智能自行车

智能自行车（精选十篇）

智能自行车 篇1

在城市或者某些区域,隔一定距离规划出一些停放自行车的点(比如地铁出口、社区大门口等),这些停放自行车的点通过智能控制系统管理自行车,实现自行车的无人化、智能化管理。通过公共自行车租赁,可以提高城市自行车使用效率,缓解公共交通压力,并能减少汽车尾气排放,实现低碳生活,绿色出行[1]。这对改善城市居民的出行状况,减缓城市交通拥挤,促进城市交通可持续发展有着十分重要的意义[2]。

1公共自行车智能控制系统基本组成

该系统组成是由发卡管理软件及电脑、无线通讯控制器(ES5184)、自行车读卡控制器(ES5194)、带电子标签的自行车和电子感应 卡,也称为租 车卡 (用IBike表示)组成。完全实现租车还车的无人管理,租车时只要在自行车读卡控制器上读一下感应卡,听到语音提示后即可取车;还车时只要把自行车放入指定位置再读卡,听到语言提示后即完成还车。

2公共自行车智能控制系统基本功能

公共自行车智能控制系统具有如下基本功能:1电子感应卡可以在任意租赁站点进行租车或者还车,各站点无需人工管理,真正实现智能化的本地租车和异地还车;2租车和还车信息会及时通过管理软件进行数据更新和存储;3通过管理软件可以实时监控各个租赁点的车辆借还状态,以便对各个站点进行控制及协调;4在制卡时将一些限制的条件写入卡中,如免费租车时间一到,系统就自动发送短信提醒还车;5每个车桩带有语音提示,方便了租赁者的借车和还车操作;6通过管理软件可以自动显示各租车点的故障,并报警。

3系统架构

系统由总部管理中心、城市管理中心及租赁服务网点三级结构组成。总部与城市中心之间采用Internet进行通讯,分部与各租赁点通过GPRS的TCP/IP业务进行联网。这样既能实现联网工作,各部分又都可以脱机独立工作,所有数据都采用本地缓存联机更新,可提高计算机的工作效率。系统拓扑结构如图1所示。

3.1总部管理中心

总部管理中心具有最高权限,通过Internet能对各城市管理站的数据进行管理、维护和监控。

3.2城市管理中心

城市管理中心通过互联网与总部进行通讯。考虑到车棚所在位置的不确定性,该系统使用中国移动的GPRS无线网络与各租赁点进行通讯,实时发送会员卡的黑白名单以及自行车的借还信息。城市各部分属于独立运营机构并不依赖总部的数据库运行,所有本地的会员卡、车辆、车棚信息都保存在分部的数据库服务器,自成系统运行。城市管理中心数据通过互联网与总部管理中心定时或实时上传下载数据。

3.3自行车租赁站点

自行车租赁站点是由一无线通讯控制器ES5184和若干自行车桩组成。自行车租赁站点和无线通信外壳分别如图2、图3所示。

无线通讯控制器由 控制板、密码 键盘、LCD显示器、电源转换器以及后备电源组成,供电电源为交流220V。

每个租赁站点的无线通讯控制器ES5184将每次租车的IBike卡号、自行车电子编号、借还 时间实时 发送给管理中心电脑。ES5184控制器采用串行通讯方式,与自行车读卡控制器ES5194进行通讯,一个ES5184最多可以带64个ES5194。基本实现一个站点只需一个无线通讯控制器。无线通讯控制器通过GPRS无线通讯方式与管理中心进行数据交换。无线通讯控制器除了上述功能外也可以接受管理中心的短信密码,一旦键盘输入密码与短信密码一致,LCD液晶显示屏提示会员到几号自行车控制器去取车。无线通讯控制器每小时自检一次,将设备状况、环境温度等检测信息发送到管理中心的服务器上。无线通讯控制器ES5184被安装于一 个封闭的 箱体内以达到防水、防尘的目的。主要参数如下:供电电源:220V*0.5A;重量:10kg;后备电源:断电情况下支持6小时。

3.4自行车读卡控制器

自行车读卡控制器ES5194是由两个读卡器和控制模块及一个电控锁组成。它通过RS485通讯口将会员卡号或自行车电子编号发送给无线通讯控制器ES5184。租车时自行车控制器ES5194的IBike卡读卡器读到正确的卡号时发送指令给CPU,CPU随即打开电锁。当自行车推出后ES5184立即将IBike卡号和自行车电子编号以及租车时间自动发送给无线通讯控制器实现租赁手续,如图4所示。

当租赁者把自行车放回到任一租赁站点的车桩位置(即自行车定位器 插入到自 行车读卡 控制器),ES5194-1的自行车读卡器自动将自行车的编号通过无线通讯控制器传回到管理系统,管理系统自动显示还车成功。

读卡控制器外观采用玻璃钢结构件,内置塑料内衬。内部的塑料内衬可以起到保护电子线路和防水保温的作用。读卡控制器的控制板连接2个读卡头。1个读头安装于读卡器的面板上用于读取IBIKE卡号,当刷卡时 读卡器上的绿色指示灯会亮,会有提示音,这时电控锁解锁,租赁者就可以取出自行车使用了。另1个读头安装于读卡控制器的内部,用于读取自行车电子标签号码,一旦读到有效的电子标签时,电控锁即刻锁住自行车,控制器面板上的绿色指示灯点亮,也会有提示音提示,表明还车成功。

ES5194-2的自行车读卡器(简称为车桩)带有语音提示功能,方便租赁者的借车和还车。

3.5会员卡和自行车电子标签

该系统中自行车的电 子标签和IBike卡均采用 感应IC卡,可靠性高、抗干扰性能强,并且采用了二次加密技术,安全性好。

4结语

安全智能化电动自行车控制器的设计 篇2

安全智能化电动自行车控制器的设计

本文介绍了一种与直流无刷电动机配合使用的电动自行车控制器,着重论述了此种新型、实用的电动自行车控制器的系统构成和设计技术.

