共享單車智能鎖開鎖方式的演變
發(fā)布時間：2017-06-27 ｜ 作者：安居樂樓宇對講
｜ 來源：智能鎖 瀏覽：
簡介：共享單車離不開智能鎖，單車聯(lián)網(wǎng)的核心也是智能鎖，做一把共享單車上的智能鎖到底有多難？
前段時間，馬化騰和朱嘯虎這兩位行業(yè)大佬在朋友圈就所投資的共享單車項目互懟，在行業(yè)引發(fā)軒然大波—其中一個焦點就是智能鎖，馬化騰吐槽沒有智能鎖的共享單車都是啞終端。全球智能共享單車行業(yè)首創(chuàng)者和領(lǐng)導(dǎo)者的第一部單車就加載了智能鎖。
單車聯(lián)網(wǎng)的核心必是智能鎖
在探討共享單車上智能鎖要怎樣做出來前，我們應(yīng)該先弄明白：共享單車是否非要智能鎖不可？
在如今市場出現(xiàn)的“百車大戰(zhàn)”中，OFO和摩拜無疑是眾多市場爭奪競爭者中對受矚目的一對。摩拜單車配備了“GPRS開鎖+GPS定位”的智能鎖，開發(fā)和生產(chǎn)成本較高，而OFO走的則是普通自行車密碼鎖，野蠻鋪貨大干快跑的策略。
在這場市場占領(lǐng)的競爭中，單純用機械鎖壓低單車成本的做法在運營中缺點已經(jīng)凸顯。幻想使用機械鎖運營共享單車也在具體的實踐中逐漸被證明是不可能的。共享單車上不設(shè)置智能鎖，從用戶體驗層面到線下維護(hù)成本的層面都沒有任何優(yōu)勢。
OFO被大量用戶詬病的一點就是單車沒有GPS定位，用戶找車十分麻煩，為了解決這個問題OFO只能大量鋪貨，我在每個地方都有大量的車，這樣車是不難找了，但投放量的增加無疑增加了投放成本；用戶還車需要自覺打亂密碼盤，使得OFO有將近3成的車被占位私有，一次開鎖，終身使用；機械鎖為每輛編碼單車下發(fā)的密碼一樣，用戶記住密碼可跳開App解鎖，一次開鎖，全家使用；平臺根本不能監(jiān)控車輛位置，單車的狀態(tài)，車輛報廢率極高，相應(yīng)地，維護(hù)成本高得嚇人。
反觀摩拜單車的智能鎖嵌入GPS和獨立SIM卡，不僅方便用戶取用，平臺還可能把用車需求量化，進(jìn)行動態(tài)匹配，最重要的是積累了短途大數(shù)據(jù)。在共享單車競爭的核心點除去投放量外，最有意義的就是用戶短途大數(shù)據(jù)的信息收集，對鋪貨位置、數(shù)量等運營有戰(zhàn)略性的意義。
長篇大論說了一通，下面我們要進(jìn)入正題了，做一個搭載GSM+GPS功能的智能鎖，有多難？
智能鎖的開鎖方式的演變
我們先搞清楚智能鎖的核心問題：用戶是怎么通過手機掃碼開鎖的，原理是什么？共享單車上的智能鎖從上線之處到現(xiàn)今，開鎖的方式已經(jīng)經(jīng)歷了三次優(yōu)化。
短信解鎖：
我們都體驗過共享單車的開鎖方式：用手機掃描車上的二維碼，APP上出現(xiàn)解鎖進(jìn)度的讀條，10秒內(nèi)就會聽到電機帶動和鎖鞘“啪”的一聲，解鎖成功。我們可以直接把鎖內(nèi)的GSM模塊當(dāng)成是當(dāng)年的插了SIM卡的黑白功能手機，10秒內(nèi)的時間，GSM搜索網(wǎng)絡(luò)時間沒有這么短，更何況在解鎖的過程中，我們僅僅是用手機掃碼，沒有任何激活單車的操作，所以可以肯定鎖是始終與網(wǎng)絡(luò)保持長連接的，就是說這個手機始終是開機的狀態(tài)，時刻要接收信號。
一開始以摩拜為代表的共享單車的開鎖過程比現(xiàn)在慢多了，每次開鎖大概在6~10秒，但極少開鎖失敗。筆者很早就注冊使用共享單車，對此深有體會。原因其實是最開始的共享單車，開鎖并不是使用GPRS流量來控制的，而是服務(wù)器通過給自行車發(fā)短信(對，就是手機短信)，響應(yīng)然后開鎖。6至10秒的延時也正正是短信投遞的時間。
短信開鎖的方式有其優(yōu)勢：開鎖比較穩(wěn)定，開鎖不需要通過GPRS/3G流量，比較省電。省電是非常重要的，前期由于共享出行尚未普及，而單車是需要使用者發(fā)電維持的(相信大家都知道摩拜初代用的是軸承不是鏈條，靠我們騎車來發(fā)電)，如果某輛車一直沒人騎，等到它的電量耗盡變成一輛“僵尸車”，一旦這種情況多起來，線下維護(hù)的成本就非常高。
