共享單車中的智能鎖，技術亮點全在這！

共享單車已經成為了中國新四大發明之一，被輸往了世界上很多城市。在我看來，雖然共享單車的實現并不復雜，其實質是一個典型的“物聯網+互聯網”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模高并發場景，滿足百萬級數量的連接需要。（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、數據資產

云端應用需要采集、存儲并管理兩類關鍵數據：單車數據（物聯網特性的資產數據：包括單車的通信連接狀態、車鎖狀態、使用記錄等），單車數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網平臺，上傳到共享單車的服務平臺；用戶數據（互聯網特性的用戶數據：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“物聯網+互聯網”應用，所以企業資產（單車）和用戶數據是共享單車企業的核心資產。

3、平臺服務

由于共享單車一方面涉及海量的物聯網數據、用戶數據的管理，另一方面又要隨時跟進用戶需求而做功能開發和優化，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數據流，另一方面又能做到資源和能力的動態調配、功能的靈活開發。

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集成外部的互聯網功能（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行用戶操作和云端指令。此外，云端應用還可以實現許多擴展應用，例如互聯網市場營銷、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)：智能鎖系統的控制中樞，整體負責通信、車鎖控制和狀態信息收集。

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解鎖、也與電子圍欄的應用實現有關。

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，并將車鎖狀態信息向控制芯片上報。

車鎖的執行器：控制芯片通過執行器對車鎖進行開、關操作。

蜂鳴器：用于異常狀態的發聲告警

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，穩定性和兼容性不能夠完全保證。所以傳統的、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化解決方案，一方面追求對流量、電力的節省、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，更利于資產的狀態跟蹤；研發、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，還有研發更高效穩定的供電方式、向用戶提供故障反饋頁面等等。

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

單車企業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的。

智能鎖廠家會持續地參與研發并生產新的鎖件，運營商網絡的迭代演進能進一步保證單車時刻在線，云計算服務企業會不斷優化云端應用的系統架構和通用能力，而各類互聯網企業則繼續按需提供配套的信息服務，上下游企業的服務使得共享單車企業只需要關注自己的應用邏輯和核心資產，把商業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、服務環境中醞釀和推廣。在新的智能產品運營中、在新的商業合作中，系統和系統間、物與物間的關聯增加了，交互的數據流變寬了，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“物聯網”。