作 者：张晓伟 李兰茹 Zhang Xiaowei Li Lanru  作者单位：张晓伟,Zhang Xiaowei(合肥工业大学,安徽,合肥,230009;承德医学院,河北,承德,067000)

李兰茹,Li Lanru(河北旅游职业学院,河北,承德,067000)

刊 名：河北旅游职业学院学报 英文刊名：JOURNAL OF CHENGDE VOCATIONAL COLLEGE 年，卷(期)： 14(3) 分类号：U484 关键词：电动车   直流无刷电动机   控制器  

大开脑洞“智能自行车” 篇3

欧洲的自行车复兴运动，自行车销量再创新高，同时自行车运动成为“new golf”，精英人士的消费新宠。而根据IT领域的普遍认知，欧美的风潮总是滞后1～2年来到中国，且在互联网领域里，完美的复制品无一例外能够成功。

关于体育行业的国家政策，对整个体育行业的几万亿政策利好，可以说撬动了资本市场每一位大佬的眼皮，谁都忍不住往体育这口锅里多看几眼，而自行车作为体育项目里群众基础好、器材单价高、想象空间大的一个项目，自然难免备受关注。

至此，可以说智能自行车事件的基础，已经比较明确了：内有政策引导的大把利好，外有先进市场的成功先例，对资本有故事可讲，蛋糕可以做起来了。

小米公司的精神领袖雷军先生有一个经典的理论：“只要站在风口，猪也能飞起来。”

套用这个概念来说，自行车行业以至于整个体育行业，就是当今最大的“风口”，猪都能飞起来，更何况智能自行车乎。于是理论基础过硬，各种分析法无懈可击，不管是不是猪，都能飞起来了。

每个人都不想白白爱过自行车，但作为一家客观中立、严肃活泼的行业媒体，我们不能只有情怀，更要尽微薄之力，发出冷静的声音。

关于智能自行车的美好畅想，确实引人入胜。

首先是带有发电系统，不管人在哪，只要迎着微风前行，就不用担心手机没电，这个发电系统，同时也支持着自行车上其他设备，比如前后的照明灯具。

其次是导航系统，与手机APP联动之后，借由提示灯和声音，可以随时向骑行者报告路线、速度、下一个需要转向的路口。

还有健康功能，通过收集骑行速度、踏频、心率等数据，统计你的运行消耗，并且进一步规划出完整的健身方案，并通过每日骑行，进行贯彻，实现私人健身教练的作用。

最关键的是防盗功能，通过内置的GPS模块，可以随时发出自行车当前的位置，即便车丢了，也能全球追踪，把车找回来，这确实能给犯罪分子很大的震慑。

但是畅想虽美，其中每一个场景是不是用户的刚需？又是不是只有智能自行车才能解决的问题？我看答案是未必。

自行车发电系统并不是崭新的科技，在我父亲年轻的时候，“凤头儿”车上就已经普遍配备了。但这里有一个悖论：普通通勤者或许没有强烈的用电需求、高端骑行者一定抵制“带有能量损耗”的骑行设备。简单来说，就是我们是否真的需要连续10小时以上一边骑车一边用手机？而车灯的问题更简单，某宝平台的产品浩如烟海，并且可以装在任何一辆自行车上。

导航系统或许更是一个伪需求，尤其在每个人都基本掌握了看路标、问路、用手机这三项技能的时候。不要说内置的传感器有多么先进，实体工业更相信技术的积累，从40～4000块的自行车专业码表，经历了若干年环法赛事的历练，我不知道智能自行车要如何快速超越。

而所谓的健康功能，一部分在手机或PC上，另一部分依托于传感器，自行车反倒只是载体。

防盗功能更是一个急需解决的问题——信号发射，为了让自行车随时能够发送当前的位置，是不是需要往车架里塞一张sim卡？蓝牙的有效距离仅限于室内，而数码车锁面对有心的小偷，也只能呵呵了。

以上说法，并非泼冷水，也希望不要被扣上不爱国货的帽子，只是希望每一家厂商都能更认真地考虑“自行车”本身的问题，真正投入研发力量，提升我国在自行车设计生产上的技术水平，而不是像某些行业一样，以搅局的价格战为核心，以宣传和炒作为突破口，最终肥的是山寨工厂和国外零部件供应商，实现了幕后财团的金融目标。

笔者有幸在IT圈工作了10余年，正好分享一下“典型互联网思维企业”的完美成功运作模式：首先找到市场切入点，一定是政策鼓励或政策完全空白的领域，并且在某些先进国家有成功先例。

先期预热，通过一些数据，创造出庞大的用户群，这时候想象空间就有了。

以某个噱头为核心，进行宣传炒作，比如HIFI，比如发烧。

不计成本地扩张用户量，给资本市场讲故事，之后资本会和厂商一起讲更大的故事。

一个不怎么赚钱的公司得到了巨大的估值，寻找接盘侠，可以是某位大老板，也可能是众多股民。

故事结束。

在这个完美的典型成功模式里，“利润”和“产品”从来不是重点。互联网精神唯快是图，但做好产品太慢，尤其是实实在在的硬产品。资本市场只听故事，不看收入，但若没有良好的盈利，又如何能在产品研发上保持投入？

当泡沫崩塌，市场归于理性，原本应该投入到这个行业内的资金，却早已不知进了哪一方资本的口袋，繁华落尽，一地鸡毛，负面的评论只会让爱这个行业的人更加痛心。

借用陈老师的一句话来收尾：我觉得我骑的就是一手机。

百度将推智能自行车操作系统 篇4

10月9日, 据透露, 百度正着手研发智能自行车OS (操作系统) , 以百度大脑为核心引擎, 实现自行车的导航和社交等功能。同时, 具有多项智能的百度智能自行车Du Bike样车已进入测试, 有望于年底面世。

点评:以百度大脑为核心, 百度确实正往智能硬件领域发力。除了可穿戴设备, 这款Du Bike又将是一款高大上的智能产品。但与目前大部分可穿戴智能设备一样, 比起研发新技能, Du Bike的市场普及更需要时间。

智能自行车的生死存亡战 篇5

在2015年4月，乐视体育就宣布与飞鸽成立合资公司，共同研发制作超级自行车。这款被命名为“鵟buzzard”的超级自行车是乐视体育的首款智能硬件产品，也是其构建“赛事运营+内容平台+智能化+增值服务”生态布局的关键一环。8月，超级自行车一经推出便引起抢购热潮，1秒卖光首批100台现货，预约用户的抢购成功率仅为1/4 900。

