一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统论文和设计-董颖

全文摘要

本实用新型公开了一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，包括：LoRa节点、有LoRa接收模块的云端服务器；所述LoRa节点设置于共享单车车体上；所述有LoRa接收模块的云端服务器设置在预设区域中心；所述预设区域为所述共享单车的使用范围；所述LoRa节点通过所述LoRa接收模块与所述云端服务器通信，实现数据传输。该系统基于LoRa无线传输技术，充分利用LoRa技术远距离、低成本的特点，做到在大范围内对随机分布点的数据采集，在传输上没有时滞性，大大提高了工作效率。采用传感器阵列，多维度的检测共享单车的各项参数，对存在潜在安全隐患的部件进行实时精确监测，以保障数据的全面可靠。

主设计要求

1.一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，包括：LoRa节点、有LoRa接收模块的云端服务器；所述LoRa节点设置于共享单车车体上；所述云端服务器工作位为接收LoRa节点上传数据并存储数据所述LoRa节点包括：依次连接的传感器阵列、自行车自带处理器和LoRa传输模块；所述传感器阵列将采集的相关数据传输给节点自带处理器进行统一整理和汇总，通过所述LoRa传输模块将所述相关数据发送给所述云端服务器所述相关数据包括：座椅偏转角度、链条磨损程度、胎压、实时速度以及把手压力；所述自行车自带处理器将所述相关数据与预存的相对应阈值数据进行比较，当超过所述相对应阈值数据时，判决所述相关数据对应的单车为问题单车；并将所述相关数据及判决结果上传到所述云端服务器。

设计方案

1.一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，包括：

LoRa节点、有LoRa接收模块的云端服务器；

所述LoRa节点设置于共享单车车体上；所述云端服务器工作位为接收LoRa节点上传数据并存储数据

所述LoRa节点包括：依次连接的传感器阵列、自行车自带处理器和LoRa传输模块；

所述传感器阵列将采集的相关数据传输给节点自带处理器进行统一整理和汇总，通过所述LoRa传输模块将所述相关数据发送给所述云端服务器所述相关数据包括：座椅偏转角度、链条磨损程度、胎压、实时速度以及把手压力；

所述自行车自带处理器将所述相关数据与预存的相对应阈值数据进行比较，当超过所述相对应阈值数据时，判决所述相关数据对应的单车为问题单车；并将所述相关数据及判决结果上传到所述云端服务器。

2.如权利要求1所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述传感器阵列包括：第一压力传感器、第一霍尔传感器、与所述第一霍尔传感器适配的第一磁铁、MPU6050传感器、第二压力传感器、以及第二霍尔传感器和与第二霍尔传感器适配的第二磁铁。

3.如权利要求2所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述第一压力传感器放置于刹车把手处，用于测试刹车把手处的受力；

所述第一霍尔传感器设置在自行车的前叉和\/或后叉上，所述第一磁铁设置在车轮辐条上与所述第一霍尔传感器相对的位置，用于获取车轮速度。

4.如权利要求2所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述MPU6050传感器设置于共享单车座椅底部，用于检测座椅偏转角度。

5.如权利要求2所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述第二压力传感器为薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器放置于共享单车轮毂和轮胎之间，用于获取胎压。

6.如权利要求2所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述第二霍尔传感器设置于链条齿盘一侧的横梁上，所述二磁铁设置在链条齿盘上与所述第二霍尔传感器相对的位置，用于获取链条总路程。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述自行车自带处理器为集成STM32F103ZET6芯片的MCU。

8.如权利要求1-6任一项所述的一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，其特征在于，所述LoRa节点还包括：与所述自行车自带处理器连接的智能通知模块；

所述智能通知模块为显示屏，所述自行车自带处理器将指令下达给所述显示屏进行显示。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及单车系统配件技术领域，特别涉及一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统。

