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共享單車(chē)上的智能鎖，做出來(lái)有多難？
共享單車(chē)作為現階段的資本風(fēng)口，媒體對共享單車(chē)的興趣和報道漸漸多了起來(lái)，有關(guān)注的同學(xué)可能早早就看過(guò)這些文章是這樣介紹單車(chē)上的智能鎖的，“技術(shù)實(shí)現手段也不難：在電動(dòng)車(chē)鎖里加上傳感器、GPS、3G網(wǎng)絡(luò )和芯片……”，事實(shí)上真的像眾多報道中所描述的如此“簡(jiǎn)單”嗎？
單車(chē)聯(lián)網(wǎng)的核心必是智能鎖
在探討共享單車(chē)上智能鎖要怎樣做出來(lái)前，我們應該先弄明白：共享單車(chē)是否非要智能鎖不可？
在如今市場(chǎng)出現的“百車(chē)大戰”中，OFO和摩拜無(wú)疑是眾多市場(chǎng)爭奪競爭者中對受矚目的一對。摩拜單車(chē)配備了“GPRS開(kāi)鎖 + GPS定位”的智能鎖，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本較高，而OFO走的則是普通自行車(chē)密碼鎖，野蠻鋪貨大干快跑的策略。
橙黃大戰也引發(fā)了對智能鎖使用的思考
在這場(chǎng)市場(chǎng)占領(lǐng)的競爭中，單純用機械鎖壓低單車(chē)成本的做法在運營(yíng)中缺點(diǎn)已經(jīng)凸顯?；孟胧褂脵C械鎖運營(yíng)共享單車(chē)也在具體的實(shí)踐中逐漸被證明是不可能的。共享單車(chē)上不設置智能鎖，從用戶(hù)體驗層面到線(xiàn)下維護成本的層面都沒(méi)有任何優(yōu)勢。
OFO 被大量用戶(hù)詬病的一點(diǎn)就是單車(chē)沒(méi)有GPS定位，用戶(hù)找車(chē)十分麻煩，為了解決這個(gè)問(wèn)題OFO只能大量鋪貨，我在每個(gè)地方都有大量的車(chē)，這樣車(chē)是不難找了，但投放量的增加無(wú)疑增加了投放成本；用戶(hù)還車(chē)需要自覺(jué)打亂密碼盤(pán)，使得OFO有將近3成的車(chē)被占位私有，一次開(kāi)鎖，終身使用；機械鎖為每輛編碼單車(chē)下發(fā)的密碼一樣，用戶(hù)記住密碼可跳開(kāi)App解鎖，一次開(kāi)鎖，全家使用；平臺根本不能監控車(chē)輛位置，單車(chē)的狀態(tài)，車(chē)輛報廢率較高，相應地，維護成本高得嚇人。
反觀(guān)摩拜單車(chē)的智能鎖嵌入GPS 和獨立SIM卡，不僅方便用戶(hù)取用，平臺還可能把用車(chē)需求量化，進(jìn)行動(dòng)態(tài)匹配，更重要的是積累了短途大數據。在共享單車(chē)競爭的核心點(diǎn)除去投放量外，最有意義的就是用戶(hù)短途大數據的信息收集，對鋪貨位置、數量等運營(yíng)有戰略性的意義。
長(cháng)篇大論說(shuō)了一通，下面我們要進(jìn)入正題了，做一個(gè)搭載GSM+GPS功能的智能鎖，有多難？
智能鎖的開(kāi)鎖方式的演變
我們先搞清楚智能鎖的核心問(wèn)題：用戶(hù)是怎么通過(guò)手機掃碼開(kāi)鎖的，原理是什么？共享單車(chē)上的智能鎖從上線(xiàn)之處到現今，開(kāi)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(guò)共享單車(chē)的開(kāi)鎖方式：用手機掃描車(chē)上的二維碼，APP 上出現解鎖進(jìn)度的讀條，10秒內就會(huì )聽(tīng)到電機帶動(dòng)和鎖鞘“啪”的一聲，解鎖成功。我們可以直接把鎖內的 GSM 模塊當成是當年的插了SIM卡的黑白功能手機，10秒內的時(shí)間，GSM 搜索網(wǎng)絡(luò )時(shí)間沒(méi)有這么短，更何況在解鎖的過(guò)程中，我們僅僅是用手機掃碼，沒(méi)有任何激活單車(chē)的操作，所以可以肯定鎖是始終與網(wǎng)絡(luò )保持長(cháng)連接的，就是說(shuō)這個(gè)手機始終是開(kāi)機的狀態(tài)，時(shí)刻要接收信號。