在人们的传统观念中，自行车是最为廉价、最为简单的城镇代步工具。尽管近年骑行盛行，价格步入万元大关的自行车已不算稀奇，但自行车与“智能”始终绝缘。那么，到底是什么原因让乐视这种互联网企业也跨界玩起了自行车？

在乐视体育智能硬件副总裁李大龙看来，国内自行车市场的年增量7 000万，存量超过一个多亿，但并不是所有人都在享受骑车的过程，这个巨大的市场也给了乐视体育去做超级自行车的原始动力—让用户真正的喜欢上骑行的乐趣。不过，自行车行业在近百年来已经没有过真正意义上的变化，同质化严重的同时。李大龙期望乐视的超级自行车是一次“破坏式创新”，甚至要“与传统自行车开战”。

要与传统自行车开战的并不只有乐视一家，从2014年开始，百度和小米等多家互联网公司就相继加入自行车大军，Begin One、BiCi、Cookee、700Bike、LIVALL和斑马自行车等众多创业公司也成了这场“造车运动”的弄潮儿，一时间互联网公司要“颠覆传统自行车”的举动让人有些血脉喷张。在乐视超级自行车发布的前一个月，由久邦数码创始人张向东联合创立的700Bike便一口气发布了旗下4款城市自行车。

智能自行车之所以受到众多企业垂青，与国内市场潜力和互联网生态发展有关。首先，国内的自行车数量非常庞大，目前中国有接近5亿辆自行车，位列全球第一，所以作为一个切入点还是非常不错的。其次，通过手机、手环等设备与智能自行车形成智能生态闭环。在节能环保的大环境下，智能自行车这个概念瞬间引发大众的求知欲。它的中心词是自行车，完全满足节能环保的要求，加之智能化的标签，很多人对此寄予厚望，期望它带来更多的舒适和便捷。

不接地气，智能自行车被唱衰

智能自行车是一块巨大的蛋糕，许多互联网企业都想分得一块。然而，智能自行车虽然受到大把用户的关注，却几乎被业内媒体及骑行爱好者一致唱衰，认为“智能自行车死在襁褓”，认定投资智能自行车的厂商走上了生死存亡的“不归路”。反对者的声音主要集中在以下三个方面：智能自行车的出货量严重不足，有的厂家只出货了几百辆；目前的智能自行车只是跟风之作，并不符合骑行用户的真正需求；无法形成一致的好口碑，专业调校等线下服务不便开展。

乐视超级自行车官方数据称，8月12日10点，新车登陆乐视商城开放预约，一小时内预约数即破4万；8月19日10点，首轮预约结束，累计预约数高达490 613辆，创造了车类预约新纪录。乐视超级自行车的数据便足以反驳出货量不足的质疑，用户的需求是切实存在的。

关于智能自行车到底是跟风还是发烧的问题，可谓见仁见智。700Bike联合创始人张向东表示：“现在的自行车从产品创新上来说，切入点太多。大部分用户就是以防盗为第一需求，这是需要联网的；稍微高一点级别的用户，也就是骑车通勤，顺便活动筋骨，周末去公园锻炼的类型，联网功能里，也就用用记录下里程轨迹。更高级别的用户，也就是踏频、心率和骑车教练之类，离大众需求，甚至我这样的发烧爱好者，都太远了，而且日常并不需要。”智能自行车虽然专业性欠缺，但它是很新鲜的东西，是一种尝试，现在还处于发展初期，还有很多可以完善的地方。

智能自行车尚属于新生事物，处在起步阶段，被公众广泛接受并形成一致口碑需要时间。从目前在售的智能自行车的线上评价来看，用户对工艺质量、性能体验和服务品质尚属满意。尽管现阶段智能自行车的线下服务确实有所欠缺，但这个问题并不难解决。反观其线上服务，也已普遍得到用户的认可，为进一步推动智能自行车的普及奠定了良好的基础。

总的来看，虽然反对者的质疑有失偏颇，但智能自行车确实存在不少亟待解决的问题。往严重了说，倘若智能自行车不能尽快改变“在传统单车上加载了一两件电子设备”的幼稚做法，就很有可能只是昙花一现，最终不知不觉淡出人们视线。毕竟，目前大多数所谓的智能自行车都不具备颠覆性的革命创新。世界顶级品牌COLNAGO和MARMOT仅需简单加装一些电子附件即成为更加高大上的智能单车，因为他们才是具有真正技术实力的佼佼者，一旦那些行业实力派开始发力起来，大众很可能会倒向他们，从而放弃那些所谓的新品牌智能自行车。

小编观点

智能自行车 篇6

自行车骑行是传统的健身项目,具有百年的历史,由于环境和交通的问题,自行车再度成为世界各国,尤其是发达国家居民喜爱的交通和健身工具,自行车从传统的代步型交通工具向运动型、健身型、智能数字化转变,成了世界自行车行业的重心。在一些发达国家中,自行车成了一种较普遍的运动、健身、休闲和娱乐性交通工具。

在传统自行车的骑行过程中,针对智能化和娱乐化功能的需求和实际骑行过程中的实时数据需求,本文的自行车控制系统将应用嵌入式技术,实现对自行车运动的实时状态进行控制和健身者在骑行过程中身体数据显示外,还可以语音控制的人机交互功能。

二、硬件体系结构

智能化自行车的控制系统主要采用嵌入式硬件来实现,通过嵌入式微处理器与多个传感器连接起来,控制传感器协同工作,实时处理自行车的运动状态和健身者身体状态,达到自行车和健身者合为一体,起到健身效果。因此控制系统主要通过工控机、嵌入式微处理器、检测系统和驱动控制器四大硬件体系来实现。独立性强、集成性高、可扩展性好是这些硬件结构所具有的优点。由于自行车在骑行过程中会遇到各种各样的环境,还需考虑到防水性、抗干扰性、抗震性等要求。硬件体系结构如图1所示

