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公共自行车管理系统

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2020年4月19日
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淮 阴 工 学 院
毕业设计(论文)开题报告

学 生 姓 名：
赵旭东
学 号：

专 业：
测控技术与仪器
设计(论文)题目：
基于无线网的公共自行车管理系统的设计——硬件部分

指 导 教 师:
张宇林

年
1
月
20
日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）。
4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 3月15日”或“ -03-15”。

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写
字左右的文献综述
文 献 综 述
一、选题目的和现实意义
随着中国城市化进程的推进，城市交通问题已然成为了众多大城市的“城市病”，过量私家车和公务车一方面造成了城市的拥堵，另一方面排放的汽车尾气严重影响空气质量。随着两型社会的宣传与实践，“绿色出行，低碳环保”的出行方式越来越受到追捧，全国各地兴起了建设公共自行车租赁系统的热潮。
公共自行车在国外已很普及，因此在国内也必将推广普及。现在很多企业、学校都在向郊外搬迁形成工业园、大学城等，因此上班族、学生等人群外出等多有不便。引进自助公共自行车系统，能够方便人们日常上班、外出、游玩、逛街等，而且骑自行车是一种具有环保、健身、娱乐、无噪音于一体的出行方式，值得大力提倡。自助公共自行车由运营商统一布点铺放，安装在公交站点、工业园区、学校大门等使用人群较多的区域，经过设备综合管理平台实现智能化、无人化统一管理，必将受到人们的青睐。
二、国内前景
近年来，随着中国经济的持续高速增长，居民消费水平稳步提高，私家车保有量迅速增长。据报道，截至 6月底，全国机动车总保有量达2．17亿辆。其中私家车7000万辆，而且还在以每年超过1000万辆的速度快速增长。
可是快速增长的私家车在提高民众生活质量的同时，也带来了城市交通拥堵、交通事故增多、停车难、空气噪声污染等诸多严重问题。自 以来，中国城市道路与公共交通投资累计超过2万亿元，但仍无法遏制城市交通拥堵的蔓延。可见单纯依靠道路建设是无法解决城市交通问题的。
大力发展城市公共交通体系是公认的解决城市交通问题的有效方法。现代城市公共交通体系主要由：公交汽车(含公交电车及有轨电车)、城市轨道交通(含地铁、轻轨、

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城郊铁路列车)及公共交通站点。国内的大城市越来越重视城市公共交通体系的建设。比如，北京在“十一五”期间，投入7 15亿元资金优先发展城市公共交通，公共交通投入占交通基础设施投资的比例将达到45％。公交汽车和城市轨道交通在城市公共交通体系中发挥着大动脉的作用，可是由于线路和站点布局的限制，是无法覆盖城市每一个角落的。即在公共交通体系的末端，缺少一套针对每个乘客特定的短途出行需求的公共交通微循环系统。因此才会出现所谓“最后一公里”问题和黑出租、摩的泛滥而又屡禁不止的现象。为此一种能够实现城市公共交通微循环的公共自行车管理系统就显得尤为的重要，也就有了良好的发展前景和广阔的市场。
三、国外发展
“公共自行车”的概念最早起源于欧洲。1965年在荷兰开始出现第一代公共自行车系统，可是运行效果不尽人意。1995年丹麦首都哥本哈根推出第二代公共自行车系统。上世纪90年代末，欧洲的公共自行车租赁行业开始采用迅速发展的计算机、无线通信和互联网技术，实现了数字化管理和运营，被称为第三代公共自行车系统。
法国：凭银行卡可直接租车
法国自行车租赁服务最早开始于1998年的雷恩市，并先后在拉罗舍尔、里昂、巴黎、艾克斯等城市推广。
在法国，可经过两种方式租用自行车。交通卡持有者可凭该卡和银行卡直接租用自行车；非持有者则需提前申请，并在15天后获取租赁卡。为了防止恶意破坏，法国一些城市的公共自行车采用内置刹车装置、防爆轮胎，以及专用工具才能拆卸的可调节高度坐椅。
英国伦敦：用短信能够租车
英国自行车租赁业务很发达。首都伦敦近来推出一项便捷租车业务——经过短信实现租车。注册用户只需给租车服务中心发送短信，就会收到一个开锁密码。经过密码，用户可在市内任何一个租车停放处自行取车。当用户到达距离目的地附近的停放处后，只需再次发送短信，便可得到上锁密码。

