导读：撬开一把智能锁容易，造一把智能锁很难；造一把智能锁容易，造一架暖心的单车很难！

　　如今，共享单车已经成为许多人出行中必弗成少的一局部。师爷每天上班不想挤地铁的时候，往往就会找一辆共享单车，掏脱手机扫扫码骑上就走，随到随停。但其实师爷每天骑着车都无暇看路的，满脑子都在想，这个智能锁啥道理啊，能不克不及偷偷拆开看一看呢？

　　智能锁大拆解

　　师爷虽不敢以身试险，但“艺高人胆大”的大有人在，一起来看下大神们是怎么撬开智能锁的：

　　这是一款基于蓝牙技能的共享单车智能锁

　　如照片所示，智能车锁正面是一个常见的二维码，整个锁体被严密的外壳所包抄，拆下大巨细小的背盖，即可看到车锁的内部布局。

　　上图的电机不知道在哪里？翻开盖子与电路板，它正瑟瑟颤栗地躲在外面...

　　整个智能锁的功用实现都靠着这块小小的管制电路板，可以看到上面散布着限位开关、按键（空置）、电源、外接电源（接电容）、电机、蜂鸣器（泛泛我们开关锁时哔哔叫的阿谁）等接口，衔接／管制着大巨细小的器件。

　　在这里值得一提的是，为何电路板的外接电源接口上接个大电容呢，师爷猜想是为了在电池电量耗尽之前，经由过程电容保管的一点电量以供智能锁正常锁闭。

　　这块电路板的管制器采纳的是TI的CC2541，一款搭载低功耗蓝牙和8051MCU的SoC芯片。这块小小的芯片里存放着整个电路的管制逻辑，使智能锁能与我们的手机停止蓝牙通信（看到上图右边那长得像贪食蛇的PCB板载蓝牙天线了吗～），并管制电机、限位开关、蜂鸣器等器件正常任务。至于下面那片小小的AnalogTekAT9110则长短经常见的电机驱动芯片。

　　拿下电路板，来看看电机管制局部：电机经由过程一系传记动齿轮管制金属杆向上移动解锁。但电机是一个输出装置，它可不知道金属杆向上移动的限度在哪。于是设计者在金属杆的限位点处，安排了相应的限位器，当金属杆向上移动到限位点，触发限位器，限位器就会经由过程电平变动通知电路板上的管制器：“啊啊，金属杆到顶啦！”管制器也会很默契地让电机遏制动弹。

　　把金属杆抽出来，更容易看到它是如何被把持以开锁／关锁的。

　　整个智能锁的拆解就如以上所示。但具体手机是如何与智能锁通信，让其开锁的呢？

　　事实上，智能锁或许是共享单车厂家，会为所有的锁建树数据库，让每一把锁都具备一个共同的蓝牙配对暗码。当我们用微信扫一扫智能锁正面的二维码，即经由过程移动网络衔接至厂家的办事器，获取蓝牙配对暗码，即可与智能锁停止蓝牙配对，通信解锁啦。

　　一家人整整齐齐来一张......

　　不外师爷看了这个智能锁的拆解，照旧不外瘾，能拆必定也能造，这智能锁是咋造出来的呢？

　　智能锁咋造

　　在探讨共享单车上智能锁要怎样做出来前，应该先弄大白：共享单车是否非要智能锁弗成？

　　车锁三代表

　　在浩繁的共享单车中，今朝有三个具有带表性的车锁，物联网性质的智能锁，纯工艺的机器锁和蓝牙转接技能的智能锁。

　　1.物联网性质的智能锁(摩拜单车)

　　摩拜单车的车锁包含中心管制单位、GPS定位模块、无线移动通信模块、机电锁车装置、电池、动能发电模块、充电办理模块、车载减速度计等，中心管制单位经由过程无线移动通信模块与后盾办理零碎停止衔接，把从GPS模块获取的地位信息发送给后盾办理零碎，后盾零碎标识乐成后经由过程通信模块向中心管制单位发送解锁指令，接管到后盾发送的机电锁车装置开、关锁的状态信息后开启机器锁的管制插销开锁乐成，当用户使用完成锁车时，会触发电子管制模块的锁车管制开关，而后中央管制器经由过程无线移动通信模块通知后盾办理零碎锁车，后盾确认乐成后完毕计费。

