共享自行车系统及在该系统中确定共享自行车车况的方法与流程

本发明涉及共享自行车系统信息服务领域，特别涉及以系统服务器为核心的共享自行车系统，以及在该系统中通过对各种用户数据的信息检索和计算确定指定共享自行车车况的方法。
背景技术：
：随着我国经济社会的高速发展和人们生活水平的不断提高，我国的城市化比例快速提高，城市化所面临的问题之一就是城市交通拥堵等问题。为了能有效缓解或避免这些问题，许多城市的管理部门相应地制定和出台了多种办法和/或解决方案，例如，控制机动车的数量，机动车尾号限行，提高机动车尾气排放标准，鼓励人们购买电动汽车，大力发展地铁、公交等公共交通设施以引导人们绿色出行，等等。在所有这些措施中，公共交通无疑是最环保最应得到提倡的交通方式。然而，公共交通受路网和线路设施的限制，不可能对整个城市范围做全方位无死角地覆盖，因此如何解决公共交通与出行目的地之间“最后一公里”问题非常重要。选择自行车作为“最后一公里”的交通工具较为可行的一种方案。在我国，长期以来自行车一直都作为人们在同城内短距离出行的主要代步交通工具，近年来许多城市管理部门及公司开始在城市中繁华地段投放公共共享自行车以方便居民出行。共享自行车是指企业在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供自行车共享服务，是一种分时租赁模式。共享自行车就其实质是一种新型的交通工具租赁业务自行车租赁业务，其主要载体为自行车。目前市场上常见的共享自行车分为两种类型：有桩和无桩。有桩自行车是指所有的自行车和用户都需要一套硬件设备进行统一管理。比如停车的停车桩、用来支付刷卡设备、繁琐的认证注册流程等。在cn102509447a、cn102855529a中公开了有桩共享自行车系统。无桩自行车是指，所有的注册认证都随时随地在线上操作，用车还车也没有必要到特定的区域，而且不需要额外的设备，支付也在线上操作。在cn206312209u中公开了一种无桩共享自行车系统。无论有桩还是无桩，作为一种共享服务的载体，共享自行车是能否向用户提供可靠服务的关键因素，因此保障共享自行车车况良好是运营者所面临的重大问题。在cn102509447a、cn102855529a中公开了利用有桩自行车的固定还车管理装置接收用户对自行车状况评价反馈的解决方案。在现有技术中，也存在无桩自行车在取车时发现车辆无法使用的情况下，通过手机等移动客户端上安装的共享自行车软件向运营者反馈车况的方法。运营者根据用户的反馈，一方面将故障车辆锁定避免再次被用户租用，另一方面，则根据反馈的故障车辆的位置信息(对应无桩类型可能来自gps定位信息，对于有桩类型则可能来自停车装置)派出巡检人员进行现场维修或者将车辆回收到后方维修厂进行维护。相比于单纯依靠运营者派出巡检人员无目的地搜索故障车辆的方式，上述检测共享自行车故障的方法有了很大进步，但是仍然不能解决以下两个技术问题：(1)无法识别用户误报的问题。无论是用户恶意误报还是因操作不当误报，共享自行车系统均不加区分接受反馈结果，并据此将车辆锁定停止租用或者指示巡检人员维修或者回收车辆。(2)只能发现车辆严重损害已经无法骑行的共享自行车，不能发现虽然仍勉强可用，但是车辆状况已经非常差，存在潜在故障乃至事故隐患的车辆。技术实现要素：本发明提出了一种共享自行车系统及在该系统中确定共享自行车车况的方法，能够避免因用户误报造成的共享对自行车车况的误判，并且能够发现虽然尚能使用，但是车况已经较差，开始影响正常使用的共享自行车。根据本发明的一种共享自行车系统包括：多辆自行车，每一自行车包括电子密码锁、gps定位模块、存储模块和无线通信模块，gps定位模块用于获取自行车实时gps定位信息及时间信息，存储模块用于至少存储骑行信息，无线通信模块用于在租用结束时将存储模块存储的上述信息传送到移动客户端；移动客户端，用于在租用自行车时通过车辆id获取自行车电子密码锁的开锁密码，在租用结束时从自行车无线通信模块接收其传送来的存储模块中存储的骑行信息，并将所述骑行信息、车辆id、用户id和对所租用自行车车况的评价通过通信链路发送到系统服务器；系统服务器，包括：处理器；用户数据库，用于存储用户id，车辆id和骑行信息以及对自行车车况的评价；天气数据库，用于存储运营共享自行车服务地区当前及过去给定时间段内的天气数据；其中，所述骑行信息至少包括自行车租用起始时间及gps定位位置信息、自行车租用结束时间及gps定位位置信息，以及租用期间周期性更新的gps定位位置信息，所述自行车车况的评价等级为“骑行困难”和“骑行顺畅”。