锁器的制作方法

本实用新型涉及一种可互锁/自锁一体式的锁器，装配于租赁单品上，可应用于公共设施租赁管理系统。

背景技术：

公共自行车为例，现有技术中，如图1所示，用户在归还公共自行车时，需要将自行车归还至车桩内，目前基本采取一车一桩的模式。由于车桩数量有限，当某一区域中所归还的公用自行车较多，超出车桩的数量时，则会造成自行车无法即时归还的情况。此时，需要工作人员通过锁链将未接入车桩内的自行车捆绑于树上或栏杆上，当不断地有新自行车停靠时，工作人员需要不断地将新到来的自行车接入锁链队列中，这一过程工作量巨大，难以维护管理，并且车桩的成本较高，难于维护修理。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术存在的上述问题，从而提供一种锁器，锁器安装于租赁系统内的租赁设施上，可实现高可靠性的串联式公共设施管理系统，租赁承载力强，自由流动调度和维护成本低。

本实用新型的技术解决方案是：一种锁器，装配于各个租赁设施上，包括锁器本体1、电源模块2和锁定机构4，所述锁器本体包括集成有处理器的主板17、触发器和锁孔11，所述锁定机构4包括锁链41、充电导线411和锁头42，所述锁链41一端连接于锁器本体1上，另一端连接锁头42，锁头42上设有锁头触点421，所述锁孔11周边设有锁体触点16，所述充电导线411连接于锁头触点421和锁体触点16之间，且所述充电导线411与电源模块2相连接，所述电源模块2和主板17上的处理器电连接，所述电源模块2与触发器电连接，且电源模块2和触发器之间设有一节点，该节点为第一检测点A，所述电源模块2与锁头42电连接，且电源模块2和锁头42之间设有一节点，该节点为第二检测点B，所述锁头触点421和锁体触点16之间包括两端点位置设有一节点，该节点第三检测点C，所述第一检测点A、第二检测点B和第三检测点C均与处理器电连接，使得处理器对三个检测点进行检测。

进一步地，上述锁器，其中：所述锁孔11内设有卡扣12，所述锁器锁头42插入自身锁器本体1的锁孔时，所述卡扣12锁定锁头42，触发所述触发器，且，所述锁头触点421和锁体触点16相导通，锁器呈自锁状态。

进一步地，上述锁器，其中：所述锁头42插入其它租赁设施上锁器本体1的锁孔11内，被插入的锁孔11其内部的卡扣12锁定与之相连的锁头42，触发所述触发器，且，相互连接的锁头42和锁孔11之间，锁头42的锁头触点421和锁孔11周边的锁体触点16相导通，两个锁器呈互锁状态。

进一步地，上述锁器，其中：所述锁器本体1内设有卡接件14和施力装置15，所述卡扣12和卡接件14枢接于锁器本体1内，且所述卡扣12和卡接件14的枢轴上均设有弹性装置，给予二者转动的弹力，所述卡接件14的其中一端与所述卡扣12相抵触，所述卡接件14的另一端与施力装置15相连接，所述卡扣12上设有第一卡接口122和第二卡接口123，所述锁器呈自锁或互锁状态时，所述卡接件14上与卡扣12相抵触的那一端卡接于所述第一卡接口122内；所述锁器呈解锁状态时，施力装置15带动卡接件14转动，使得卡接件14与卡扣12相抵触的那一端卡接于所述第二卡接口123内，所述卡扣12在弹性装置作用下转动，使得所述卡扣12与锁头42分离，并且所述卡扣12与所述触发器分离。

本实用新型的有益效果主要体现在：本实用新型应用于串联式公共设施租赁系统的锁器安装于租赁系统中的租赁单体上，尤其适用于公共自行车租赁系统、公共电瓶车租赁系统、景区代步车租赁系统中。以公共自行车为例，站点内各个自行车串联互锁，用户归还自行车时，所归还的自行车可直接锁于上一级自行车上，不再需要将自行车锁于车桩上，有效解决了现有一车一桩公共自行车的潮汐现象所带来的问题，站点所有车辆都可以租赁，还车不受车桩的限制，该技术使租还车率达到100%，可节约场地，减少建设资金，减少了维护工作量，解决了单车防盗的难题，此外，本实用新型可采用分组方法，避免了串联队列出现故障影响客户租还车的问题，大幅提高了租赁系统的可靠性和实用性。

