本發(fā)明涉及公共交通通行管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動式城市公共自行車的管理系統(tǒng)及調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

近年來，環(huán)境質(zhì)量日益惡化，人們的日常生活受到影響，國家越來越重視低碳環(huán)保，節(jié)能減排，推崇綠色出行，越來越多的城市建設(shè)了公共自行車出行系統(tǒng)。隨著公共自行車的推廣，使用公共自行車的人數(shù)不斷增加，使用公共自行車的頻率也不斷上升，公共自行車的服務(wù)問題也日益凸顯出來。市民常常遭遇“借車難，還車難”的局面，市民上班時間到固定點借車，常常出現(xiàn)無車可借，下班時間到固定點還車，沒有空位，沒有地方還車。雖然各個城市的公共自行車租賃系統(tǒng)都配有車輛調(diào)度系統(tǒng)，但大部分車輛調(diào)度系統(tǒng)不能很好的顧及每個固定點的問題，運行的實際效果不佳，而且成本高、開銷大。

為此，也有部分專利針對現(xiàn)有的公共自行車租賃系統(tǒng)的不足，進行了改進，發(fā)明專利“一種公共自行車的租賃方法”(申請?zhí)枮?015100102654)中提到使用移動終端來代替租賃卡，來方便用戶。但是公共自行車仍然固定點停放，需要鎖樁、車棚等基礎(chǔ)設(shè)施，造成建設(shè)成本高、用戶使用不方便、社會經(jīng)濟效益不理想。

發(fā)明專利“公共自行車無樁停放系統(tǒng)及其方法”(專利號為2014104230214)中提到不再使用鎖樁來停放公共自行車，取而代之使用停車帶來停放公共自行車，這種方式雖然節(jié)約了土地，使停車站點可以容納更多公共自行車，但使安全性降低了，而且停車帶是固定分布的，用戶借還公共自行車還需到固定停車帶，依然不方便。

發(fā)明專利“無固定取還點的自行車租賃運營系統(tǒng)及其方法”(專利申請?zhí)枮?010106020458)中提到使用無固定取還點來避免借車難，還車難的問題，但針對車輛密度不平衡的情況，采用了車輛搬運系統(tǒng)，調(diào)度時需要投入過多的人力、物力和財力。另外，該方案提出采用預(yù)付費模式，這種收費模式會降低對用戶使用自行車的興趣。同時，該方案也沒有給出合理的找車方法，在城市日益擁擠的今天，私人自行車也越來越多，沒有合理有效的方法會導(dǎo)致用戶很難快速準確地找到對應(yīng)的自行車，從而降低用戶使用自行車的頻率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可以方便查找到自行車、快速準確找到自行車、能夠更好地吸引用戶更多地使用公共自行車、可以通過用戶來調(diào)度自行車、無需人工搬運調(diào)度的移動式城市公共自行車的管理系統(tǒng)及調(diào)度方法。

為了解決上述的問題本發(fā)明的采用的技術(shù)以及方法如下：

一種移動式城市公共自行車的管理系統(tǒng)，包括有業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、用于移動終端和智能自行車，所述業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)包括有用戶信息管理模塊、自行車信息管理模塊和驗證模塊，所述用戶信息管理模塊和自行車信息管理模塊分別與驗證模塊連接，所述用戶移動終端包括有開關(guān)鎖模塊、掃碼模塊和支付模塊，所述掃碼模塊、支付模塊和開關(guān)鎖模塊依次連接，所述智能自行車包括有智能鎖、識別碼、通信模塊、定位模塊、供電模塊和照明模塊，所述供電模塊分別與智能鎖、通信模塊、定位模塊、供電模塊和照明模塊連接，所述智能鎖與驗證模塊相互連接，所述驗證模塊與開關(guān)鎖模塊相互連接，所述掃碼模塊與識別碼相互連接。

進一步的，使用方法包括以下步驟：

(1)查車：通過用戶移動終端查詢附近的自行車；

通過用戶移動終端得到用戶當(dāng)前位置Puser＝(lat,lon)，將用戶信息及其位置信息發(fā)送到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，發(fā)送信息的格式為：(ID、Puser、Time)；業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將距離當(dāng)前用戶最近的未使用自行車的位置信息發(fā)送給用戶移動終端，發(fā)送信息格式為：(ID、Pbike)；