(一)人机交互系统。

1.工控机控制。工控机主板上集成了多种采集卡,其中具有可实时对输入的多种音视频信号进行编码压缩的音频和视频采集卡,以具有通用的文件格式如MP4格式进行播放。工控机通过串口通信控制自行车的变频器模块来驱动三相直流无刷电机,做到自行车速度快慢的矢量控制。嵌入式微处理器处理的各项数据返回到工控机,然后通过工控机与5英寸液晶触摸屏连接,显示自行车实时的运动状态和健身者的身体状态,并且可以在液晶触摸屏上通过触摸按键的方式实现自行车的功能控制。

2.语音控制。为了改变用手操作触摸屏按键带来的不方便,健身者在骑行过程中利用语音控制,实现对自行车的智能控制,只要说出特定的语音控制指令,就可以启动某个指令。语音控制模块把语音指令集下载到语音控制卡中,当用户向自行车发布语音控制命令时,语音控制卡通过语音指令集查找相应的命令,如果存在,向微处理器发出指令,这样就可以完成对智能自行车的控制,比如,在骑行过程中,如果健身者想增加健身强度,只要说出减速,语音控制卡在指令集中寻找减速指令,如果存在,微处理器根据当前的速度,减速10%,这样在骑行时,骑行者将会增加蹬力前行。

(二)下位机控制。下位机控制是智能自行车控制系统的核心,由微处理器组成,主要处理自行车运行时数据和健身者身体数据的处理工作,这些数据包括把手式心率检测信号、速度检测信号和超声波检测信号等检测信号,嵌入式微处理器通过读取这些数据、与工控机进行数据传输、然后根据数据进行决策,最后控制各个传感器工作。嵌入式微处理器通过三相直流无刷电机并根据位置检测来进行速度反馈。嵌入式微处理器还具有基于状态机思想的中断方式键盘扫描处理方式,通过这种方式可以实时处理各种数据,使处理器具有处理时间快、数据处理大、资源利用率高的特点。

1.心率检测模块。智能数字化自行车由心率检测模块来反映健身者在骑行过程中身体和运动情况。每个自行车把手内嵌1个心率检测传感器,健身者手握自行车把手就可以检测出健身者在骑行过程中的心率。传感器能产生电信号,人体皮肤在接触到这种电信号后,会在分布不同的人体皮肤组织产生电位表,利用心电图检测原理将产生的微弱信号通过仪表放大器进行放大,通过滤波器进行信号滤波的处理,可以得到人体的心率值,控制系统可以根据健身者的身体状况给出健身者一种合理骑行方案。具体的检测方法见图2。

2.超声波检测模块。智能数字化自行车控制系统的速度反应是通过自行车前后2组由超声波发射单元与超声波接收单元组成超声波收发感应器来实现的。如图3如示。超声波信号经自行车车轮转动发射出,然后由超声波接收单元接收反射回来的信号,由嵌入式微处理器读取并且处理经过放大、整形、滤波电路处理后超声波信号数据,变频器控制通过嵌入式微处理器中处理的数据传送到上位机作为依据来驱动三相直流无刷电机,实现自行车的加速、减速或匀速行驶,并将自行车在运动状态中一些实时数据显示到液晶屏,健身者根据实时数据,可以进行相应的或低或高速骑行、或停止电机驱动等相应控制,来达到锻炼身体和乐趣的目的。

(三)通信系统。自行车的智能数字化除了具有良好的嵌入式处理器和传感器硬件外,还有要求硬件之间的通信及时、准确、无误。针对嵌入式通信采用RS-232异步串口通信方式可以实现工控机与自行车专用变频器之间的通信、工控机与嵌入式微处理器、微处理器与语音控制板之间的通信。这样嵌入式微处理器通过串口接收和发送命令,并且每个检测传感器的状态数据可以通过串口传输给微处理器。嵌入式微处理器与语音控制板之间的串口通信的波特率设置为4,800Hz,其中数据位7位,停止位1位,无奇偶校验。这样整个通信过程就是健身者发出一条语音指令,语音控制卡在语音指令集进行识别,识别成功后,把语音指令对应的微处理器中指令集相应的指令传给微处理器,然后微处理根据指令作出相应的处理。工控机通过Modbus协议与变频器控制模块实现通信,工控机与变频器之间的串口通信的波特率设置为9,600Hz,数据位14位,停止位2位,无校验位。

三、系统软件体系结构

把采用面向对象的方法设计应用于微处理器控制系统的软件体系结构,将微处理器对应的各个硬件体系以互相独立程序模块及进行设计,各模块之间通过独立编写和封装,模块间通过标准的输入输出来实现的通信。对各子模块的调用通过工控机控制程序来管理和调用。采用面向对象的方法可以使该系统在后续开发工作中在任意模块上以便持续开发,增强了该系统的可维护性和可扩展性。嵌入式微处理器软件体系结构如图4。

四、结语

该智能化自行车控制系统采用嵌入式工控技术,对自行车运行状态和健身者身体数据进行控制和显示,应用各种嵌入式检测传感器技术来丰富自行车的健身性需求,给健身者带来了全新的健身体验。

参考文献

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[2]田海梅.基于ARM平台的智能小车控制系统的开发与实现[J].金陵科技学院学报,2008,4

[3]曹新星.基于传感器应用的智能跑步机控制系统[J].传感器与微系统,2011,2

[4]吴相甫.基于嵌入式平台的智能医疗输液系统的设计[D].中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所),2013

[5]朱智章.单片机控制的多功能诊治仪的设计[J].电子技术,1996,6

[6]钟全刚.数据采集系统设计[D].大连理工大学,2005

[7]赵负图.传感器集成电路手册[M].北京:化学工业出版社,2002,4

[8]曹新星,朱世强,崔壮平.基于传感应用的智能跑步机控制系统[J].传感器与微系统,2011,1

[9]曹新星.智能型数字化跑步机控制系统的研究[D].浙江大学,2011,1

智能自行车 篇7

系统结构与功能设计

1.系统结构

电动自行车防盗系统, 又称车卫士。该系统基于物联网三层体系架构 (传感层、传输层和应用层) , 具有很强的标准性、示范性和可扩展性。按照设备部署的位置区分, 由整车内置的无线传感器主机、运营商无线网络和运营商侧的中心控制平台构成。根据实际应用需求, 运营商中心处理平台设置在专业IDC机房内, 确保全天候不间断运行。中心平台和用户车内的终端主机以无线通讯方式保持心跳联系, 实时交换车辆安全信息, 确保了整个系统设备长期工作的可靠性。用户在开通业务时, 只需登记住宅地址、电话号码、小区等详细信息, 后台录入为后续突发被盗案件提供快速确认支持, 如图1所示。