附图说明

图1是现有技术中公共自行车租赁系统的示意图；

图2是锁器的结构示意图；

图3是锁器的内部结构示意图；

图4是锁器内部上锁时的结构示意图；

图5是卡扣的结构示意图；

图6是锁器接入租赁队列中的电路图；

图7是锁器自锁时的电路图；

图8是采用本实用新型锁器的公共自行车租赁系统的示意图；

图9是采用本实用新型锁器的公共自行车与站点端的连接示意图；

图10是锁器及车载端各模块的连接示意图；

图11是充电回路电路连接示意图；

图12为发生故障时在队列中跳转租车示意图。

图中，各附图标记的含义为：1—锁器本体，11—锁孔，12—卡扣，121—卡槽，122—第一卡接口，123—第二卡接口，124—转轴孔，13—微动开关，14—卡接件，15—施力装置，16—锁体触点，17—主板，2—电源模块，21—上拉电阻，3—人机界面，4—锁定机构，41—锁链，411—充电导线，42—锁头，421—锁头触点，422—锁片，5—站点端，6—后台服务器，7—手机客户端7，8—自行车，A—第一检测点，B—第二检测点，C—第三检测点。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详述，以使本实用新型技术方案更易于理解和掌握。

如图2和图3所示，本实用新型锁器，装配于单个租赁设施上，包括锁器本体1、电源模块2、锁定机构4，锁器本体1上设有锁孔11，锁器本体1内包括集成有处理器的主板17、微动开关13和卡扣12，主板17为以处理芯片（STM8）为核心的主控制电路板，用于分析处理车载端的所有数据，并发出相应执行命令，电源模块2优选为蓄电池，锁定机构4包括锁链41、充电导线411和锁头42，锁链41一端连接于锁器本体1上，另一端连接锁头42，锁头42上设有对应正负极充电导线411的锁头触点421，锁孔11周边设有对应正负极充电导线411的锁体触点16，充电导线411的正极线连接于正极锁头触点421和正极锁体触点16之间，充电导线411的负极线连接于负极锁头触点421和负极锁体触点16之间，所述充电导线411与电源模块2相连接，用于给电源模块2充电，所述电源模块2和主板17上的处理器电连接，用于给处理器供电，如图6和图7所示，电源模块2与微动开关13的常闭点通过导线相连接，且电源模块2与微动开关13之间设有上拉电阻21，上拉电阻21和微动开关13之间任意一点设有第一检测点A，电源模块2与锁头42上的锁片422通过导线相连接，且电源模块2与锁片422之间设有上拉电阻21，上拉电阻21和锁片之间设有第二检测点B，正极锁头触点421和正极锁体触点16之间设有第三检测点C，所述第一检测点A、第二检测点B和第三检测点C均与处理器的I/O口通过导线相连接，处理器对上述三个检测点的电平进行实时检测，从而确定公共设施所处状态。微动开关13常开点、充电导线负极和主板17共地。锁头42插入自身锁器本体1的锁孔时，卡扣12锁定锁头42，为自锁状态；锁头42插入其它租赁设施上锁器本体1的锁孔11内，卡扣12锁定锁头42，为互锁状态；所述自锁状态和互锁状态时，呈锁定状态的锁头42其锁头触点421和被插入锁孔11周边的锁体触点16相连通，且微动开关13被触发，使得微动开关13闭合。特别地，所述微动开关13还可由其它传感器代替，只要能替代微动开关的触发器均适用。