(2)找車：用戶通過移動終端提交租借預(yù)約及快速找車；

通過用戶移動終端發(fā)送預(yù)約信息到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將響應(yīng)信息返回給用戶移動終端，用戶根據(jù)用戶移動終端地圖上顯示的位置信息尋找自行車；當(dāng)用戶與自行車在近距離范圍內(nèi)，用戶移動終端和自行車可通過點對點進行連接，讓自行車發(fā)出聲音或光束提示，以快速找車；

(3)請求：用戶移動終端掃描識別碼與發(fā)送開智能鎖請求；

用戶移動終端掃描自行車上的識別碼，獲取自行車的信息，并向業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)發(fā)送開鎖請求，開鎖請求至少包括用戶信息與自行車信息；

(4)驗證：業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)驗證開鎖請求；

業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)通過驗證用戶的合法性以及自行車的狀態(tài)信息以驗證開鎖請求，用戶的合法性包括合法用戶與非法用戶，自行車的狀態(tài)包括預(yù)約狀態(tài)、使用狀態(tài)、停止狀態(tài)；

(5)開鎖：業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)發(fā)送開鎖指令與自行車返回開鎖結(jié)果；

業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將用戶移動終端發(fā)送過來的信息驗證通過后，向自行車發(fā)送加密的開鎖指令；自行車得到開鎖指令后，進行開鎖操作并返回開鎖結(jié)果信息給業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，開鎖成功則發(fā)送開鎖成功信息，若開鎖失敗或鎖出現(xiàn)故障，則發(fā)送開鎖失敗信息；

(6)確認：業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將信息返回給用戶移動終端；

業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將自行車返回的信息發(fā)送給用戶終端，以便于讓用戶了解鎖是否被打開，若成功打開，則開始計時，此時的時刻記為t1；若打開失敗提示用戶重新開啟或提示用戶此車故障；

(7)監(jiān)控：自行車定期發(fā)送位置信息到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)；

自行車定期發(fā)送位置信息到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，以確定自行車的實時位置，保證自行車的安全性；

(8)還車：移動關(guān)鎖，就近還車；

用戶到達目的地后，找到安全地點，首先支付費用，支付費用時刻記為t2,價格記為pc，按時收費，費用根據(jù)公式(t2-t1)×pc計算得到，支付成功后便可以發(fā)送關(guān)鎖命令，關(guān)鎖與開鎖的流程相同，關(guān)鎖完成后即完成還車。

進一步的，所述用戶移動終端包括智能手機、PDA、平板電腦或?qū)Ｓ檬殖纸K端設(shè)備。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題為提供一種移動式城市公共自行車管理系統(tǒng)的調(diào)度方法，該調(diào)度方法的步驟包括：

步驟1：對城市進行區(qū)域劃分，實現(xiàn)人口分布合理的區(qū)域劃分；

步驟2：計算每個區(qū)域的平衡度，分析各個區(qū)域公共自行車數(shù)量的合理性；

步驟3：當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過多時，通過獎勵措施激勵該區(qū)域用戶將公共自行車騎出區(qū)域以外；

步驟4：當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過少時，通過獎勵措施激勵其他區(qū)域用戶將公共自行車騎入該區(qū)域。

進一步的，在步驟1中，首先根據(jù)城市的行政區(qū)進行區(qū)域劃分，然后根據(jù)各行政區(qū)的人口分布情況進行二次或多次矩形劃分，令矩形區(qū)域的長為n，寬為m，通過設(shè)置矩形的長n與寬m來動態(tài)的設(shè)置矩形區(qū)域的面積大小。

進一步的，在步驟2中關(guān)于平衡度的計算，首先根據(jù)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)讀取用戶信息、用戶借還車記錄信息，分析每個區(qū)域有意愿使用公共自行車的人數(shù)Pi，再通過業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)接收到的公共自行車的定位信息，確定每個區(qū)域的自行車數(shù)量Bi，從而計算出每個區(qū)域的平衡度bi＝Pi/Bi。