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美国纽约：管理全面实现数字化
纽约公共自行车系统非常先进。从网络预订到自行车站租车，管理全面实现数字化、自动化。租车人只需用信用卡或银行借记卡支付押金后就能够拿到一枚智能钥匙，取出自行车就行了。游客还能够用智能手机从网络上下载专用软件，获得纽约市自行车路线图以及相关各种服务。
总结国外公共自行车的实施的成功经验大致为以下几个方面：
第一、科学合理的规划是系统成功的保证
要发展自行车交通的前提条件是：将自行车交通纳入交通体系，统筹规划，进行基础设施的建设，让自行车交通融入人们的生活。规划城市的自行车交通系统要在不同区域实施因地制宜的策略；
第二、政府的支持是系统成功的关键因素
政府的支持对保证公共自行车系统的连续性和服务水平起到了关键性作用，公共自行车系统服务质量的高低以及系统服务的公益性将取决于政府的支持力度。公共自行车系统的实施离不开企业和政府的共同支持，企业建设公共自行车系统的目标是盈利，确保有稳定的现金流，保证系统运行的长期性和可靠性。而政府的目标是经过建设公共自行车系统为 居民提供便利的交通服务，实现公共自行车系统的公益性。
第三、稳定可靠的技术支撑是系统成功的必要条件
公共自行车的成功实施离不开稳定可靠的技术支撑，从公共自行车系统实施的各个环节出发，设计公共自行车系统运营管理的技术包括公共自行车车辆的制造和装配技术、车辆的租赁系统、网络化的运营和调度系统、车辆通信技术、车辆定位系统等。
自行车作为一种环保节能的交通方式，在国外越来越受青睐。从国外这些城市来看，只有公益性，公共自行车才有普及的可能，这是国外许多城市发展公共自行车的共同经验。公益性的公共自行车，政府必然需要大量资金的注入，不过，相较于其它交通疏堵投入（如造桥修路），这笔钱微不足道，它带来的社会效益，实难估量。

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2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）
四、研究方法及实现的功能
4.1系统概述
无线智能公共自行车管理系统由射频识别作为核心系统，这使每一辆自行车都会拥有一个标签，同时车主也有一张与之匹配的 IC 卡。车主在存取车时必须刷卡，经过对车辆和 IC 卡信息的读取、对比，系统便会判定此次存取操作的合法性，再根据结果的不同做出相应的反应。若有非法的取车操作，系统会经过现场的报警装置和接收设备，进行防盗措施，避免了车辆的丢失。
4.2系统总体网络结构图
如图1所示，整套系统分为若干个节点和一个中央服务器，每个节点在实际环境中代表一个停车场。 各节点经过 RFID 射频设备收集自行车的信息并经过接触式天线读取用户 IC 卡数据； 最后经过以太网传递给服务器。服务器汇总各个自行车停放的数据，进行数据的存储和比对，将反馈信息经过校园网络传送到各个监测终端，经过一系列指令控制节点执行相应的操作。
监测终端1
自行车停放点n

自行车停放点2

自行车停放点1
无 线 网 络
监测终端n
数据服务器

图1系统总体结构图
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4.3节点结构框图
一个节点的结构如图所示。各个节点经过RFID 射频读卡器检测自行车内的智能芯片，并存储相关数据；同时 IC 卡读卡器经过天线读取IC 卡信息。节点经过控制的ARM 用无线网将信息发送至服务器并接受反馈数据，执行相关的提示或报警操作。
服务器
3G/4G无线网络
无线路由或双控线
嵌

入

式

系

统
报警装置
RFID读卡器
IC读卡器

图2节点结构框图
4.4硬件模块
4.4.1 RFID 模块
RFID 技术的基本工作原理是标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得。的能量发送出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag），或者由标签主动发送某一频率的信号 （ActiveTag），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理 。由于RFID 射频天线和标签分为多种标准， 本套系统的 RFID 模块采用了远望谷公司的 XCRF-502C 固定式射频读写器，此读写器工作在 902-928Mhz 频段，有效检测范围为 10 米。
4.4.2嵌入式模块
由于在本系统中嵌入式模块主要担负信息传输和控制的功能，并不需求高速运算和大量数据缓存，因此采用了以 ARM2440 为核心的开发方案。嵌入式模块在 ARM2440核

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心的外围添加了以太网口用于与服务器进行通信；LCD 显示屏用于实时显示提示信息；蜂鸣器用于应急报警；I2C 总线接口用于与IC读卡模块进行通信，串口用于与RFID射频模块通信。
4.4.3 IC 读卡器模块
IC读卡器天线采用Philips MFRC522 原装芯片设计读卡电路，该模块使用51单片机驱动读卡器检测IC卡信息并使用I2C总线将数据会传到ARM主控芯片上。

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参考文献
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8 Fred Barwell, Richard BlairProfessinoal.VB.NETFifth Edition[M].[s.l.]: Wrox Press, :70-86.