一開(kāi)始以摩拜為代表的共享單車(chē)的開(kāi)鎖過(guò)程比現在慢多了，每次開(kāi)鎖大概在6~10秒，但較少開(kāi)鎖失敗。筆者很早就注冊使用共享單車(chē)，對此深有體會(huì )。原因其實(shí)是最開(kāi)始的共享單車(chē)，開(kāi)鎖并不是使用GPRS流量來(lái)控制的，而是服務(wù)器通過(guò)給自行車(chē)發(fā)短信（對，就是手機短信），響應然后開(kāi)鎖。6至10秒的延時(shí)也正正是短信投遞的時(shí)間。
早期的共享單車(chē)使用短信開(kāi)鎖
短信開(kāi)鎖的方式有其優(yōu)勢：開(kāi)鎖比較穩定，開(kāi)鎖不需要通過(guò)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(chē)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(chē)來(lái)發(fā)電），如果某輛車(chē)一直沒(méi)人騎，等到它的電量耗盡變成一輛“僵尸車(chē)”，一旦這種情況多起來(lái)，線(xiàn)下維護的成本就非常高。
沒(méi)想到吧，最開(kāi)始的共享單車(chē)是以短信作為開(kāi)鎖信號！
GPRS開(kāi)鎖：
接下來(lái)共享單車(chē)開(kāi)鎖方式就直接由服務(wù)器通過(guò)GPRS/3G流量傳達指令開(kāi)鎖。不再擔心電量的問(wèn)題，這種變化是可預見(jiàn)的，因為騎車(chē)的人多起來(lái)了嘛！通過(guò)流量直接開(kāi)鎖，開(kāi)鎖速度也大大提升，從原來(lái)靠短信，等待時(shí)間有時(shí)候要30秒、1分鐘（短信收發(fā)有時(shí)候還不止這么久）變成了3秒內開(kāi)鎖，照顧到很多人的用戶(hù)體驗。但問(wèn)題隨之而來(lái)：開(kāi)鎖時(shí)間，開(kāi)鎖成功率依賴(lài)信號，在信號不強的地區開(kāi)鎖也是十分痛苦的。
GPRS + 藍牙開(kāi)鎖：
我想你們也猜到了，現在的智能鎖采用的開(kāi)鎖方式普遍使用的是流量+ 藍牙輔助開(kāi)鎖，開(kāi)鎖不穩定、開(kāi)鎖時(shí)間慢、耗電等所有問(wèn)題得以一次性解決。藍牙輔助開(kāi)鎖，原理是使用用戶(hù)的手機藍牙通過(guò)加密，與鎖內的藍牙配對后開(kāi)鎖。服務(wù)器只需用流量連接用戶(hù)手機，再由手機藍牙發(fā)送開(kāi)鎖指令到智能鎖。這樣一來(lái)，開(kāi)鎖功耗大大降低，也不需要依賴(lài)鎖中模塊的信號強度，提高穩定性。4G手機的流量速度也保證了開(kāi)鎖時(shí)間，這種流量藍牙“二合一”的開(kāi)鎖方式可謂終極方法。
續航問(wèn)題
共享單車(chē)一開(kāi)始不被看好，很大程度上是因為其電池的續航問(wèn)題。
上面提到過(guò)，除去開(kāi)鎖，單車(chē)需要和后臺云服務(wù)器建立了TCP/IP長(cháng)連接，通過(guò)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(wèn)題要用到鎖里面GPS 模塊（傻的創(chuàng )業(yè)者都不會(huì )用基站這種方式定位），單單是實(shí)時(shí)定位就需要GSM + GPS的方式24小時(shí)不間斷去追蹤單車(chē)，耗電不少啊。
這就涉及到鎖的整體功耗問(wèn)題了，共享單車(chē)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(chē)拿來(lái)拆掉測試，所以要另想辦法。我們從SparkFun 上找了個(gè)GSM/GPS 模塊,通過(guò)它顯示的參數來(lái)預估。