進一步的，在步驟2中，合理性與平衡度密切相關(guān)，平衡度擁有三個區(qū)間范圍，其中平衡的區(qū)間范圍可為[a,b]，超過[a,b]區(qū)間范圍的為失衡狀態(tài)；當(dāng)計算的區(qū)域平衡度處于[a,b]區(qū)間范圍內(nèi)，則區(qū)域為平衡狀態(tài)，即公共自行車的數(shù)量合理；當(dāng)平衡度小于a時，處于失衡狀態(tài)，即區(qū)域公共自行車的數(shù)量過多；當(dāng)平衡度大于b時，同樣處于失衡狀態(tài)，即區(qū)域公共自行車的數(shù)量過少。

進一步的，在步驟3中，當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過多時，通過獎勵措施激勵該區(qū)域用戶將公共自行車騎出區(qū)域以外，同時通過分析區(qū)域內(nèi)用戶的借還車以及行車記錄，向該區(qū)域內(nèi)可能使用公共自行車的用戶推送短信或提示信息。

進一步的，在步驟4中，當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過少時，通過獎勵措施激勵其他區(qū)域用戶將公共自行車騎入該區(qū)域；通過分析以往經(jīng)過公共自行車數(shù)量過少區(qū)域的用戶的借還車及行車記錄，向可能到公共自行車數(shù)量過少區(qū)域的用戶推送短信或提示信息。

進一步的，所述獎勵措施包括租車費用打折或者免費、向用戶發(fā)放積分或虛擬貨幣。

本發(fā)明的有益效果為：通過在自行車上設(shè)置識別碼、智能鎖、定位、通信、照明、供電等模塊，不僅減少了建設(shè)成本，節(jié)約了土地資源，還使自行車的安全性更高，管理更精細化。不再需要傳統(tǒng)的固定租賃點集中停放，在合法的情況下可任意點隨處停放；不再需要建設(shè)鎖樁、車棚、通信等基礎(chǔ)設(shè)施，用戶也不再需要去傳統(tǒng)的固定租賃點借還車輛，可以簡單的通過用戶移動終端實現(xiàn)查詢附近車輛，掃碼借車、快速找車、隨意還車、移動支付等功能。自行車的調(diào)度實現(xiàn)了動態(tài)自適應(yīng)，不再需要通過人工的車輛搬運實現(xiàn)調(diào)度，而是采用大數(shù)據(jù)挖掘、智能學(xué)習(xí)等技術(shù)分析各區(qū)域自行車的平衡度，對于平衡度失調(diào)的區(qū)域通過獎勵措施激勵用戶將自行車騎向或騎出該區(qū)域，實現(xiàn)自行車的合理分布，讓用戶成為系統(tǒng)真正的主人，讓用戶參與系統(tǒng)的運行與維護中，讓整個移動式公共自行車系統(tǒng)動態(tài)自適應(yīng)的運行，如同一個生態(tài)系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的管理系統(tǒng)的原理框圖；

圖2為本發(fā)明的調(diào)度方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例與附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，但它們并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，基于本發(fā)明教導(dǎo)所做出的任何變換，均落在本發(fā)明的保護范圍。

參照圖1，所述城市移動式公共自行車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能自行車、移動終端、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)；

每一智能自行車均包括有識別碼、智能鎖、定位、通信、照明、供電等模塊。一方面用于車輛定位并實時與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)進行通信，確保實時掌握車輛位置信息與安全信息，另一方面可以與用戶移動終端進行近距離通信。自行車的識別碼用于標識自行車的身份信息；智能鎖具備開鎖、關(guān)鎖和報警功能；定位模塊用于實時掌握自行車位置；通信模塊用來與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)進行通信，發(fā)送智能自行車的狀態(tài)信息；照明模塊給予夜晚行車的用戶進行照明并幫助用戶尋找自行車；供電模塊用于給各種用電設(shè)備進行供電，確保系統(tǒng)的正常運行。智能自行車未設(shè)置固定停放點，無需鎖樁，支持用戶快速查車、任意地點借還車輛，完全打破了傳統(tǒng)的固定租賃點借還車的模式。

用戶移動終端，是可以進行通信功能的終端設(shè)備，如手機、PDA、平板電腦等，一方面通過無線通信技術(shù)與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)進行連接，用于查詢附近自行車的信息，并可以進行開鎖、暫停行駛、繼續(xù)行駛、移動支付、關(guān)鎖等操作。另一方面通過近距離通信技術(shù)與智能自行車進行點對點連接，確定自行車的具體位置。用戶移動終端具有地圖查車、開鎖、暫停行駛、繼續(xù)行駛、移動支付、關(guān)鎖等功能。