沒想到吧，最開始的共享單車是以短信作為開鎖信號！
GPRS開鎖：
接下來共享單車開鎖方式就直接由服務(wù)器通過GPRS/3G流量傳達(dá)指令開鎖。不再擔(dān)心電量的問題，這種變化是可預(yù)見的，因為騎車的人多起來了嘛！通過流量直接開鎖，開鎖速度也大大提升，從原來靠短信，等待時間有時候要30秒、1分鐘(短信收發(fā)有時候還不止這么久)變成了3秒內(nèi)開鎖，照顧到很多人的用戶體驗。但問題隨之而來：開鎖時間，開鎖成功率依賴信號，在信號不強的地區(qū)開鎖也是十分痛苦的。
GPRS+藍(lán)牙開鎖：
我想你們也猜到了，現(xiàn)在的智能鎖采用的開鎖方式普遍使用的是流量+藍(lán)牙輔助開鎖，開鎖不穩(wěn)定、開鎖時間慢、耗電等所有問題得以一次性解決。藍(lán)牙輔助開鎖，原理是使用用戶的手機藍(lán)牙通過加密，與鎖內(nèi)的藍(lán)牙配對后開鎖。服務(wù)器只需用流量連接用戶手機，再由手機藍(lán)牙發(fā)送開鎖指令到智能鎖。這樣一來，開鎖功耗大大降低，也不需要依賴鎖中模塊的信號強度，提高穩(wěn)定性。4G手機的流量速度也保證了開鎖時間，這種流量藍(lán)牙“二合一”的開鎖方式可謂終極方法。
共享單車一開始不被看好，很大程度上是因為其電池的續(xù)航問題。
上面提到過，除去開鎖，單車需要和后臺云服務(wù)器建立了TCP/IP長連接，通過心跳包的形式保持通信，與服務(wù)器同步定位的信息。顯然，定位的問題要用到鎖里面GPS模塊(最傻的創(chuàng)業(yè)者都不會用基站這種方式定位)，單單是實時定位就需要GSM+GPS的方式24小時不間斷去追蹤單車，耗電不少啊。
這就涉及到鎖的整體功耗問題了，共享單車上的智能鎖一天要用多少電？我們盡量用最最省電的方式去計算。
由于我們不可能把市面上的共享單車拿來拆掉測試，所以要另想辦法。我們從SparkFun上找了個GSM/GPS模塊,通過它顯示的參數(shù)來預(yù)估。
這里介紹的參數(shù)為平均工作功耗為7mAh，加上周圍電路的功耗，預(yù)估10~12mAh基本上就是鎖最低的功耗了。
騎行時，實時的路徑追蹤可以使用用戶的手機上傳位置，單車內(nèi)的GPS只負(fù)責(zé)跟蹤單車，只需要在一段時間內(nèi)更新某個點(與跟蹤美團(tuán)外賣員位置類似)，這個更新時間可以長達(dá)30秒到1分鐘。而車輛鎖上后，后臺也可以控制延長心跳時間，10到15分鐘才更新一次，目前采用的AGPS技術(shù)也可以在2秒內(nèi)鎖定位置，工作時間不多。所以我們先把忽略GPS模塊的功耗忽略，只計算GSM模塊待機功耗。
這樣就有個更簡單的方法：我們可以回想下當(dāng)年諾基亞黑白板磚功能機的時代，1020mAh的電池，在輕度使用的情況下(每天發(fā)發(fā)短信類似智能鎖開鎖操作)，可以待機5天左右，算下來功耗大概在8~9mAh，算上GPS模塊和周圍電路，開鎖電機，功耗大致應(yīng)該在10~15mAh。
電池和發(fā)電
有了對智能鎖功耗的基本認(rèn)識，自然要考慮到我們要在上面放多大的電池才能維持正常的工作？關(guān)于電池的問題，有幾點需要考慮到的：電池必須是可充電電池；單車的流動性非常大，不能對一輛輛沒電的單車進(jìn)行收集和人工充電；受限于鎖體的大小，體形不能太大；電池的成本不能過高。
市面上最符合上面條件的電池大概就是INR18650電池，單節(jié)2500mAh，由于鎖有大小的限制，一般的鎖體內(nèi)放4節(jié)這樣的電池已經(jīng)是極限了，就是10000mAh。這樣的電量，明顯最多只能支持單車兩個月的使用，意味著共享單車的運營者必須解決另一個問題：怎樣給單車充電？
最初的摩拜用的就是騎車發(fā)電的方式，在轉(zhuǎn)動輪上加上花鼓來發(fā)電。所以最開始型號的單車腳踏都特別沉，很難騎。現(xiàn)在行業(yè)里普遍接受的充電方式是太陽能充電，在車籃子上加裝太陽能電池板，保證電量的供應(yīng)。