　　其实复杂一点了解便是锁里有一个通信芯片和GPS定位芯片，而后插上一个SIM卡，经由过程后盾向车锁发送消息来解锁，而后经由过程车锁向后盾发送消息来确认地位和完成计费。

　　2. 纯工艺的机器锁(OFO)

　　OFO这个锁就要复杂的多，纯工艺品，经由过程机器道理管制，相信有不少人撸过羊毛，但OFO的车锁也在一直改进，从一开始的所有人都可猜得出到此刻应该是难住了一大局部人，OFO车锁便是一个锁芯，而后套上几个出缺口的环，当所出缺口都和锁芯上的卡子对上后锁就开了，由于机器个性的限制，所以OFO车锁的暗码是牢固的，后其OFO在锁芯里加了个弹簧，估量也难倒了不少撸羊毛的群众，而后又改善了车锁的工艺，又把一多量群众难倒了，这却是推进了机器锁工艺的增长，也算为实体科技做了一点奉献。

　　3. 蓝牙转接技能的智能锁(小鸣单车)

　　小鸣单车车锁采纳新一代蓝牙智能锁，因为模块单一所以其具有超低功耗的特点。相关于摩拜单车它又借用了用户手机，用户装置APP落伍行车身二维友识别后定位用户们置，而后经由过程用户手机中的APP完成与后盾的交互，再由用户手机的蓝牙来完成与车锁的交互，完成开锁和闭锁功用。有一点要求便是用户的手机蓝牙得好用，欠好用的话也别怪锁开不了！

　　OFO和摩拜是浩繁市场争夺竞争者中对受瞩目的一对，他们率先开启了一场“橙黄大战”！

　　在这场市场霸占的竞争中，纯真用机器锁压低单车本钱的做法在经营中错误谬误已经凸显。梦想使用机器锁经营共享单车也在具体的实践中逐渐被证明是弗成能的。共享单车上不设置智能锁，从用户体验层面到线下保护本钱的层面都没有任何优势。

　　OFO被大量用户诟病的一点便是单车没有GPS定位，用户找车十分费事，为理解决这个问题OFO只能大量铺货，我在每个处所都有大量的车，这样车是不难找了，但投放量的减少无疑减少了投放本钱；用户还车需要自觉打乱暗码盘，使得OFO有快要3成的车被占位私有，一次开锁，终身使用；机器锁为每辆编码单车下发的暗码一样，用户记着暗码可跳开App解锁，一次开锁，全家使用；平台基本不克不及监控车辆地位，单车的状态，车辆报废率极高，相应地，保护本钱高得吓人。

　　反不雅摩拜单车的智能锁嵌入GPS和独立SIM卡，不只不便用户取用，平台还能够把用车需求量化，停止动态匹配，最重要的是堆集了短途大数据。在共享单车竞争的中心点撤除投放量外，最有意义的便是用户短途大数据的信息收集，对铺货地位、数量等经营有策略性的意义。

　　以此来看，共享单车配备一把智能锁照旧很是须要的。

　　下面我们进入正题，造一个搭载GSM+GPS功用的智能锁，有多灾？

　　开锁方法

　　我们先搞分明智能锁的中心问题：用户是怎么经由过程手机扫码开锁的，道理是什么？共享单车上的智能锁从上线之处到现今，开锁的方法已经阅历了三次优化。

　　短信解锁：

　　我们都体验过共享单车的开锁方法：用手机扫描车上的二维码，APP上泛起解锁进度的读条，10秒内就会听到电机动员和锁鞘“啪”的一声，解锁乐成。我们可以直接把锁内的GSM模块当成是当年的插了SIM卡的彩色功用手机，10秒内的工夫，GSM搜索网络工夫没有这么短，更况且在解锁的进程中，我们仅仅是用手机扫码，没有任何激活单车的操纵，所以可以必定锁是始终与网络坚持长衔接的，便是说这个手机始终是开机的状态，时刻要接管信号。

　　一开始以摩拜为代表的共享单车的开锁进程比此刻慢多了，每次开锁大略在6~10秒，但少少开锁失败。原因其实是最开始的共享单车，开锁并不是使用GPRS流量来管制的，而是办事器经由过程给自行车发短信（对，便是手机短信），响应而后开锁。6至10秒的延时也正正是短信投递的工夫。

