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

　　如今 ，共享单车已经成为很多 人出行中必不可少的一部分 。师爷每天 上班不想挤地铁的时间 ，每每 就会找一辆共享单车，掏脱手 机扫扫码骑上就走，随到随停。但着实 师爷每天 骑着车都无暇看路的，满脑筋 都在想 ，这个智能锁啥原理啊，能不能偷偷拆开看一看呢？

　　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，整个锁体被精密 的外壳所困绕 ，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那边 ？翻开 盖子与电路板，它正瑟瑟发抖地躲在内里 ...

　　整个智能锁的功能实现都靠着这块小小的控制电路板 ，可以看到上面分布着限位开关、按键（空置） 、电源、外接电源（接电容）、电机 、蜂鸣器（平常 我们开关锁时哔哔叫的谁人 ）等接口，毗连 ／控制着大巨细 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 ，师爷推测 是为了在电池电量耗尽之前，通过电容生存 的一点电量以供智能锁正常锁闭。

　　这块电路板的控制器采取 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控制逻辑，使智能锁能与我们的手机举行 蓝牙通讯 （看到上图右边那长得像贪食蛇的PCB板载蓝牙天线了吗～） ，并控制电机、限位开关、蜂鸣器等器件正常工作。至于下面那片小小的AnalogTekAT9110则黑白 常常 见的电机驱动芯片 。

　　拿下电路板，来看看电机控制部分 ：电机通过一系列传动齿轮控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。于是计划 者在金属杆的限位点处 ，放置了相应的限位器，当金属杆向上移动到限位点，触发限位器 ，限位器就会通过电平变革 告诉电路板上的控制器：“啊啊，金属杆到顶啦！ ”控制器也会很默契地让电机克制 转动 。

　　把金属杆抽出来，更轻易 看到它是怎样 被利用 以开锁／关锁的。

　　整个智能锁的拆解就如以上所示。但具体 手机是怎样 与智能锁通讯 ，让其开锁的呢？

　　究竟 上，智能锁大概 是共享单车厂家，会为全部 的锁创建 数据库 ，让每一把锁都具备一个独特的蓝牙配对暗码 。当我们用微信扫一扫智能锁正面的二维码，即通过移动网络毗连 至厂家的服务器，获取蓝牙配对暗码 ，即可与智能锁举行 蓝牙配对 ，通讯 解锁啦。

　　一家人整整洁 齐来一张......

　　不外 师爷看了这个智能锁的拆解，还是 不外 瘾，能拆肯定也能造 ，这智能锁是咋造出来的呢？

　　智能锁咋造

　　在探究 共享单车上智能锁要怎样做出来前，应该先弄明白 ：共享单车是否非要智能锁不可？

　　车锁三代表

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

　　1.物联网性子 的智能锁(摩拜单车)

　　摩拜单车的车锁包罗 中心 控制单位 、GPS定位模块 、无线移动通讯 模块、机电锁车装置、电池 、动能发电模块、充电管理模块、车载加快 度计等，中心 控制单位 通过无线移动通讯 模块与背景 管理体系 举行 毗连 ，把从GPS模块获取的位置信息发送给背景 管理体系 ，背景 体系 标识乐成 后通过通讯 模块向中心 控制单位 发送解锁指令，吸取 到背景 发送的机电锁车装置开 、关锁的状态信息后开启机器 锁的控制插销开锁乐成 ，当用户利用 完成锁车时，会触发电子控制模块的锁车控制开关，然后中心 控制器通过无线移动通讯 模块关照 背景 管理体系 锁车，背景 确认乐成 后竣事 计费 。

　　着实 简单 一点明白 就是锁里有一个通讯 芯片和GPS定位芯片 ，然后插上一个SIM卡，通过后 台向车锁发送消息来解锁，然后通过车锁向背景 发送消息来确认位置和完成计费。

　　2. 纯工艺的机器 锁(OFO)

　　OFO这个锁就要简单 的多 ，纯工艺品，通过机器 原理控制，信托 有不少人撸过羊毛 ，但OFO的车锁也在不停 改良，从一开始的全部 人都可猜得出到如今 应该是难住了一大部分 人，OFO车锁就是一个锁芯 ，然后套上几个有缺口的环，当全部 缺口都和锁芯上的卡子对上后锁就开了，由于机器 特性的限定 ，以是 OFO车锁的暗码 是固定的，后其OFO在锁芯里加了个弹簧，估计也难倒了不少撸羊毛的群众，然后又改进了车锁的工艺 ，又把一大批群众难倒了，这倒是推进了机器 锁工艺的增长，也算为实体科技做了一点贡献。