在 SparkFun 搜索“GSM/GPS”出來(lái)的第一個(gè)
這里介紹的參數為平均工作功耗為7mAh，加上周?chē)娐返墓?，預估10~12mAh基本上就是鎖較低的功耗了。
平均工作電流：Idle mode < 7mA
騎行時(shí)，實(shí)時(shí)的路徑追蹤可以使用用戶(hù)的手機上傳位置，單車(chē)內的GPS只負責跟蹤單車(chē)，只需要在一段時(shí)間內更新某個(gè)點(diǎn)（與跟蹤美團外賣(mài)員位置類(lèi)似），這個(gè)更新時(shí)間可以長(cháng)達30秒到1分鐘。而車(chē)輛鎖上后，后臺也可以控制延長(cháng)心跳時(shí)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秒內鎖定位置，工作時(shí)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(gè)更簡(jiǎn)單的方法：我們可以回想下當年諾基亞黑白板磚功能機的時(shí)代，1020mAh的電池，在輕度使用的情況下（每天發(fā)發(fā)短信類(lèi)似智能鎖開(kāi)鎖操作），可以待機5天左右，算下來(lái)功耗大概在8~9mAh，算上GPS模塊和周?chē)娐?，開(kāi)鎖電機，功耗大致應該在10~15mAh。
電池和發(fā)電
有了對智能鎖功耗的基本認識，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(wèn)題，有幾點(diǎn)需要考慮到的：電池必須是可充電電池；單車(chē)的流動(dòng)性非常大，不能對一輛輛沒(méi)電的單車(chē)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(guò)高。
市面上最符合上面條件的電池大概就是INR18650電池，單節2500mAh，由于鎖有大小的限制，一般的鎖體內放4節這樣的電池已經(jīng)是極限了，就是10000mAh。這樣的電量，明顯最多只能支持單車(chē)兩個(gè)月的使用，意味著(zhù)共享單車(chē)的運營(yíng)者必須解決另一個(gè)問(wèn)題：怎樣給單車(chē)充電？
最初的摩拜用的就是騎車(chē)發(fā)電的方式，在轉動(dòng)輪上加上花鼓來(lái)發(fā)電。所以最開(kāi)始型號的單車(chē)腳踏都特別沉，很難騎?，F在行業(yè)里普遍接受的充電方式是太陽(yáng)能充電，在車(chē)籃子上加裝太陽(yáng)能電池板，保證電量的供應。
裝在車(chē)籃上的太陽(yáng)能電池板
太陽(yáng)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，轉換效率可達到18%～24%。通過(guò)特殊的封裝技術(shù)制成標準尺寸為長(cháng)270mm、寬175mm、厚2.2mm的太陽(yáng)能電池板，這樣的太陽(yáng)能電池板保證單車(chē)的供電是不成問(wèn)題的。所以，我們在生活中看到的帶車(chē)筐的共享單車(chē)，可不僅是為了方便用戶(hù)存放東西，更重要是源源不斷地為單車(chē)供電。
鎖體本身
隨著(zhù)共享單車(chē)的普及，很多社會(huì )問(wèn)題也呈現出來(lái)了，相信很多人都看到過(guò)“小學(xué)生亂砸亂開(kāi)共享單車(chē)”“共享單車(chē)遭到破壞大面積失效”等新聞報道。共享單車(chē)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、內部防盜防破壞的設計就十分重要。
摩拜智能鎖幾代演變
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(dòng)、被人惡意破壞時(shí)發(fā)出蜂鳴警報。