　　短信开锁的方法有其优势：开锁对照不变，开锁不需要经由过程GPRS/3G流量，对照省电。省电长短常重要的，前期由于共享出行尚未遍及，而单车是需要使用者发电维持的（相信各人都知道摩拜初代用的是轴承不是链条，靠我们骑车来发电），如果某辆车一直没人骑，比及它的电量耗尽酿成一辆“僵尸车”，一旦这种情况多起来，线下保护的本钱就很是高。

　　GPRS开锁：

　　接下来共享单车开锁方法就直接由办事器经由过程GPRS/3G流量传播指令开锁。不再担忧电量的问题，这种变动是可预见的，因为骑车的人多起来了嘛！经由过程流量直接开锁，开锁速度也大大晋升，从原来靠短信，等候工夫有时候要30秒、1分钟（短信收发有时候还不止这么久）酿成了3秒内开锁，赐顾帮衬到许多人的用户体验。但问题随之而来：开锁工夫，开锁乐成率依赖信号，在信号不强的地域开锁也是十分疾苦的。

　　GPRS+蓝牙开锁：

　　此刻的智能锁采纳的开锁方法广泛使用的是流量+蓝牙辅佐开锁，开锁不不变、开锁工夫慢、耗电等所有问题得以一次性处理。蓝牙辅佐开锁，道理是使用用户的手机蓝牙经由过程加密，与锁内的蓝牙配对后开锁。办事器只需用流量衔接用户手机，再由手机蓝牙发送开锁指令到智能锁。这样一来，开锁功耗大大低落，也不需要依赖锁中模块的信号强度，提高不变性。4G手机的流量速度也包管了开锁工夫，这种流量蓝牙“二合一”的开锁方法可谓终极办法。

　　续航问题

　　共享单车一开始不被看好，很大水平上是因为其电池的续航问题。

　　上面提到过，撤除开锁，单车需要和后盾云办事器建树了TCP/IP长衔接，经由过程心跳包的形式坚持通信，与办事器同步定位的信息。显然，定位的问题要用到锁外面GPS模块（最傻的创业者都不会用基站这种方法定位），单单是及时定位就需要GSM+GPS的方法24小时不连续去追踪单车，耗电不少啊。

　　这就涉及到锁的整体功耗问题了，共享单车上的智能锁一天要用几何电？我们只管即便用最最省电的方法去计较。

　　我们从SparkFun上找了个GSM/GPS模块，经由过程它显示的参数来预估。这里引见的参数为均匀任务功耗为7mAh，加上周围电路的功耗，预估10~12mAh根本上便是锁最低的功耗了。

　　骑行时，及时的门路追踪可以使用用户的手机上传地位，单车内的GPS只担任跟踪单车，只需要在一段工夫内更新某个点（与跟踪美团外卖员地位近似），这个更新工夫可以长达30秒到1分钟。而车辆锁上后，后盾也可以管制延长心跳工夫，10到15分钟才更新一次，今朝采纳的AGPS技能也可以在2秒内锁定地位，任务工夫未几。所以我们先把疏忽GPS模块的功耗疏忽，只计较GSM模块待机功耗。

　　这样就有个更复杂的办法：我们可以追念下当年诺基亚彩色板砖功用机的时代，1020mAh的电池，在轻度使用的情况下（每天发发短信近似智能锁开锁操纵），可以待机5天阁下，算下来功耗大略在8~9mAh，算上GPS模块和周围电路，开锁电机，功耗大抵应该在10~15mAh。

　　电池和发电

　　有了对智能锁功耗的根本认识，自然要思索到我们要在上面放多大的电池才干维持正常的任务？关于电池的问题，有几点需要思索到的：电池必需是可充电电池；单车的活动性很是大，不克不及对一辆辆没电的单车停止收集和人工充电；受限于锁体的巨细，体形不克不及太大；电池的本钱不克不及过高。

　　市面上最契合上面条件的电池大略便是INR18650电池，单节2500mAh，由于锁有巨细的限制，个别的锁体内放4节这样的电池已经是极限了，便是10000mAh。这样的电量，较着最多只能反对单车两个月的使用，意味着共享单车的经营者必需处理另一个问题：怎样给单车充电？

　　最初的摩拜用的便是骑车发电的方法，在动弹轮上加上花鼓来发电。所以最开始型号的单车脚踏都出格沉，很难骑。此刻行业里广泛承受的充电方法是太阳能充电，在车篮子上加装太阳能电池板，包管电量的供给。