太陽能電池板大多采用的是PET和EVA材料，工作電壓為6V，工作電流為1A，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到18%～24%。通過特殊的封裝技術(shù)制成標(biāo)準(zhǔn)尺寸為長270mm、寬175mm、厚2.2mm的太陽能電池板，這樣的太陽能電池板保證單車的供電是不成問題的。所以，我們在生活中看到的帶車筐的共享單車，可不僅是為了方便用戶存放東西，更重要是源源不斷地為單車供電。
鎖體本身
隨著共享單車的普及，很多社會問題也呈現(xiàn)出來了，相信很多人都看到過“小學(xué)生亂砸亂開共享單車”“共享單車遭到破壞大面積失效”等新聞報道。共享單車被惡意破壞，暴力破壞等原因有很多，在國情下商家對鎖體的材料的選取，鎖的形狀、內(nèi)部防盜防破壞的設(shè)計就十分重要。
鎖體除去要選用材料堅固，防水防盜的材料外，還需要在鎖中加裝傳感器，在非正常移動、被人惡意破壞時發(fā)出蜂鳴警報。
還有就是開鎖彈簧的老化問題，不止一次我要用車，掃碼后已經(jīng)聽到了鎖開鎖成功的滴滴聲，app上也顯示已經(jīng)開鎖，可總不見鎖鞘彈開。仔細(xì)觀察才明白，原來是開鎖彈簧嚴(yán)重老化，鎖是開了，但是彈簧沒彈出，要我自己手動把鎖鞘拉出來，一不留神還以為這個車子壞了呢。
可見一臺共享單車上的智能鎖，鎖體上需要做的文章也不少。要做共享單車智能鎖采用的需是外殼是鋁合金材料，比普通的馬蹄鎖更輕、更牢固。經(jīng)過上十萬次的開鎖試驗，內(nèi)置傳感器防盜放暴力破壞，蜂鳴報警器還可終端控制方便找車，這些都是初步設(shè)計開模的時候就需要考慮的事項。
云平臺
如果說智能鎖是共享單車聯(lián)網(wǎng)的核心，那么它背后用于管理運營的云平臺則是共享單車的靈魂。我們上面說到要從零開發(fā)一個智能鎖需要考慮到的種種麻煩相比較背后管理后端、云平臺的搭建都只不過是小兒科。
確實，一個智能鎖從開模到供應(yīng)鏈配合到生產(chǎn)成品對于小共享單車創(chuàng)業(yè)公司來說的確是個問題，但在如此細(xì)分的市場競爭的環(huán)境下，也根本不需要目標(biāo)在于運營共享單車的創(chuàng)業(yè)者去解決。不信的話各位可以去百度、淘寶搜搜“共享單車鎖”“智能馬蹄鎖”等關(guān)鍵詞。這類鎖早就有很多智能硬件工廠生產(chǎn)出來，創(chuàng)業(yè)者或直接采購或與配套工廠合作都可以很快拿到智能鎖。
問題關(guān)鍵的核心在于鎖背后的云平臺。畢竟只有共享單車的真正本質(zhì)是有效對接起車與人的需求，構(gòu)建起車與車的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，要想實現(xiàn)單車的智能化、自營化，智能鎖的開發(fā)和生產(chǎn)只是第一步，更重要的是其背后的后端服務(wù)器、云平臺。
記得共享單車在開始之初，有好幾家品牌的服務(wù)器都曾經(jīng)出現(xiàn)過宕機、頻繁解鎖失敗的現(xiàn)象，這也是背后云平臺不能承受高并發(fā)量，實時性不足這類的問題引起的。
根據(jù)艾瑞的《2017年中國共享單車行業(yè)研究報告》，中國共享單車市場還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，相信未來仍有不少創(chuàng)業(yè)者進(jìn)入市場。在創(chuàng)業(yè)之初更需要考慮的應(yīng)該是服務(wù)器、云平臺的搭建問題。如果我是創(chuàng)業(yè)者，在預(yù)算有限、單車急需盡快投入進(jìn)入市場的情況下，可以選擇智能硬件商家提供完整的共享單車方案，但絕對需要優(yōu)先考慮具有物聯(lián)網(wǎng)背景公司的共享單車方案，畢竟有實力搭建穩(wěn)定、高并發(fā)的后端云平臺在市場中非常少。
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