实施例1

如图3、图4和图5所示，锁器本体1还包括卡接件14和施力装置15，施力装置15与处理器电连接，施力装置15优选为电磁铁或气缸。卡扣12安装于锁孔11内，且卡扣12为导体。卡扣12上设有卡槽121、第一卡接口122、第二卡接口123和转轴孔124，锁器本体1内设有转轴，转轴孔124套接于转轴外周，且卡扣12通过扭簧与转轴相连接，锁头42上设有用于锁止的方形锁片422，所述卡扣12的卡槽121和所述锁片422相配合，使得锁头42和卡扣12实现锁定或解锁。卡接件14上也设有转轴孔，锁器本体1内设有转轴，卡接件14的转轴孔套接于转轴外周，且卡接件14通过扭簧于转轴相连接，所述卡接件14的一端可卡接于卡扣12的第一卡接口122或第二卡接口123内。卡接件14另一端与施力装置15相连接。

如图3所示，锁头42上设有用于锁止的锁片422，锁片422为导体，两根充电导线411和锁链41一体化设计，两根充电导线411埋入锁链41中，锁链41用于提供机械强度，充电导线411用于形成充电回路，锁头42位于充电导线411及锁链41的共同尾端。自然状态下，卡扣12在其自身扭簧的作用下与微动开关13分离，此时，卡接件14卡于卡扣12的第二卡接口123内。如图4所示，当锁头42的锁片422插入锁孔11中时，推动卡扣12转动，使得锁片422卡接于卡扣12的卡槽121内，卡扣12转动触发微动开关13使得微动开关13闭合，此时，卡接件14卡接于卡扣12的第一卡口122内。当需要解锁时，处理器控制施力装置15动作，施力装置上拉卡接件14，从而卡扣12在其自身扭簧弹性作用下复位，使得锁片422与卡槽121分离，并且卡扣12与微动开关13分离，而后施力装置15停止施力，卡接件14在其自身扭簧弹性作用下复位，卡接于卡扣12的第一卡接扣122内。

这里需要说明的事，上述方案仅为优选方案，只要保证锁头42锁定于锁孔11内时，可触发微动开关13闭合，锁头42至微动开关13形成一条导通的电路即可。

实施例2

基于上述实施例1，本实用新型所述的锁器装配于租赁设施上，归还时，首台租赁设施锁接于站点端，即将锁器的锁孔11与站点端的锁头42锁定连接，之后归还的租赁设施，即将所归还租赁设施的锁器上的锁孔11与前一级锁器的锁头42锁定连接，使得归还的租赁设施串联。因此，租用租赁设施时，只能租用租赁设施队列中末端的租赁设施，相应地，归还租赁设施时，必须将租赁设施归还至租赁设施队列的末端。站点端的锁头与上述锁器中的锁头42机构一致，内含充电导线411，且站点端具有充电功能。

通过锁器机械件动作带动微动开关133闭合，通过对处理器编程，配合主控电路的软硬件控制处理器的I/O口对第一检测点A、第二检测点B和第三检测点C的电平进行实时检测和状态判定，可实现对租赁设施所处状态判断，租赁设施包括多种状态，如归还队列末端、队列中、出租状态、自锁、故障和异常上锁状态，并将此结果交由处理器做进一步处理。

初始状态中，微动开关13断开，且充电导线411未接通充电回路，此时第一检测点A和第二检测点B点都是通过一个10kΩ上拉电阻21连电源，均为高电平，锁头42没有插入锁孔11，没有充电电压，第三检测点C为低电平。

如图6所示，当租赁设施位于队列的末端时，锁头42中的锁片422插入锁孔11并锁定时，微动开关13闭合，微动触点被接通，锁器自身的电源模块2经微动开关13至共地端形成一条完整的回路，则第一检测点A为低电平，并且前一级锁器上锁头42上的锁头触点421或者站点端锁头42上的锁头触点421与锁器自身锁孔11周边的锁体触点16相连通，使得锁器自身的充电导线411接入了充电回路，则第三检测点C为高电平；而锁器自身的锁头42并没有插入锁孔11，并未形成完整的回路，则第二检测点B为高电平。综上所述，当处理器检测到第一检测点A为低电平，且第二检测点B为高电平，且第三检测点C为高电平时，即可判断租赁设施处于末端状态，处理器标识租赁设施已归还，且可租状态。