　　太阳能电池板大多采纳的是PET和EVA资料，任务电压为6V，任务电流为1A，转换效率可到达18%～24%。经由过程特殊的封装技能制成规范尺寸为长270mm、宽175mm、厚2.2mm的太阳能电池板，这样的太阳能电池板包管单车的供电是不可问题的。所以，我们在糊口中看到的带车筐的共享单车，可不只是为了不便用户存放工具，更重要是源源不时地为单车供电。

　　锁体自身

　　跟着共享单车的遍及，许多社会问题也出现出来了，相信许多人都看到过“小学生乱砸乱开共享单车”“共享单车遭到粉碎大面积失效”等新闻报道。共享单车被恶意粉碎，暴力粉碎等原因有许多，在国情下商家对锁体的资料的拔取，锁的形状、内部防盗防粉碎的设计就十分重要。

　　锁体撤除要选用资料巩固，防水防盗的资料外，还需要在锁中加装传感器，在非正常移动、被人恶意粉碎时发出蜂鸣警报。

　　另有便是开锁弹簧的老化问题，不止一次我要用车，扫码后已经听到了锁开锁乐成的滴滴声，app上也显示已经开锁，可总不见锁鞘弹开。仔细窥察才大白，原来是开锁弹簧严重老化，锁是开了，可是弹簧没弹出，要我自己手动把锁鞘拉出来，一不留心还觉得这个车子坏了呢。

　　可见一台共享单车上的智能锁，锁体上需要做的文章也不少。要做共享单车智能锁采纳的需是外壳是铝合金资料，比普通的马蹄锁更轻、更牢固。经由上十万次的开锁试验，内置传感器防盗放暴力粉碎，蜂鸣报警器还可终端管制不便找车，这些都是开端设计开模的时候就需要思索的事项。

　　云平台

　　如果说智能锁是共享单车联网的中心，那么它背后用于办理经营的云平台则是共享单车的魂灵。我们上面说到要从零开辟一个智能锁需要思索到的各种费事相对照背后办理后端、云平台的搭定都只不外是小儿科。

　　确实，一个智能锁从开模到供给链合营到出产制品关于小共享单车创业公司来说确实是个问题，但在如此细分的市场竞争的情况下，也基本不需要方针在于经营共享单车的创业者去处理。不信的话列位可以去百度、淘宝搜搜“共享单车锁”“智能马蹄锁”等要害词。这类锁早就有许多智能硬件工场出产出来，创业者或直接采购或与配套工场协作都可以很快拿到智能锁。

　　问题要害的中心在于锁背后的云平台。终究只有共享单车的真正实质是有效对接起车与人的需求，构建起车与车的物联网数据，要想实现单车的智能化、自营化，智能锁的开辟和出产只是第一步，更重要的是其背后的后端办事器、云平台。

　　记得共享单车在开始之初，有好几家品牌的办事器都曾经泛起过宕机、频繁解锁失败的景象，这也是背后云平台不克不及接受高并发量，及时性缺乏这类的问题引起的。

　　依据艾瑞的《2017年中国共享单车行业研究呈报》，中国共享单车市场还远远未到达饱和，相信将来仍有不少创业者进入市场。在创业之初更需要思索的应该是办事器、云平台的搭建问题。如果师爷是创业者，在预算有限、单车急需尽快投入进入市场的情况下，可以抉择智能硬件商家提供残缺的共享单车计划，但绝对需要优先思索具有物联网配景公司的共享单车计划，终究有实力搭建不变、高并发的后端云平台在市场中很是少。

　　单车黑科技

　　好了，拆完锁，再造完锁，师爷再来给你们的单车加一些“黑科技”！

　　导航提示+夜间车灯

　　这是本年 3 月，企鹅智库关于摩拜单车和 ofo 用户的查询拜访数据。可以看大，虽然比例最小，但对全国已经上千万两的共享单车，仍然有超越 6% 的用户经由过程共享单车骑行 5 千米以上。

　　那么我们可以假如，这一局部人在骑行进程中，至少会拿脱手机舆图来停止一次导航，那么依照比例来讲每天就有上百万人在骑车时拿脱手机停止导航，所以如何不便的为共享单车插手一个辅佐导航的功用，也许是很有须要的。