業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實時接受并響應(yīng)用戶移動終端與智能自行車的請求，對用戶信息、智能自行車信息、行車記錄信息等進行管理，并對海量信息進行數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析，針對異常數(shù)據(jù)分析原因并及時處理，維護系統(tǒng)的正常運行。

該系統(tǒng)租借車的步驟為：

(1)通過用戶移動終端查詢附近自行車，通過用戶移動終端中的GPS模塊得到用戶當(dāng)前位置Puser＝(lat,lon)，將用戶信息及其位置信息發(fā)送到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，發(fā)送信息的格式為：(ID、Puser、Time)；業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將距離當(dāng)前用戶最近的自行車位置信息發(fā)送給用戶移動終端，發(fā)送信息格式為：(ID、Pbike)；

(2)用戶通過移動終端提交預(yù)約及快速找車，通過用戶移動終端發(fā)送預(yù)約信息到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將響應(yīng)信息返回給用戶移動終端，用戶根據(jù)用戶移動終端地圖上顯示的位置信息尋找自行車。當(dāng)用戶與自行車在近距離范圍內(nèi)(如50米內(nèi))，用戶移動終端和自行車可通過點對點進行連接，讓自行車發(fā)出聲音或光束提示，以便快速找車；

(3)用戶移動終端掃描識別碼與發(fā)送開鎖請求，用戶移動終端掃描自行車上的識別碼，獲取自行車的信息，并向業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)發(fā)送開鎖請求，開鎖的請求包括用戶的信息與自行車的信息。

(4)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)驗證開鎖請求，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)驗證用戶的合法性以及自行車的狀態(tài)信息，用戶的合法性包括合法用戶與非法用戶，自行車狀態(tài)包括預(yù)約狀態(tài)、使用狀態(tài)、停止狀態(tài)。

(5)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)發(fā)送開鎖指令與智能自行車返回開鎖結(jié)果，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將用戶移動終端發(fā)送過來的信息驗證通過后，向智能自行車發(fā)送加密的開鎖指令。智能自行車得到開鎖指令后，進行開鎖操作并將返回開鎖結(jié)果信息給業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，開鎖成功則發(fā)送開鎖成功信息，若開鎖失敗或鎖出現(xiàn)故障，則發(fā)送開鎖失敗信息。

(6)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將信息返回給用戶移動終端，業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將智能自行車返回的信息，返回給用戶終端，以便于讓用戶了解鎖是否被打開，若成功打開，并開始計時，此時的時刻記為t1，若打開失敗提示用戶重新開啟或提示用戶此車發(fā)生故障。

(7)自行車定期發(fā)送位置信息到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，自行車定期發(fā)送位置信息到業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，是為了確定智能自行車的實時位置，保證自行車的安全性。

(8)移動關(guān)鎖，就近還車，用戶到達目的地后，選擇安全地點停車，首先支付費用，支付費用時刻記為t2,價格記為pc，按時收費，費用根據(jù)公式:(t2-t1)×pc得到，當(dāng)然還可以采用其它的計費方式，如路程計費或者按次計費等。支付過后便可以發(fā)送關(guān)鎖命令，關(guān)鎖與開鎖經(jīng)過的流程是一樣的。關(guān)鎖完后完成還車，無需再到停車站點。

參照圖2，自行車調(diào)度方法的步驟包括：

步驟1：對城市進行區(qū)域劃分，實現(xiàn)人口分布合理的區(qū)域劃分；首先根據(jù)城市的行政區(qū)進行區(qū)域劃分，然后再根據(jù)各行政區(qū)的人口分布情況進行二次或多次矩形劃分，令矩形的長為n，矩形的寬為m，通過設(shè)置矩形的長n與寬m來動態(tài)的設(shè)置矩形的區(qū)域面積大小，如n為600米，m為800米，最終實現(xiàn)人口分布合理的區(qū)域劃分。