2.功能设计

车卫士终端的安装采取前装和后装两种模式。对当前的存量电动自行车市场, 可采取后装, 即将产品终端安装在电动自行车较为隐蔽的地方, 但存在容易被发现的缺陷。最为理想的是前装, 在新车生产流水线中将定位防盗模块植入电动自行车控制器中, 车卫士终端产品和厂商新车整合销售, 该种安装模式不仅不容易被发现, 而且成本低。

3.关键功能

(1) 实时报警:当停放的电动自行车发生异常触碰或震动、电瓶电源被盗时, 系统设备感知后便会自动发送报警短信到车主手机上。

(2) 智能设防:若发生被盗情况, 防盗终端会实时检测到相关异常, 除了正常鸣音报警外, 还将发送短消息、IVR方式向车主手机报警。

(3) 远程锁车:当电动自行车处于“设防”状态下, 与电动自行车内的控制器通信, 锁定供电电路、锁住发动机电机等, 实现防盗功能。

(4) 车辆定位:在室外, 终端传感器借助全球卫星定位技术记录车辆所在地高精度信息, 通过TD或GSM无线网络传输到后台中心平台, 如果在地下车库或室内等非露天环境, 也可以基于中国移动基站定位技术上报位置信息, 结合GIS地图支撑, 可以实时显示车辆位置信息, 确保车主掌握车辆位置。

(5) 轨迹查询:若电动自行车被盗丢失, 车主可通过手机、互联网登陆监控平台, 实时查询被盗电动自行车当前的精确位置及行驶轨迹, 提供给公安机关侦查破案。

4.技术要点

(1) 低成本、高可靠性要求。与汽车相比, 电动自行车行车环境更恶劣, 因此防盗终端在开发时就要考虑防潮、抗震、稳压、小型化等因素, 既要容易安装, 方便操作, 还要防止破坏。而且整个系统的造价与汽车防盗器比, 也需严格控制。

(2) 软SIM卡技术的引入。可与电动自行车控制板控制芯片深度融合, 提高防盗隐蔽性, 且防拆卸、防破解, 系统更加安全可靠。

(3) 技术规范亟需标准化。为推动防盗系统的规模化、产业化发展, 亟需打造开放、标准、规范的产业标准, 实现防盗终端与车辆控制器接口、防盗终端与云平台空中接口协议的标准化、通用化。

系统推广模式

车卫士研发成功后, 如何规模推广、发挥其效用才是最终目的。首先, 项目广泛推广, 需要降低系统单价, 而成本降低, 又离不开项目的规模化、产业化发展。在产业化初期, 政府、运营商、企业三方联合, 发挥资源优势, 加大资金扶持, 吸引产业聚集尤为重要。此外, 在技术之外如何更好保障车主权益, 如何减少防盗系统厂家风险, 可以通过联合保险公司推出电动自行车防盗险种消除项目规模推广的后顾之忧。

2012年底, 无锡市政府决定把车卫士作为物联网应用示范项目在全市推广, 采取“免费安装、有偿使用、自选保险”的发展模式, 划拨专项扶持资金3000多万, 以物联网项目专项资金及政府财政补贴为主, 发动街道、社区参与支持, 基本实现车卫士标准终端免费提供市民, 免费安装, 居民自行承担使用功能费。同时, 联合保险公司推出车卫士业务保险新险种, 用户办理后, 缴纳20元即可享受盗抢保险, 车辆被盗2个月后凭未破案证明即可获得赔付。

实际应用效果

目前无锡已发展车卫士用户近4万户, 江苏南京、扬州、常州、盐城、泰州等地均已引入试点推广, 并被福建、上海、江西、浙江、云南、河南、湖北等多省引入复制, 用户总数超15万户。预计2013年底, 无锡物联网车卫士用户将超过20万户, 全国范围内用户总数将超过50万户。自推广以来, 车卫士已协助无锡当地警方破获电动自行车盗窃案件70多起, 破案率达100%。2013年, 车卫士被列入无锡市政府为民办实事项目。基于物联网技术创新的车卫士不仅吸引中央电视台、江苏卫视等新闻媒体的广泛报道, 更得各级政府的高度认可。中央政治局委员、政法委书记孟建柱, 中央政法委副秘书长、中央综治办主任陈训秋, 工信部科技司闻库司长, 公安部科技信息局马晓东副局长等领导先后到无锡调研, 高度评价车卫士, 并要求在全国范围内做大做强车卫士的应用。

系统应用前景

据保守估计, 车卫士每年将有1000万户以上的市场需求。在增加车辆安全性的同时, 车卫士增加了车辆防盗安全性, 并可为厂家提供全生命周期的质量跟踪和差异化维保服务, 电动自行车市场价值和销售份额必将得到较大提升。通过发展车卫士业务, 打造电动自行车行业新的安全技术标准, 也将带动物联网产业链的发展。

此外, 通过项目支撑平台的升级, 车卫士还可应用于物流、速递、外卖等领域, 为集团、行业客户提供位置统计、轨迹回放、定时巡视、调度派单等功能, 嵌入集团生产管理流程, 提升行业客户的管理服务效率, 将发挥出更大的经济和社会效益。

平行轨行车智能纠偏控制系统设计 篇8

行车、吊车、天车都是人们对起重机的一个笼统的叫法,行车和现在所称的起重机基本一样。基本有两类:一类为集中驱动,即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮;另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式行车较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式。行车在工厂、车间等大型制造业应用比较广泛,行车可以通过其驱动装置带动某些设备运动完成规定作业。