　　3. 蓝牙转接技能 的智能锁(小鸣单车)

　　小鸣单车车锁采取 新一代蓝牙智能锁 ，由于 模块单一以是 其具有超低功耗的特点 。相对于摩拜单车它又借用了用户手机，用户安装APP后举行 车身二维友辨认 后定位用户们置，然后通过用户手机中的APP完成与背景 的交互 ，再由用户手机的蓝牙来完成与车锁的交互，完成开锁和闭锁功能。有一点要求就是用户的手机蓝牙得好用，不好 用的话也别怪锁开不了！

　　OFO和摩拜是浩繁 市场夺取 竞争者中对受瞩目标 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，单纯用机器 锁压低单车本钱 的做法在运营中缺点已经凸显。抱负 利用 机器 锁运营共享单车也在具体 的实践中渐渐 被证明 是不大概 的。共享单车上不设置智能锁，从用户体验层面到线下维护本钱 的层面都没有任何上风 。

　　OFO被大量用户诟病的一点就是单车没有GPS定位 ，用户找车非常 贫苦 ，为了办理 这个题目 OFO只能大量铺货，我在每个地方都有大量的车，如许 车是不难找了 ，但投放量的增长 无疑增长 了投放本钱 ；用户还车必要 自发 打乱暗码 盘，使得OFO有将近 3成的车被占位私有，一次开锁 ，终身利用 ；机器 锁为每辆编码单车下发的暗码 一样，用户记取 暗码 可跳开App解锁，一次开锁 ，百口 利用 ；平台根本不能监控车辆位置，单车的状态，车辆报废率极高 ，相应地，维护本钱 高得吓人。

　　反观摩拜单车的智能锁嵌入GPS和独立SIM卡，不但 方便用户取用 ，平台还大概 把用车需求量化，举行 动态匹配，最紧张 的是积聚 了短途大数据。在共享单车竞争的核心 点撤除 投放量外，最故意 义的就是用户短途大数据的信息网络 ，对铺货位置、数量 等运营有战略性的意义 。

　　以此来看，共享单车配备一把智能锁还是 非常须要 的。

　　下面我们进入正题，造一个搭载GSM+GPS功能的智能锁 ，有多难？

　　开锁方式

　　我们先搞清楚 智能锁的核心 题目 ：用户是怎么通过手机扫码开锁的，原理是什么？共享单车上的智能锁从上线之处到现今，开锁的方式已经履历 了三次优化。

　　短信解锁：

　　我们都体验过共享单车的开锁方式：用手机扫描车上的二维码 ，APP上出现解锁进度的读条，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卡的好坏 功能手机 ，10秒内的时间，GSM搜刮 网络时间没有这么短，更何况 在解锁的过程中 ，我们仅仅是用手机扫码，没有任何激活单车的操纵 ，以是 可以肯定锁是始终与网络保持长毗连 的，就是说这个手机始终是开机的状态 ，时候 要吸取 信号。

　　一开始以摩拜为代表的共享单车的开锁过程比如今 慢多了，每次开锁大概在6~10秒，但少少 开锁失败。缘故起因 着实 是最开始的共享单车 ，开锁并不是利用 GPRS流量来控制的，而是服务器通过给自行车发短信（对，就是手机短信） ，相应 然后开锁 。6至10秒的延时也正正是短信投递的时间。

　　短信开锁的方式有其上风 ：开锁比力 稳固 ，开锁不必要 通过GPRS/3G流量，比力 省电。省电黑白 常紧张 的 ，前期由于共享出行尚未遍及 ，而单车是必要 利用 者发电维持的（信托 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） ，假如 某辆车不停 没人骑，比及 它的电量耗尽变成 一辆“僵尸车 ”，一旦这种环境 多起来，线下维护的本钱 就非常高 。