步驟2：計算每個區(qū)域的平衡度，分析各個區(qū)域公共自行車數(shù)量的合理性。平衡度是指區(qū)域中騎公共自行車的人數(shù)與可用的公共自行車的比例，此比例反映區(qū)域公共自行車數(shù)量的合理性。平衡度的計算，首先根據(jù)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)讀取用戶的信息，用戶借還車的記錄信息，分析每個區(qū)域有意愿使用公共自行車的人數(shù)Pi，再通過業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)接收到的公共自行車的定位信息，確定每個區(qū)域的自行車數(shù)量Bi，從而計算出每個區(qū)域的平衡度bi＝Pi/Bi。公共自行車數(shù)量的合理性是指該區(qū)間公共自行車的數(shù)量是否剛好滿足該區(qū)域騎車用戶的需求，如果剛好滿足則為合理，否則公共自行車數(shù)量過多或過少則為不合理。合理性與平衡度密切相關(guān)，平衡度擁有三個區(qū)間范圍，其中平衡的區(qū)間范圍可令為[a,b]，超過[a,b]區(qū)間范圍的為失衡狀態(tài)。當(dāng)計算的區(qū)域平衡度處于[a,b]區(qū)間范圍內(nèi)，則區(qū)域為平衡狀態(tài)，也意味著公共自行車的數(shù)量合理。當(dāng)平衡度小于a時，處于失衡狀態(tài)，此時意味著區(qū)域公共自行車的數(shù)量過多。當(dāng)平衡度大于b時，同樣處于失衡狀態(tài)，此時意味著區(qū)域公共自行車的數(shù)量過少。其中的邊界值a與b是通過大量數(shù)據(jù)分析而得到的一個符合實際情況的合理值。

步驟3：當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過多，通過獎勵措施激勵該區(qū)域用戶將公共自行車騎出區(qū)域以外。當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過多，可以通過獎勵措施激勵該區(qū)域用戶將公共自行車騎出區(qū)域以外，還可以通過分析區(qū)域內(nèi)用戶的借還車以及行車記錄，向該區(qū)域內(nèi)很有可能使用公共自行車的用戶推送短信或提示信息，有針對性的鼓勵這部分用戶使用公共自行車，將公共自行車騎出區(qū)域以外。獎勵措施可以是租車費用打折或者免費，也可以向用戶發(fā)放積分或虛擬貨幣等，當(dāng)然，獎勵措施不限于前述幾種，獎勵信息可以通過用戶移動終端界面顯示。

步驟4：當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過少，通過獎勵措施激勵其他區(qū)域用戶將公共自行車騎入該區(qū)域。當(dāng)區(qū)域公共自行車數(shù)量過少，通過獎勵措施激勵其他區(qū)域用戶將公共自行車騎入該區(qū)域。其他區(qū)域用戶是通過分析得出的，通過分析以往經(jīng)過公共自行車數(shù)量過少的區(qū)域的用戶借還車及行車記錄，向這些區(qū)域很有可能到公共自行車數(shù)量過少區(qū)域的用戶推送短信或提示信息，鼓勵這些用戶將公共自行車騎入該區(qū)域。

本發(fā)明的有益效果為：通過在自行車上設(shè)置識別碼、智能鎖、定位、通信、照明、供電等模塊，不僅減少了建設(shè)成本，節(jié)約了土地資源，還使自行車的安全性更高，管理更精細化。不再需要傳統(tǒng)的固定租賃點集中停放，在合法的情況下可任意點隨處停放；不再需要建設(shè)鎖樁、車棚、通信等基礎(chǔ)設(shè)施，用戶也不再需要去傳統(tǒng)的固定租賃點借還車輛，可以簡單的通過用戶移動終端實現(xiàn)查詢附近車輛，掃碼借車、快速找車、隨意還車、移動支付等功能。自行車的調(diào)度實現(xiàn)了動態(tài)自適應(yīng)，不再需要通過人工的車輛搬運實現(xiàn)調(diào)度，而是采用大數(shù)據(jù)挖掘、智能學(xué)習(xí)等技術(shù)分析各區(qū)域自行車的平衡度，對于平衡度失調(diào)的區(qū)域通過獎勵措施激勵用戶將自行車騎向或騎出該區(qū)域，實現(xiàn)自行車的合理分布，讓用戶成為系統(tǒng)真正的主人，讓用戶參與系統(tǒng)的運行與維護中，讓整個移動式公共自行車系統(tǒng)動態(tài)自適應(yīng)的運行，如同一個生態(tài)系統(tǒng)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。