平行轨行车在工作过程当中也存在着一些问题,其中比较普遍的一点就是行车在较长的轨道上往复运动时会出现偏移现象,即行车的一侧明显慢于或者快于另一侧,或者行车运动时两端没有保持水平。这样行车在轨道上就无法保持与其垂直运动,形成一定的角度,造成啃轨,严重时会出现掉轨。为了避免这种事故发生,提高生产效率及生产过程的自动化水平,因此必须设计出一套完整的行车自动纠偏系统

1偏移分析

针对辽宁省某城市污水处理厂中的平行轨行车运行情况进行分析,得到了其产生偏移的具体原因。图1为该水厂运行中的行车设备。

引起平行轨行车在运动过程中产生偏差位移的主要原因有:

1) 平行轨行车在运行过程中两端所受阻力不同,这会导致两端的线速度不同,使两侧形成速度偏差,速度偏差积累会产生位移上的偏差。该行车两端均带有吸泥设备,用来回收沉降水池中的污泥,由于污水处理时的工艺流程,会导致池子一侧的污泥浓度明显大于另外一侧,这便造成行车两侧在行驶过程中所受阻力不同。

2) 行车两端的滚轮在运动过程中存在打滑现象,会造成行车偏轨运行。由于该行车是在露天环境下工作的,在雨雪天气时,导轨上会有雨水或者冰,这会减小行车滚轮与导轨之间的摩擦力导致安装在行车两侧的主动轮出现打滑现象。

3) 平行轨行车行至端点失去动力时会形成惯性运动的位移偏差。在平行导轨的两端分别安装有接近开关,开关检测到位信号以后,便会使行车停车数秒后向相反方向运动,由于行车在运动停止过程中存在惯性,并且其两端所受阻力不等,这样便会造成行车在停止反向运动过程中存在位移偏差。

基于上述分析,可以明确行车在运动过程中所形成的偏差包括两侧的速度偏差与位移偏差。针对这两种使行车发生偏移现象的原因,可以设计一个自动纠正偏差的控制系统。

2纠偏控制系统设计

纠偏控制系统主要由速度检测装置、位置检测装置、工控机、驱动与变频装置组成。工作原理如图2所示:

当行车在运行过程中产生速度或者位移偏差时,偏移量由速度与位置检测装置检测后,转化为电信号。工控机通过A/D转换卡读取该信号,然后由纠偏控制系统对信号进行运算与输出,输出值由板卡可转换为变频与驱动信号控制电动机,使其自动进行偏移量纠正,从而形成了两个闭环控制系统。

2.1平行轨行车位置偏差纠正

平行轨行车在运行过程中的位置偏差主要是指行车在启动或者停止时,两侧的同一参考位置没在同一水平线上,形成偏差,即没有与轨道完全垂直。这样在行车两侧同速动作时便会始终保持这种位置上的偏差。

位置纠偏的主要方法是在平行轨道上加装两组接近开关,行车在导轨上往返运动时,运行到新加装的那组接近开关处时进行一次位置偏差纠正,到达导轨端点接近开关时即为到位,暂停数秒后再反方向运行,反方向运行时另外加装的一组接近开关时再进行微小的纠偏。

具体的调偏过程如下:当行车从某一侧的端点处开始运行后,行车的两侧会形成位置偏差。当经过第一组开关时,先到接近开关的一侧会停止动作,没有到位的一侧会继续前进,当行车的另外一侧接触到接近开关后,行车两侧均会停下,数秒然后继续前进。经过下一组接近开关的时候也是如此动作,这样通过新加装的两组接近开关使行车在行驶过程中保持相对无位置偏差的状态,很好地解决了平行轨行车行驶至端点位置后形成位置偏差的问题。基本原理如图3所示。

2.2平行轨行车速度偏差纠正

行车在运动过程当中也存在着速度上的偏差,这种速度偏差如若不进行实时调整,会导致行车偏轨运行,严重时会发生啃轨或者掉轨现象。

造成行车速度偏差的原因有很多;行车两侧与电动机相连的减速装置存在机械磨损、两侧的驱动轮直径存在偏差、外部信号扰动等因素都会使行车的两端驱动电动机在同频率运行情况下,速度不一致。速度偏差值就是行车从启动到停止所形成的位移偏差ΔS与该段运行时间t的比值,如式(1)所示:

undefined(1)

解决速度偏差的具体方案就是把固定在从动轮上编码器的频率信号作为调速系统的反馈信号,并且把其中的一端的反馈信号作为设定值V1sp,另外一侧的从动轮反馈信号作为比较值V2,两信号在控制器中进行比较运算,把比较端变频器的频率调节信号作为输出,形成一个闭环控制系统,因为行车行走的速度缓慢,所以要求输出部分的变化趋势不可太快,以平缓为好。系统采用PID控制调节方式,其中比例、积分与微分参数值的设定要使频率输出的变化率平缓。平行轨行车的速度调偏回路如图4所示;

平行轨行车两侧均有一个主动轮和一个从动轮,从动轮通过安装改造已经加装编码器,通过地下铺设的电缆将编码器检测信号作为反馈值给控制器。

3增量式PID控制算法

在速度纠偏控制器中采用增量式PID算法,平行轨行车的速度偏差是由于两侧电动机在运动过程中提供的动力不一致形成的,速度的偏移量是随着时间的增加而增加的,这样可以把纠偏环节看作积分环节。电动机和其他传动系统可近似看成惯性环节,这样便可以得到整个速度纠偏系统的方框图;

整个系统的传递函数为:

undefined(2)

式中:k2为传感器的放大倍数;k1为电动机、机械装置总的放大倍数;T1,T2为时间常数。

机械误差、传动元件和控制元件惯性的影响是客观存在的。这种影响对系统有一定延迟作用,其传递函数可表示为e-t考虑延迟作用的传递函数为:

undefineds (3)

采用增量式PID控制算法只需要之前的3个采样时刻的偏差,无需作累加,计算误差对控制量影响较小,表达式为;

undefined

自动调速系统流程图如图6所示;

4纠偏效果验证

通过对平行轨行车位置自动纠偏系统与速度自动纠偏系统的设计与改造,可以很好的解决其在运行过程中所产生的偏移现象,图7为辽宁省某污水处理厂的平行轨行车设备采用自动纠偏系统前后的运行情况对比(图7);