　　个别情况一边骑车一边垂头看手机不敷平安，下面这个装备能够有助于处理这个问题：

　　这个叫 SmartHalo 的自行车导航仪有一个复杂的显示屏，它只能显示白色、绿色的灯光，除此之外不会有任何其他搅扰信息。每当你使用手机开始导航时，它会经由过程蓝牙将导航信号展示出来，很是复杂直不雅，让你扫一眼就知道该怎么走，也防止了停在路边拿手机看路的费事。

　　由于 SmartHalo 经由过程蓝牙衔接在你的手机上，所以它不单可以停止导航，还能在你骑行有德律风或许信息时停止提示，不便你能第一工夫知道有德律风打进来，固然，这也只是经由过程灯光复杂提示你，并不会搅扰你正常的骑行。

　　别的，除了导航和消息提示之外，SmartHalo 还能充任夜间行车的车灯，我不知道有几何人晚上骑车会途经一些没有路灯并且还对照暗淡的路途，但这个功用无疑会减少你骑车时的平安性，同时，SmartHalo 的防水防尘功用也很好，在极真个天气中，也能使用，可以说，给自己的自行车装置一个也很不错。

　　乱停乱放

　　看到在路边停着一大堆共享单车，造成拥堵，我想你一定也会头痛。要说起共享单车办理方面，就不得不提日本了。

　　这个单车接纳零碎名叫 ECO-Cycle，是由日本一家叫 Giken 的公司担任设计建立的。这张图很直不雅的表现了它的特色。

　　这套零碎接入的自行车需要在出厂前装置一个感到器，相当于车子的「身份证」，用户在注册会员缴纳一定的用度之后就能使用了，存车进程完全自动化。

　　找到存车点，把车子放在凹槽中，自行车就会被自动锁住。

　　而后按一下门口的按钮，就不消再管啦，车子会被直接放进公开车库。

　　取车时也很不便，在车库门后退行身份确认，只需十几秒，自行车就从门口出来了。

　　相比在地面上混乱无章的停放，公开车库的整齐有序是不言而喻的。而制作这样的公开车库零碎也并没有想象中那样庞大，经由过程使用打桩机先形成圆柱形墙壁，而后挖失圆柱内的土壤，接着将整套零碎设置好，而后制作入口就能完成，由于在打桩时就采纳了抗震资料作为泊车场「围墙」，所以最终建成的公开泊车场也能抗震。Giken 公司的公开汽车车库也是近似的设计。

　　这套零碎建成之后一切操纵均为自动化，所以一方面大大晋升了存车的效率，另一方面处理了路边乱停乱放的问题。实际上，这样一个直径 8.5m，深度 11.6m 的公开圆柱形车库，可以包容 204 辆自行车。这套零碎也已经在三年前在日本采纳了，今朝日本至少有 16 个地域 43 个站点采纳了这套零碎。

　　Eco-Cyle 零碎存在两个问题，一是造价很贵，单个站点消耗约莫 150 亿日元，二是要在公开打洞，会有许多坚苦，在日本，这项工程是由当局和企业配合完成，在国内仿佛难以实现。不外，以当下共享单车的「剧烈竞争」势头来看，师爷倒真但愿有谁能好好标准一下行业，让它在不便糊口的同时，不要成为新的担负。

　　氛围净化自行车

　　荷兰设计师 Daan Roosaegaarde， 之前曾经在北京建了一座吸雾霾的塔比来，他又想到了新点子，照旧为理解决雾霾，他构想了一辆可以或许停止氛围净化的自行车——Smog Free Bike。

　　这辆自行车构想的任务道理和早前的氛围净化塔近似，经由过程在车前装置的一个复杂的氛围吸收装置，把周围的污染物颗粒经由过程电荷吸附的形式吸附于装置内，并解除陈腐氛围，这样，当你在骑自行车时，车上的这套设备能将氛围中的污染物拦截下来。

　　虽然只是观点阶段，Daan Roosaegaarde 也并非说说罢了，他说自己的任务室设在荷兰以及北京，所以他理解情况污染带来的风险。而此刻，中国越来越多的共享单车泛起，也许可以或许经由过程这种方法去做一些改动，虽然他大白「一座塔或许几辆自行车不克不及处理中国的氛围污染，但这个想法至少会激起各人去缔造一个更绿色环保的都会。」

　　所以，造一个智能锁还远远不敷，让我们一尽力，造一个“新世纪的共享单车”吧！

　　来历|百家号，创头条，极客公园

　　芯师爷独家整理