接、零件故障、位置、使用频率）。对单车的有效管理和用户体验有极大的正相关关系，单车企业对其资产（车）管理的手段和技术必然会不断迭代和进步。

所以，如今的智能锁都会配备GPS定位的功能，以方便企业获取单车位置和移动路径；智能锁再带上蓝牙解锁的功能，减少运营商网络的通信流量和连接的不确定性，同时还能更省电；

单车企业跟进电信运营商推销的NB-Iot网络接入方案，一方面降低智能锁通信的耗电量，另一方面增加连接可靠性，更利于资产的状态跟踪；研发、测试、试运行各种电子围栏的解决方案，配合市政要求解决单车在公共场所乱停放的问题；此外，还有研发更高效稳定的供电方式、向用户提供故障反馈页面等等。

除了“玩车”外，单车企业还需要结合用户行为的大数据分析，来提升单车的使用频率。例如，工作日早晚发生的用户潮汐效应，即大量用户早上“涌灌”到工业园区，晚上下班“回流”到居民区所形成一种规律的“人口迁移”现象。

单车企业就需要考虑如何调度单车，以迎合用户集中的出行需求，以提高资产（单车）使用率。

四.物联网是共享的沃土

虽然共享单车已渐渐成为了很多人每天生活的一部分，但它们明显还不够完美，共享单车的企业们需要不断地打磨它们的产品和服务。当然，它们也并不是孤军奋战的。

智能锁厂家会持续地参与研发并生产新的锁件，运营商网络的迭代演进能进一步保证单车时刻在线，云计算服务企业会不断优化云端应用的系统架构和通用能力，而各类互联网企业则继续按需提供配套的信息服务，上下游企业的服务使得共享单车企业只需要关注自己的应用逻辑和核心资产，把商业思考都聚焦在了车和用户的价值释放上。

和共享单车一样，更多的共享产品也在相似的技术、服务环境中酝酿和推广。在新的智能产品运营中、在新的商业合作中，系统和系统间、物与物间的关联增加了，交互的数据流变宽了，相互之间服务的自动化程度和智能化程度都提高了，社会对信息价值的进一步粹取使得一个更加（连接）广泛、（感知）敏锐、（计算）聪慧的世界正在渐渐地构成，而这个世界我们不叫它别的，就叫它“物联网”。