如图6所示，当租赁设施处于租赁队列中时，锁器自身的锁孔11与上一级锁头42锁定连接，锁器自身的锁头42与下一级锁器的锁孔11锁定连接，此时第一检测点A为低电平，且第二检测点B为低电平，且第三检测点为高。因此，当处理器检测到此时第一检测点A为低电平，且第二检测点B为低电平，且第三检测点C为高电平，则说明租赁设施处于队列中而非队列末端，处理器标识该租赁设施为已归还，且不可租状态。

如图7所示，当租赁设施处于出租状态时，锁器自身锁孔11内没有上一级锁头42插入，因此锁器自身的充电导线411并未接入充电电路，则第三检测点C为低电平，因此，只要处理器检测到第三检测点C为低点平时，则标识该租赁设施为已租状态。

如图7所示，当用户已租用租赁设施，可将租赁设施的锁头42插入自身锁孔11内，防止租赁设施丢失，此时，锁器自身的锁头42锁入锁器自身的锁孔11内时，微动开关13闭合，锁器自身电源模块2经锁片422、微动开关至共地端，形成一条完整的回路，同时，锁器自身的电源模块2经微动开关13至共地端形成一条完整的回路，则第一检测点A和第二检测点B同时跳变为低电平，因此，处理器检测到第一检测点A和第二检测点B位同时跳变为低电平，第三检测点C为低电平时，处理器判定为已租且自锁状态。反之，若用户并未将锁器自身的锁头42锁入锁器自身的锁孔内时，第一检测点A和第二检测点B均为高电平，因此，处理器检测到第一检测点A为高电平，第二检测点B为高电平，第三检测点C为低电平时，处理器判定为已租且非自锁状态。

当租赁设施在已租状态下异常上锁，而把两个或几个租赁设施互锁在一起的状态，以下状态均有可能：租赁设施处于中间位置，此时，租赁设施的锁孔11与其它租赁设施的锁头42锁定连接，租赁设施自身的锁头42与其它租赁设施的锁孔11锁定连接，此时租赁设施的微动开关13闭合，但是没有充电回路，第一检测点A为低电平，第二检测点B为低电平，且第一检测点A和第二检测点B非同时跳变为低点平，第三检测点C为低电平；租赁设施在互锁队列一边，自身锁头悬空，根据上位类推可得，第一检测点A为低电平、第二检测点B为高电平、第三检测点C为低电平，租赁设施在互锁队列另一边，自身锁孔11没有锁头插入，根据上位类推可得，第一检测点A为高电平、第二检测点B为低电平、第三检测点C为低电平，上述三种情况，处理器均标识为异常上锁，依旧属于已租状态。

当处理器检测到第三检测点C为高电平且第一检测点A为高点平时，则该租赁设施处于故障状态，在修复之前无法被标识为已租状态。

实施例3

基于上述实施例2，本实用新型锁器可应用于公共自行车租赁系统、公共电瓶车租赁系统、景区代步车租赁系统等公共设施租赁系统，以下以公共自行车租赁系统为例。

如图8和图9所示，公共自行车租赁系统包括站点端5、车载端8、后台服务器6和手机端7，车载端8包括自行车和本实用新型所述的串联式公共设施租赁系统的锁器，锁器可装配于自行车坐垫下方。用户可通过刷卡或手机APP软件任意一种都可实现租用和归还自行车。