背景技术

共享单车是现在非常盛行的一种出行工具，解决了城市交通体系中“最后一公里”的问题，以较低的收费标准、简易的使用方法、随停随用的快捷模式以及数量广泛的单车为基础，受众广泛，遍布全国各大城市。而LoRa无线传输技术又是近年来推动物联网的普及、提升人们生活质量的重要技术。

但是现在共享单车还存在如下问题：

1、共享单车现有监测系统采用APP监控或单车GPS芯片监控，在传输上存在时滞性，由于监控间隔较长，上传的数据与实际车况的误差较大，不利用实现对单车的精确监控和及时维修，当数据与实际不符时，维修人员的工作难度以及用户的潜在危险程度都将大大提高。

2、现有监测单车的技术所覆盖的监测范围较小，对物理量的采集种类有限，没有对于胎压和速度等重要物理量进行实时监测，使用户的使用风险上升，且由于维修不及时使车辆出现不可逆损坏会导致维修成本较高。

3、现有监测技术的数据传输范围有限，增加了数据集中管理的难度；数据传输的单位成本较高，难以做到全方位覆盖。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，对所有共享单车性能精准汇总分析，保证每辆共享单车的数据都能被公司实时监测并集中管理，降低用户使用共享单车的风险，也提高了用户满意度和公司口碑，同时可以降低维修成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，包括：

LoRa节点、云端服务器；

所述LoRa节点设置于共享单车车体上；所述云端服务器工作位为接收LoRa节点上传数据并存储数据

所述LoRa节点包括：依次连接的传感器阵列、自行车自带处理器和LoRa传输模块；

所述传感器阵列将采集的相关数据传输给节点自带处理器进行统一整理和汇总并判决下达指令，通过所述LoRa传输模块将判决发送给所述云端服务器所述相关数据包括：座椅偏转角度、链条磨损程度、胎压、实时速度以及把手压力；

进一步地，所述传感器阵列包括：第一压力传感器、第一霍尔传感器、与所述第一霍尔传感器适配的第一磁铁、MPU6050传感器、第二压力传感器、以及第二霍尔传感器和与第二霍尔传感器适配的第二磁铁。

进一步地，所述第一压力传感器放置于刹车把手处，用于测试刹车把手处的受力；

所述第一霍尔传感器设置在自行车的前叉和\/或后叉上，所述第一磁铁设置在车轮辐条上与所述第一霍尔传感器相对的位置，用于获取车轮速度。

进一步地，所述MPU6050传感器设置于共享单车座椅底部，用于检测座椅偏转角度。

进一步地，所述第二压力传感器为薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器放置于共享单车轮毂和轮胎之间，用于获取胎压。

进一步地，所述第二霍尔传感器设置于链条齿盘一侧的横梁上，所述二磁铁设置在链条齿盘上与所述第二霍尔传感器相对的位置，用于获取链条总路程。

进一步地，所述自行车自带处理器为集成STM32F103ZET6芯片的MCU。

进一步地，所述LoRa节点还包括：与所述自行车自带处理器连接的智能通知模块；

所述智能通知模块为显示屏，所述自行车自带处理器将指令下达给所述显示屏进行显示。

本实用新型的优点在于：

1、基于LoRa无线传输技术，充分利用LoRa技术远距离、低成本的特点，做到在大范围内对随机分布点的数据采集，在传输上没有时滞性，大大提高了工作效率。

2、采用传感器阵列，多维度的检测共享单车的各项参数，对存在潜在安全隐患的部件进行实时精确监测，以保障数据的全面可靠。

3、通过将监测结果上传至云端服务器的方式，共享单车公司可以即时了解各共享单车的参数数据，及时停止问题单车的服务业务并安排人员及时维修，防止用户在不知情的情况下使用问题单车从而造成人身财产损失。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提供的共享单车的危险性预判与安全性能检测系统的结构图；