還有就是開(kāi)鎖彈簧的老化問(wèn)題，不止一次我要用車(chē)，掃碼后已經(jīng)聽(tīng)到了鎖開(kāi)鎖成功的滴滴聲，app上也顯示已經(jīng)開(kāi)鎖，可總不見(jiàn)鎖鞘彈開(kāi)。仔細觀(guān)察才明白，原來(lái)是開(kāi)鎖彈簧嚴重老化，鎖是開(kāi)了，但是彈簧沒(méi)彈出，要我自己手動(dòng)把鎖鞘拉出來(lái)，一不留神還以為這個(gè)車(chē)子壞了呢。
可見(jiàn)一臺共享單車(chē)上的智能鎖，鎖體上需要做的文章也不少。要做共享單車(chē)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(guò)上十萬(wàn)次的開(kāi)鎖試驗，內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(chē)，這些都是初步設計開(kāi)模的時(shí)候就需要考慮的事項。
云平臺
如果說(shuō)智能鎖是共享單車(chē)聯(lián)網(wǎng)的核心，那么它背后用于管理運營(yíng)的云平臺則是共享單車(chē)的靈魂。我們上面說(shuō)到要從零開(kāi)發(fā)一個(gè)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(guò)是小兒科。
確實(shí)，一個(gè)智能鎖從開(kāi)模到供應鏈配合到生產(chǎn)成品對于小共享單車(chē)創(chuàng )業(yè)公司來(lái)說(shuō)的確是個(gè)問(wèn)題，但在如此細分的市場(chǎng)競爭的環(huán)境下，也根本不需要目標在于運營(yíng)共享單車(chē)的創(chuàng )業(yè)者去解決。不信的話(huà)各位可以去百度、淘寶搜搜“共享單車(chē)鎖”“智能馬蹄鎖”等關(guān)鍵詞。這類(lèi)鎖早就有很多智能硬件工廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)，創(chuàng )業(yè)者或直接采購或與配套工廠(chǎng)合作都可以很快拿到智能鎖。
問(wèn)題關(guān)鍵的核心在于鎖背后的云平臺。畢竟只有共享單車(chē)的真正本質(zhì)是有效對接起車(chē)與人的需求，構建起車(chē)與車(chē)的物聯(lián)網(wǎng)數據，要想實(shí)現單車(chē)的智能化、自營(yíng)化，智能鎖的開(kāi)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。
摩拜單車(chē)云平臺可視化數據
記得共享單車(chē)在開(kāi)始之初，有好幾家品牌的服務(wù)器都曾經(jīng)出現過(guò)宕機、頻繁解鎖失敗的現象，這也是背后云平臺不能承受高并發(fā)量，實(shí)時(shí)性不足這類(lèi)的問(wèn)題引起的。
根據艾瑞的《2017年中國共享單車(chē)行業(yè)研究報告》，中國共享單車(chē)市場(chǎng)還遠遠未達到飽和，相信未來(lái)仍有不少創(chuàng )業(yè)者進(jìn)入市場(chǎng)。在創(chuàng )業(yè)之初更需要考慮的應該是服務(wù)器、云平臺的搭建問(wèn)題。如果我是創(chuàng )業(yè)者，在預算有限、單車(chē)急需盡快投入進(jìn)入市場(chǎng)的情況下，可以選擇智能硬件商家提供完整的共享單車(chē)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(chē)方案，畢竟有實(shí)力搭建穩定、高并發(fā)的后端云平臺在市場(chǎng)中非常少。
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