如图10所示，锁器还包括交互界面3和通信定位模块，交互界面3和通信定位模块10均与处理器电连接。该处理器优选为锁器内的处理器，当然也可在自行车上另设一处理器，将交互界面和通信定位模块与自行车上的处理器电连接，并保证自行车上的处理器和锁器内的处理器可以发生通信。交互界面3用于接收用户的操作指令或向用户反馈信息。通信定位模块优选为GSM+GPRS+GPS通信定位模块，用于将处理器发出的数据发送至后台服务器6或将后台服务器6下发的数据传送至处理器；处理器接受到后台服务器6定位和行车轨迹追踪命令以后，处理器向通信定位模块读取定位信息，然后发送至后台服务器6。交互界面包括刷卡模块、OLED显示屏、语音模块和二维码贴纸，刷卡模块用于读取用户IC卡，并把读到的数据交由处理器作进一步处理。OLED显示屏用于接受处理器所发租赁信息，将所需内容显示在屏幕上，便于用户观察卡内余额，本次扣费，租还车状态等信息。语音模块用于接受处理器发出的数据，用语音提示租还车的每个步骤，便于用户准确无误完成租还车。二维码贴纸用于每辆车都有唯一的编码，在每辆车上贴有二维码贴图，该二维码和该车编码有一一对应关系，用二维码表示该车身份，用户手机扫二维码，即向后台服务器6发出租用该车信息。以上技术均为现有技术，各个模块的工作原理和结构不做过多描述。

如图9和图11所示，站点端5包括充电桩和锁定机构4，锁定机构包括锁链41、充电导线411和锁头42，锁头42上设有锁头触点421和锁片422，锁链41一端连接于充电桩上，另一端连接锁头42，充电导线411连接于充电桩的电源输出口和锁头触点421之间。当有车辆归还至站点端5时，站点端5的锁头42上的锁头触点421与归还车辆锁器上的锁体触点16相接通，从而对该车辆内的电源模块2进行充电。以此类推，当有新的车辆归还接入后，前一级车的锁头42的锁头触点421与新归还车辆的锁体触点16相连通，归还车辆的充电导线411直接接入充电桩的充电回路中，从而通过该辆车上的充电导线411对自身电源模块2进行充电。

站点端5的位置信息判断：站点端5的位置信息是由该站点的地理经纬度确定的，建站时把该站点经纬度输入后台服务器6，确定该站点周边50米范围内都属于该站点车辆。车辆采用基站和GPS双重定位，车辆还车时，上报信息中把定位信息一并发送给后台服务器6。

后台服务器6由通信服务器和数据服务器组成，用于接受车载端发出的信息和命令以及向车载端发送信息和命令，储存并处理所有用户账号、站点和车辆的信息，核对用户账号的租还状态和账户余额。手机端7即为用户手机，用户可下载手机APP软件，通过手机APP软件租用或归还自行车。

1、系统启动时，进行车载初始化：

车载端检测自身自行车所处状态，清处已租标志，读取自身处理器的IMEI号为本机ID号，上传后台服务器6，并在OLED中显示ID号。

2、用户租车流程：

用户需要租用自行车时，只能租用队列中末端的自行车，队列内的自行车用户无法租用。

2.1、用户通过IC卡租车：用户通过对刷卡模块进行刷卡动作后，刷卡模块读取用户卡的信息，并给处理器传递信号，处理器接受到用户租用请求后检测本车所处的状态，若该车辆不是位于该组队列末端，则通过语音模块提示用户改选租用末端的车；

如果是末端的一辆，则把读到的用户卡信息通过通信定位模块发送到后台服务器6，由后台服务器负责核对用户信息，如卡内是否欠费、是否足额等，然后给锁器内处理器反馈是否可以租车，如果可以租车，记录用户卡号，处理器通过控制施力装置15进行解锁，并将解锁状态反馈给后台服务器则该车退出队列，租车成功，该自行车被标识为出租状态；反之提示租车不成功。

2.2、用户通过手机客户端7租车：用户通过手机客户端7内的APP软件进行租车，用户手机登录APP软件，扫描车身二维码或输入二维码编号，处理器接受到用户租用请求后检测本车所处的状态，若该车辆不是位于该组队列末端，则通过语音模块提示用户改选租用末端的车；

如果是末端车辆，手机客户端7上报后台服务器6，服务中心进行信息核对，若信息无误，服务中心给锁器内处理器反馈，处理器通过控制施力装置15进行解锁，租车成功，该自行车被标识为出租状态；反之提示租车不成功。

3、用户临时开闭锁流程：

租车后，用户离开了站点端5，当用户需要临时停靠上锁时，只需将锁链41绕过路边固定物，如电线杆，栏杆等，而后将锁头42插入自身锁器的锁孔中，或者将锁链41绕过自行车轮子，而后将锁头插入自身锁器中，即可实现自锁。该自行车依旧被标识为出租状态，其他人无法开锁。