平行轨行车两侧均加装有编码器,编码器通过实时反馈的频率信号可以反映出行车两侧的实际运行情况。在图7中,红色和蓝色折线分别代表平行轨行车两侧编码器实时变化的趋势,图(a)为纠偏前的效果图,图中红色、蓝色折线变化趋势无规律且跳动区间较大,证明行车两侧存在较大的速度偏差,两端的同步性不好(因是黑白图,需知详情请与作者联系)。这种情况下行车就容易偏轨运行,长期积累会发生啃轨或者掉轨。图(b)为纠偏以后的效果图,图中折线的变化区间明显减小,两端的同步性也明显有改进。通过平行轨行车调偏前后数据对比,基本上证明了本专利解决平行轨行车在运动中产生偏轨、啃轨现象的有效性。

5结语

本文通过对平行轨行车在运行过程中产生偏移现象具体原因的分析,设计了一套可以自动纠偏的控制系统,该系统能够有效地解决行车在运动过程中的所产生的偏移问题,降低平行轨行车的故障率,提高了其工作中的安全性。

针对辽宁省某污水处理厂中污泥回流系统中的主要设备即平行轨行车进行了硬件设备的改造与软件程序的设计,并且调试成功,达到预期调偏效果。

摘要：针对平行轨行车在生产运行过程中常出现的偏轨现象,分析了其偏移的原因,提出了相应的纠偏方案及一套完整的自动纠偏系统,对纠偏系统中的关键部件及结构形式进行了详细的探讨与分析。通过现场系统的调试与纠偏效果前后比较,表明该系统实现了平行轨行车的自动纠偏功能,提高了自动化水平。

关键词：平行轨行车,增量式PID算法,智能纠偏系统

参考文献

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[2]MichaelL.Skinner.Trends,Advancesand Innovations in FilamentWinding[J].Reinforced Plastics,2006,50(2):28-33.

[3]Takahashi K,Yamada T.Application of an immune feed-backmechanism to control systems[J].JSME International Journal,Se-ries C,1998,41(2):184-191.

[4]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2004.

[5]史耀耀,袁烨,徐文秀.基于数字PID控制的智能纠偏系统设计[J].机械制造,2009,47(539):32-34.

基于GPS的智能行车监控仪设计 篇9

随着交通运输业的快速发展,提高车辆的使用效率,降低车辆损耗,建立起集体监控、指挥、安全防范一体、科学管理的指挥监控体系,并加强对不可预见危险的安全能力,成为迫切需要解决的问题。目前,国内GPS导航市场还处于导入期,根据西方的发展经验,从长远来看,其市场容量很大。GPS导航在北美、欧洲等地的应用较为普遍,汽车导航销售额更是占据各类GPS产品的榜首,而将GPS与电子地图紧密相连,提高其导航的实用性,在未来的导航系统市场上将会有更加广阔的发展前景[1]。

1系统总体方案设计

本文设计的行车监控仪的主要功能是利用GPS模块来接收数据,通过单片机对数据进行处理后,将数据显示在液晶显示屏上,并将处理后的数据以信息的方式经GSM模块发送到手机上,就可实时监控车辆行驶的位置及其它信息[2]。系统主要由中央处理器、GPS模块、GSM模块、液晶显示模块、供电模块、键盘模块等部分组成,如图1所示。

中央处理器是系统的核心单元,接收来自GPS模块的信号并进行处理,将其转变为能够直观显示在液晶屏上的数据,并将转换的信息用GSM模块发送到手机上。

GPS模块是系统最重要的模块之一,接收卫星所发来的数据,并将这些数据进行处理变成处理器能够识别的数据。

GSM模块也是系统最重要的模块之一,将单片机处理过后的GPS信息发送到手机上,可实现超远距离的行车监控。

液晶显示模块将单片机接收到的来自GPS的信息处理之后在屏幕上显示出来,让人直观地观察到实时动态信息。

供电模块用来给系统所有模块的正常运行提供5V电源,同时将外部接入的电源稳压到5V来给系统供电。

键盘模块用来设置按键的功能,按一次按键单片机将接收到数据并处理后发送到远程手机端。

2系统软件设计

2.1主程序

在主程序中,先对串口中断进行初始化,包括开串口中断、设置波特率;然后对定时器进行初始化,包括设置定时的时间和开定时器,并且要打开总中断的开关;接着对LCD12864进行初始化,包括设置是并行控制还是串行控制,对内部的寄存器进行控制,并且要清除屏幕显示[3]。对各个子模块进行初始化以后,整个程序就等待GPS模块给单片机发送数据,一旦单片机接收到数据,先要判断单片机多接收的数据是否是需要的数据(即有效数据),若是则在单片机中将接收到的数据处理为方便显示与发送的数据;之后将数据送到LCD12864上显示,让使用者直观看到实时的车辆行驶数据,同时将车辆所处的经纬度通过GSM模块发送到远程的手机端。主程序流程图如2所示。

2.2 GPS程序计

GPS在上电以后,每隔一定的时间都会返回一定格式的数据。在本设计中,由于只需要部分接收到的信息,只对GPRMC与GPGGA进行分析就可满足设计要求[4]。

2.2.1 GPRMC数据详细解析

GPRMC数据信息的格式为:

其中,<1>表示UTC时间,格式为hhmmss(时分秒);<2>表示GPS定位的状态,A代表定位有效,V代表定位无效;<3>表示纬度信息,格式为ddmm.mmmm(度分,前面的0也将被传输);<4>表示纬度半球,包括south和north;<5>表示经度信息,格式为dddmm.mmmm(度分,前面的0也将被传输);<6>表示为经度半球,包括east和west;<7>表示地面速率(0.0~9.999*103节,前面的0也是会被传输);<8>表示地面航向(0.0~360°,参考基准为地磁北极);<9>表示UTC日期,格式为ddmmyy(日月年);<10>表示磁偏角(0~180°,前面的0也会被传输);<11>表示磁偏角方向,包括east或west;<12>表示模式指示,A代表自主定位,D代表差分,E代表估算,N代表数据无效。