图2为本实用新型提供系统的逻辑流程图；

图3为本实用新型提供系统的数据传输结构示意图；

图4为本实用新型提供的共享单车安全性能检测部位示意图；

图5为本实用新型提供的第一压力传感器、第一霍尔传感器及第一磁铁的位置图；

图6为本实用新型提供的MPU6050传感器的安装位置示意图；

图7A为本实用新型提供的第二压力传感器安装位置图；

图7B为本实用新型提供的薄膜压力传感器安装位置图；

图8为本实用新型提供的第二霍尔传感器和第二磁铁安装位置示意图；

图9为本实用新型提供的LoRa节点与LoRa网关之间数据传输的流程图；

图10为本实用新型提供的数据预处理模块数据传输和处理的示意图；

图11为本实用新型提供的MCU安装位置图；

图12为本实用新型提供的云端服务器传输数据的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型实施例提供了一种共享单车的危险性预判与安全性能检测系统，参照图1 所示，包括：

LoRa节点、云端服务器；

其中：该LoRa节点设置在共享单车车体上；

LoRa节点通过LoRa传输模块与云端服务器通信，实现数据传输；

如图1所示，上述LoRa节点包括：依次连接的传感器阵列、节点自带处理器和LoRa传输模块；上述云端服务器包括：接收LoRa数据模块；

本实施例中，传感器阵列将采集的相关数据传输给节点自带处理器；节点自带处理器将该相关数据进行统一整理和汇总，通过LoRa传输模块与所述接收LoRa数据模块无线通信，将相关数据发送给云端服务器；上述的相关数据包括：座椅偏转角度、链条磨损程度、胎压、实时速度以及把手压力等；

在LoRa节点中，设置有数据判决功能，将上述相关数据与预存的相对应阈值数据进行比较，当超过相对应阈值数据时，则判决该单车为问题单车；并将判决结果上传到云端服务器。比如：当座椅转角出现松动超过最大值时，则认为该单车为有故障，并将该问题单车及相关参数上传到服务器。服务器根据获取的信息，更新数据库内相关数据。上述流程图可参照图2所示。

本实施例中，通过使用传感器阵列感知共享单车的座椅松动情况、刹车质量情况、胎压情况和链条磨损情况，再通过节点自带处理器统一对数据进行整理和汇总，通过LoRa传输技术将判决结果上传至云端服务器，即时更新服务器内各共享单车的状态信息。

参照图3所示，该系统基于LoRa无线传输技术，充分利用LoRa技术远距离、低成本的特点，做到在大范围内对随机分布点的数据采集。采用传感器阵列，及时了解问题自行车防止用户在不知情的情况下使用问题单车从而造成人身财产损失。

进一步地，参照图4所示，为共享单车的检测部位示意图，传感器阵列就是为了获取上述部位的检测数据。上述传感器阵列包括：第一压力传感器、第一霍尔传感器、与所述第一霍尔传感器适配的第一磁铁、MPU6050传感器、第二压力传感器、以及第二霍尔传感器和与第二霍尔传感器适配的第二磁铁。

在一个实施例中，参照图5所示，为第一压力传感器、第一霍尔传感器、与所述第一霍尔传感器适配的第一磁铁的安装位置，用于检测刹车质量的问题。

针对刹车原理，将第一压力传感器放置于刹车把手处来测试刹车把手处的受力，同时将第一霍尔传感器放置于轮胎附近来测试自行车速度，比如将第一霍尔传感器设置在自行车的前叉上，也可以在后叉上，还可以同时安装；第一磁铁设置在车轮辐条上与第一霍尔传感器相对的位置，用于获取车轮速度。霍尔传感器检测自行车的前轮和后轮的转速。

该处的检测是由第一压力传感器(薄膜压力传感器)和第一霍尔传感器共同完成，其具体计算方法如下：

式中：v——轮胎的转速；

π——圆周率；

d——轮胎周长；

Δt——霍尔传感器两次置高电平的时间差；

可得出：设计图

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