3.1、用户通过刷卡模块进行解锁：在租车期间，用户临时上锁后需要解锁时，刷卡，随后刷卡模块读取卡上信息并交由本车的锁器子系统处理，处理模块8核对卡片信息无误后，发出解锁命令。对信息不符的卡，通过交互界面3发出警告，不予解锁。

3.2、用户通过手机客户端7进行解锁：在租车期间，通过手机内APP软件，一键临时解锁，手机把临时解锁需求发送给后台服务器6，后台服务器6把解锁命令发送给该临时上锁车辆，车载收到命令进行解锁，解锁过程参照上述内容，这里不再赘述。

4、用户还车流程：

用户还车时，若是站点端5没有归还车辆，即将所要还车车辆锁器上的锁孔11与站点端5的锁头42锁定连接；若站点端5已有归还车辆，即将所要还车车辆锁器上的锁孔11与前一级车辆上锁器的锁头42锁定连接。正常还车情况：车载处于已租状态，第一检测点A为低电位平且第三检测点C为高电平，表示已经把车还上。第一检测点A和第三检测点C检测到其中之一，在1S之内检测到另外一个信号都属于正常还车，其他都属于异常上锁情况。如实施例2中，自行车不在站点端归还，而把两辆或几辆自行车互锁在一起的状态，则依旧标识为出租状态。

4.1、用户通过刷卡模块进行还车：用户归还租用车辆并刷卡后，处理器检测本车所处状态，若本车处于归还队列末端，入网登记向后台服务器6发送信息，同时上报定位信息，处理器从后台服务器6取得扣费信息，通过OLED提示还车成功并显示余额，清除已租标志位。

4.2、用户通过手机客户端7进行还车：用户归还租用并通过手机APP软件上报信息，处理器检测本车所处状态，若本车处于站点端末端，处理器向后台服务器6发送信息，同时上报定位信息，处理器从后台服务器6取得扣费信息，通过手机APP软件或OLED提示还车成功并显示余额，清除已租标志位。

5、用户租车失败：

如图12所示，通常，锁器载解锁后应该自行退出，解锁后会立即脱离。当出现租车时车辆故障不能解锁时，处理器向后台服务器上传报警信息，工作人员可以手动向站点发送命令，由后台服务器6根据归还队列中各辆自行车自身的IMEI号，确定与该台故障车相邻的第一和第二辆车，并将两辆车解锁，用户即可租用故障车所相邻的第二辆车，无需等待维护人员到现场。由于每辆自行车是一个独立系统，不会出现整串车无法租用的情况，只有相邻的一辆车因为需要和故障车锁在一起而无法使用，故障影响很小。

6、异常上锁：

用户在成功租用自行车后，将两辆或几辆自行车互锁在一起，使得自行车处于异常上锁状态，仍处于出租状态，并持续计费。此时，锁孔11被插入的锁器中，处理器检测到车辆处于异常上锁状态后，锁孔11被插入的该辆自行车的处理器控制施力装置15动作，进行解锁。或者可由锁孔11被插入的自行车的所属用户通过刷卡或手机客户端7控制解锁。

通过以上描述可以看出，本实用新型所述的锁器安装于租赁系统中的租赁单体上，尤其适用于公共自行车租赁系统、公共电瓶车租赁系统、景区代步车租赁系统中。以公共自行车为例，站点内各个自行车串联互锁，用户归还自行车时，所归还的自行车可直接锁于上一级自行车上，不再需要将自行车锁于车桩上，有效解决了现有一车一桩公共自行车的潮汐现象所带来的问题，站点所有车辆都可以租赁，还车不受车桩的限制，该技术使租还车率达到100%，可节约场地，减少建设资金，减少了维护工作量，解决了单车防盗的难题，此外，本实用新型可采用分组方法，避免了串联队列出现故障影响客户租还车的问题，大幅提高了租赁系统的可靠性和实用性。

当然，以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。