　　GPRS开锁：

　　接下来共享单车开锁方式就直接由服务器通过GPRS/3G流量转达 指令开锁。不再担心电量的题目 ，这种变革 是可预见的，由于 骑车的人多起来了嘛！通过流量直接开锁，开锁速率 也大大提拔 ，从原来靠短信，等待 时间偶然 间 要30秒、1分钟（短信收发偶然 间 还不止这么久）变成 了3秒内开锁，照顾到很多 人的用户体验。但题目 随之而来：开锁时间 ，开锁乐成 率依靠 信号，在信号不强的地区 开锁也黑白 常 痛楚 的。

　　GPRS+蓝牙开锁：

　　如今 的智能锁采取 的开锁方式广泛 利用 的是流量+蓝牙辅助开锁，开锁不稳固 、开锁时间慢、耗电等全部 题目 得以一次性办理 。蓝牙辅助开锁 ，原理是利用 用户的手机蓝牙通过加密，与锁内的蓝牙配对后开锁。服务器只需用流量毗连 用户手机，再由手机蓝牙发送开锁指令到智能锁。如许 一来 ，开锁功耗大大低落 ，也不必要 依靠 锁中模块的信号强度，进步 稳固 性 。4G手机的流量速率 也包管 了开锁时间，这种流量蓝牙“二合一”的开锁方式可谓终极方法。

　　续航题目

　　共享单车一开始不被看好 ，很洪流 平 上是由于 其电池的续航题目 。

　　上面提到过，撤除 开锁，单车必要 和背景 云服务器创建 了TCP/IP长毗连 ，通过心跳包的情势 保持通讯 ，与服务器同步定位的信息 。显然，定位的题目 要用到锁内里 GPS模块（最傻的创业者都不会用基站这种方式定位） ，单单是及时 定位就必要 GSM+GPS的方式24小时不停止 去追踪单车，耗电不少啊。

　　这就涉及到锁的团体 功耗题目 了，共享单车上的智能锁一天要用多少电？我们只管 用最最省电的方式去盘算 。

　　我们从SparkFun上找了个GSM/GPS模块 ，通过它表现 的参数来预估 。这里先容 的参数为均匀 工作功耗为7mAh，加上四周 电路的功耗，预估10~12mAh根本 上就是锁最低的功耗了。

　　骑行时 ，及时 的路径追踪可以利用 用户的手机上传位置，单车内的GPS只负责跟踪单车，只必要 在一段时间内更新某个点（与跟踪美团外卖员位置雷同 ），这个更新时间可以长达30秒到1分钟。而车辆锁上后 ，背景 也可以控制延伸 心跳时间，10到15分钟才更新一次，如今 采取 的AGPS技能 也可以在2秒内锁定位置 ，工作时间不多 。以是 我们先把忽略GPS模块的功耗忽略，只盘算 GSM模块待机功耗。

　　如许 就有个更简单 的方法：我们可以追念 下当年诺基亚好坏 板砖功能机的期间 ，1020mAh的电池 ，在轻度利用 的环境 下（每天 发发短信雷同 智能锁开锁操纵 ），可以待机5天左右，算下来功耗大概在8~9mAh ，算上GPS模块和四周 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 ，天然 要思量 到我们要在上面放多大的电池才华 维持正常的工作？关于电池的题目 ，有几点必要 思量 到的：电池必须是可充电电池；单车的活动 性非常大，不能对一辆辆没电的单车举行 网络 和人工充电；受限于锁体的巨细 ，体形不能太大；电池的本钱 不能过高。

　　市面上最符合上面条件的电池大概就是INR18650电池 ，单节2500mAh，由于锁有巨细 的限定 ，一样平常 的锁体内放4节如许 的电池已经是极限了 ，就是10000mAh 。如许 的电量，显着 最多只能支持单车两个月的利用 ，意味着共享单车的运营者必须办理 另一个题目 ：怎样给单车充电？

　　最初的摩拜用的就是骑车发电的方式 ，在转动轮上加上花鼓来发电。以是 最开始型号的单车脚踏都特别 沉，很难骑。如今 行业里广泛 担当 的充电方式是太阳能充电，在车篮子上加装太阳能电池板 ，包管 电量的供应 。

　　太阳能电池板大多采取 的是PET和EVA质料 ，工作电压为6V，工作电流为1A ，转换服从 可到达 18%～24%。通过特别 的封装技能 制成标准 尺寸为长270mm、宽175mm 、厚2.2mm的太阳能电池板，如许 的太阳能电池板包管 单车的供电是不成题目 的。以是 ，我们在生存 中看到的带车筐的共享单车，可不但 是为了方便用户存放东西 ，更紧张 是源源不绝 地为单车供电 。