2.2.2 GPGGA数据详细解析

GPGGA数据的格式为:

其中,$GPGGA表示起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据);<1>表示UTC时间,格式为hhmmss.sss;<2>表示纬度,格式为ddmm.mmmm(第一位是0也将被传送);<3>表示纬度半球,包括N和S;<4>表示经度,格式为dddmm.mmmm(第一位0也将被传送);<5>表示经度半球,包括E和W;<6>表示定位质量指示,0代表定位无效,1代表定位有效;<7>表示此时使用卫星的数量,从00到12(第一个零也将被传送);<8>表示水平精确度,数值范围为0.5到99.9;<9>表示天线距离海平面的高度,范围为-9999.9~9999.9m;<10>表示海拔高度,范围为-9999.9~9999.9m;<11>表示差分GPS数据期限(RTCM SC-104),最后设立RTCM传送的秒数量;<12>为差分参考基站标号,范围从0000到1023(首位为0也将会被传送)。GPS程序流程如图3所示。

2.3 GSM程序

GSM模块主要用来发送数据,连接STC12C5A60S2单片机的串口1,首先要对该串口进行初始化。为了系统调试与演示的方便,这里将10s发送一次信息改为按键按下则发送一次,这样当按键按下后就开始执行利用串口对GSM发送数据,将信息发送到手机端。当按键按下后,按照AT指令的规则,首先要发送“ATr”,GSM模块会有返回值,表示将串口1的串口接收标志位清零;然后发送“AT+CMGF=1r”,该指令是告诉GSM模块接下来要发送TEXT格式的短信内容,再向GSM模块发送“AT+CSCA=短息中心手机号r”,其中短信中心手机号为发送者手机的短信中心手机号;接下来发送“AT+CMGS=目标手机r”,目标手机即为接收者的手机号;之后发送需要发送的内容[5];内容发送完毕后,需要告诉GSM模块所要发送的内容已传完,可将刚传送的信息发送出去;最后,发送指令“1Ar”,这时GSM就开始将信息发送给远端的手机端了。GSM模块流程如图4所示。

2.4 LCD液晶显示程序

液晶显示选择LCD12864显示模块。首先对液晶模块进行数据输出的方式选择,本设计使用并行输出;然后对其基本指令进行设置,清除DDRAM显示[6]。进行完以上初始化以后,在每次需要向LCD12864液晶输出内容时,首先要先设置好内容的起始地址,即在液晶显示屏上显示的位置;然后将所要显示的内容通过I/O口以并行的方式传送给LCD12864液晶显示屏,液晶显示屏上就会显示所要显示的内容[7]。LCD12864流程如图5所示。

3系统的功能实现与结果

系统上电后将自动开始搜索卫星来定位,一旦定位成功将在LCD上显示出所获取的信息,包括经纬度、时间以及速度等信息。通过按键,系统将自动通过GSM模块发送车辆当前的位置、车速等信息给远程的手机。

4结语

本设计实现了对GPS信息的采集,包括日期、时间、经度、纬度、车辆行驶速度、行驶方向、车辆所在的海拔高度及定位卫星数量等,并将这些采集到的数据进行处理后显示在LCD12864液晶显示屏上,让使用者能够实时观察到车辆的运行信息。同时,利用GSM模块将车辆的位置信息发送到远程的手机端,能够让监控者看到车辆的行驶状态。

参考文献

[1]毛敏.GPS卫星定位系统简介[J].陕西国防工业职业技术学院学报,2010(1):39-42

[2]蔡昌听,皮亦鸣.高灵敏度GPS技术的研究进展[J].全球定位系统,2006(2):1-4

[3]Tao Feng,Harry J.P,Timmermans.Transportation mode recognition using GPS and accelerometer data[J].Transportation Research Part C,2013(37):118-130

[4]Rudi Bekkers,Bart Verspagen,Jan Smits.Intellectual property rights and standardization:the case of GSM[J].Telecommunications Policy,2002,26(3-4):171-188

[5]王仁谦.GPS动态定位的理论研究[D].长沙:中南大学,2004

[6]Chao M,Ming L.GPS-GSM mobile navigator[J].Circuit Cellar,2003(1):20-24

真正意义上的全面智能化自行车 篇10

尽管“鵟”的售价令人咋舌，不过在看完笔者以下的功能介绍以后，你就会明白这款自行车贵在哪儿了。先来说说外观吧，“鵟”简洁流畅的线条充满时尚感，十分符合城市自行车的定位。作为国内第一款真正意义上实现全面智能化的超级自行车，“鵟”的车身、中控区、把手控制区、灯光系统、对讲机、传感器组和电源管理系统这七大智能化模块均能够为用户带来颠覆性的骑行体验。此外，“鵟”还应用了当下最为先进的指纹识别、蓝牙摄像、一键锁车以及车上对讲等新兴科技，极大地提升了骑行的安全性与便捷性。

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值得一提的是，“鵟”对实时天气的掌控也相当精准，在用户需要的时候提供骑行计划建议。除了功能性、安全性和健康层面，“鵟”的社交系统也做得不错。车头显示屏上的地图会显示临近的骑行伙伴，让随时结伴骑行成为可能。

此外，在影音娱乐方面，“鵟”的开发商乐视体育早已和虾米音乐达成合作—实时为骑行者推送高品质的音乐，并能根据骑行节奏自动选择适配的音乐。除了音乐，即时讯息与新闻等音频文件的推送也能够同步实现，而与其配套的骨传导耳机，也能最大程度地解决骑行过程中收听音频的安全性问题。

除了以上“高大上”功能，“鵟”还搭载了一款独有的智能操作系统。在其车头内置的名为Bike OS的操作系统是真正意义上的第一款自行车操作系统。它可以调用隐藏在车身底部的全部的接口，用以与APP等伪操作系统区分。同时，乐视体育还为此专门打造了一款超级自行车APP，可以用来控制和设置自行车以及访问骑行社区，APP适配于iOS和Android设备。基于此，超级自行车—“鵟”才能真正实现了防偷盗、运动音乐、数据监测和自行车通信四大系统功能，成为一款全面的超级智能自行车。

小编观点