　　锁体本身

　　随着共享单车的遍及 ，很多 社会题目 也出现 出来了，信托 很多 人都看到过“小门生 乱砸乱开共享单车”“共享单车遭到粉碎 大面积失效”等消息 报道。共享单车被恶意粉碎 ，暴力粉碎 等缘故起因 有很多 ，在国情下商家对锁体的质料 的选取，锁的外形 、内部防盗防粉碎 的计划 就非常 紧张 。

　　锁体撤除 要选用质料 坚固 ，防水防盗的质料 外，还必要 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 。

　　尚有 就是开锁弹簧的老化题目 ，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上也表现 已经开锁 ，可总不见锁鞘弹开。细致 观察才明白 ，原来是开锁弹簧严峻 老化，锁是开了，但是弹簧没弹出 ，要我本身 手动把锁鞘拉出来，一不把稳 还以为这个车子坏了呢。

　　可见一台共享单车上的智能锁，锁体上必要 做的文章也不少 。要做共享单车智能锁采取 的需是外壳是铝合金质料 ，比平凡 的马蹄锁更轻、更牢固。颠末 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控制方便找车 ，这些都是开端 计划 开模的时间 就必要 思量 的事项。

　　云平台

　　假如 说智能锁是共享单车联网的核心 ，那么它背后用于管理运营的云平台则是共享单车的魂魄 。我们上面说到要从零开辟 一个智能锁必要 思量 到的种种贫苦 相比力 背后管理后端 、云平台的搭建都只不外 是小儿科 。

　　确实，一个智能锁从开模到供应链共同 到生产成品 对于小共享单车创业公司来说简直 是个题目 ，但在云云 细分的市场竞争的环境 下，也根本不必要 目标 在于运营共享单车的创业者去办理 。不信的话各位可以去百度、淘宝搜搜“共享单车锁 ”“智能马蹄锁”等关键词。这类锁早就有很多 智能硬件工厂生产出来，创业者或直接采购或与配套工厂相助 都可以很快拿到智能锁 。

　　题目 关键的核心 在于锁背后的云平台。毕竟 只有共享单车的真正本质是有效 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 和生产只是第一步，更紧张 的是其背后的后端服务器 、云平台。

　　记得共享单车在开始之初 ，有好几家品牌的服务器都曾经出现过宕机、频仍 解锁失败的征象 ，这也是背后云平台不能遭受 高并发量，及时 性不敷 这类的题目 引起的 。

　　根据艾瑞的《2017年中国共享单车行业研究陈诉 》 ，中国共享单车市场还远远未到达 饱和，信托 将来 仍有不少创业者进入市场。在创业之初更必要 思量 的应该是服务器、云平台的搭建题目 。假如 师爷是创业者，在预算有限 、单车急需尽快投入进入市场的环境 下 ，可以选择智能硬件商家提供完备 的共享单车方案，但绝对必要 优先思量 具有物联网配景 公司的共享单车方案，毕竟 有气力 搭建稳固 、高并发的后端云平台在市场中非常少 。

　　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 ，企鹅智库对于摩拜单车和 ofo 用户的观察 数据。可以看大，固然 比例最小，但对天下 已经上千万 两的共享单车，仍旧 有高出 6% 的用户通过共享单车骑行 5 千米以上。

　　那么我们可以假设 ，这一部分 人在骑行过程中，至少会拿脱手 机舆图 来举行 一次导航，那么按照比例来讲每天 就有上百万人在骑车时拿脱手 机举行 导航 ，以是 怎样 方便的为共享单车参加 一个辅助导航的功能，大概 是很有须要 的 。

　　一样平常 环境 一边骑车一边低头看手机不敷 安全，下面这个装备大概 有助于办理 这个题目 ：

　　这个叫 SmartHalo 的自行车导航仪有一个简单 的表现 屏 ，它只能表现 赤色 、绿色的灯光，除此之外不会有任何其他干扰信息。每当你利用 手机开始导航时，它会通过蓝牙将导航信号展示出来 ，非常简单 直观，让你扫一眼就知道该怎么走，也克制 了停在路边专长 机看路的贫苦 。

　　由于 SmartHalo 通过蓝牙毗连 在你的手机上 ，以是 它不但 可以举行 导航，还能在你骑行有电话大概 信息时举行 提示，方便你能第一时间知道有电话打进来，固然 ，这也只是通过灯光简单 提示你，并不会干扰你正常的骑行。

　　别的 ，除了导航和消息提示之外 ，SmartHalo 还能充当夜间行车的车灯，我不知道有多少人晚上骑车会途经 一些没有路灯而且还比力 惨淡 的蹊径 ，但这个功能无疑会增长 你骑车时的安全性 ，同时，SmartHalo 的防水防尘功能也很好，在极度 的气候 中 ，也能利用 ，可以说，给本身 的自行车安装一个也很不错 。

　　乱停乱放

　　看到在路边停着一大堆共享单车 ，造成拥堵，我想你肯定 也会头痛。要提及 共享单车管理方面，就不得不提日本了。

　　这个单车采取 体系 名叫 ECO-Cycle，是由日本一家叫 Giken 的公司负责计划 建立 的 。这张图很直观的表现 了它的特色。

　　这套体系 接入的自行车必要 在出厂前安装一个感应器 ，相称 于车子的「身份证」，用户在注册会员缴纳肯定 的费用之后就能利用 了，存车过程完全主动 化。

　　找到存车点 ，把车子放在凹槽中，自行车就会被主动 锁住 。

　　然后按一下门口的按钮，就不消 再管啦 ，车子会被直接放进地下车库。

　　取车时也很方便，在车库门前举行 身份确认，只需十几秒 ，自行车就从门口出来了。

　　相比在地面上紊乱 无章的停放，地下车库的整洁 有序是显而易见的 。而制作 如许 的地下车库体系 也并没有想象中那样复杂，通过利用 打桩机先形成圆柱形墙壁 ，然后挖掉圆柱内的泥土 ，接着将整套体系 设置好，然后制作 入口就能完成，由于在打桩时就采取 了抗震质料 作为停车场「围墙」 ，以是 终极 建成的地下停车场也能抗震。Giken 公司的地下汽车车库也是雷同 的计划 。

　　这套体系 建成之后统统 操纵 均为主动 化，以是 一方面大大提拔 了存车的服从 ，另一方面办理 了路边乱停乱放的题目 。实际 上 ，如许 一个直径 8.5m，深度 11.6m 的地下圆柱形车库，可以容纳 204 辆自行车。这套体系 也已经在三年前在日本采取 了 ，如今 日本至少有 16 个地区 43 个站点采取 了这套体系 。

　　Eco-Cyle 体系 存在两个题目 ，一是造价很贵，单个站点淹灭 约莫 150 亿日元 ，二是要在地下打洞，会有很多 困难，在日本 ，这项工程是由当局 和企业共同完成，在国内好像 难以实现。不外 ，以当下共享单车的「剧烈 竞争」势头来看，师爷倒真盼望 有谁能好好规范一下行业 ，让它在方便生存 的同时，不要成为新的负担 。

　　氛围 净化自行车

　　荷兰计划 师 Daan Roosaegaarde， 之前曾经在北京建了一座吸雾霾的塔近来 ，他又想到了新点子，还是 为了办理 雾霾，他假想 了一辆可以或许 举行 氛围 净化的自行车——Smog Free Bike。

　　这辆自行车假想 的工作原理和早前的氛围 净化塔雷同 ，通过在车前安装的一个简单 的氛围 吸取 装置，把四周 的污染物颗粒通过电荷吸附的情势 吸附于装置内，并打扫 奇怪 氛围 ，如许 ，当你在骑自行车时，车上的这套装备 能将氛围 中的污染物拦截下来。

　　只管 只是概念阶段 ，Daan Roosaegaarde 也并非说说而已，他说本身 的工作室设在荷兰以及北京，以是 他相识 环境 污染带来的危害 。而如今 ，中国越来越多的共享单车出现 ，也答应 以或许 通过这种方式去做一些改变，固然 他明白 「一座塔大概 几辆自行车不能办理 中国的氛围 污染，但这个想法至少会引发 各人 去创造一个更绿色环保的都会 。」

　　以是 ，造一个智能锁还远远不敷 ，让我们一积极 ，造一个“新世纪的共享单车 ”吧！

　　泉源 |百家号 ，创头条，极客公园

　　芯师爷独家整理