在本发明的共享自行车系统中确定共享自行车车况的方法包括：步骤1：选择车辆id，由处理器从用户数据库读取当前时刻之前t1时间段内给定车辆id的所有自行车车况评价数据、骑行信息、用户id的记录，生成数据集合da；步骤2：在数据集合da中，根据骑行信息中的gps定位位置信息确定骑行距离，并将数据集合da中骑行距离超过预先定义的有效距离l的自行车车况评价数据、用户id和骑行信息的记录筛选出来，生成数据集合ds；步骤3：统计数据集合ds中的自行车车况评价数据和骑行信息记录数量，若记录数量超过阈值th1，则统计自行车车况评价数据为“骑行困难”的记录数量的比例是否超过阈值th2，若不超过th2则返回步骤1，读取下一车辆id的相关车况评价数据和骑行信息，否则将数据集合ds中自行车车况评价数据为“骑行困难”的记录筛选出来，生成包含n条记录的数据集合dn，并执行步骤4-1，其中n＞1为整数；步骤4-1：选择对数据集合dn中的一条记录，根据骑行信息中的gps定位位置信息确定该记录对应的平均骑行速度vc，并从用户数据库读取该记录所对应的用户id的全部骑行信息及相应的自行车车况评价数据，选择其中自行车车况评价数据为“骑行顺畅”并且骑行距离超过预先定义的阈值距离lt的的记录，生成包含m条记录的数据集合ca，其中m>1为整数；步骤42：在数据集合ca中，根据m条记录的骑行信息中的gps定位位置信息，分别计算m个平均骑行速度vi，1≤i≤m，再计算用户总体平均速度vh＝∑vi/m，以及m个平均骑行速度vi的标准差σ；步骤4-3：如果vc≤vh-2σ，则判断数据集合dn中的当前记录为有效记录，并对有效记录的数量k增加计数；步骤4-4：如果数据集合dn中仍有未计算的记录，则返回步骤4-1，否则执行步骤5：步骤5：如果数据集合dn中有效记录的数量k与数据集合dn中的记录数量n的比值k/n大于阈值th3，则判断当前车辆id对应的自行车车况为“骑行困难”，否则判断当前车辆id对应的自行车车况为“骑行顺畅”。附图说明为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明的共享自行车系统的框图；图2是根据本发明实施例，在共享自行车系统中确定共享自行车车况的方法的流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本发明进一步的详细描述，本发明优点在于对无桩公共自行车的使用数据进行分析，提早发现可能车辆存在的故障隐患，提高车辆使用的方便性和安全性。图1示出了实施本发明方法的共享自行车系统的架构。图1所示的共享自行车系统具有系统服务器101，服务器101包括处理器(cpu)、存储器、用户数据库、天气数据库，以及地形数据库。处理器是服务器的运算执行部件，存储器是易失性存储器，用于临时存储处理器运算的过程和结果。用户数据库用于存储共享自行车系统的用户id，共享自行车系统所提供的供租用的所有自行车的车辆id，以及当用户租用共享自行车时产生的骑行信息。用户数据库还包括用户租用结束后对自行车车况的评价数据。天气数据库，用于存储运营共享自行车服务地区当前及过去给定时间段内的天气数据。在图1中虽然没有示出，但是本领域技术人员能够理解，系统服务器101能够通过网络与其他的系统相连。例如，当天气数据库需要更新时，系统服务器101能够通过网络从天气数据提供商的服务器或者其他数据源获取天气数据。地形数据库存储运营共享自行车服务地区的地形数据，所述地形数据可以从地理信息系统服务商处获取。地形数据与一般地图数据的区别在于其包含地面地形的海拔高度信息。共享自行车系统100中还包括多辆共享自行车102-1到102-n。每一自行车包括电子密码锁、gps定位模块、存储模块和无线通信模块。每一自行车具有唯一的车辆id。电子密码锁可通过输入密码解锁。电子密码锁有多种形式，属于现有技术，在这里不再详述。gps定位模块用于获取共享自行车实时gps地理位置信息及对应的时间信息，所述信息来自于gps卫星。存储模块(存储器)用于至少存储骑行信息。骑行信息是共享自行车用户成功租用自行车之后产生的信息，至少包括自行车租用起始时间及起始的gps定位位置信息、自行车租用结束时间及结束的gps定位位置信息。在整个租用期内，周期性更新的gps定位位置信息也被记录在所述存储模块中。由此可见，骑行信息能够较为准确地描述用户租借和使用共享自行车整个过程的状况。例如，根据起始位置信息、终止位置信息以及在此期间周期性获取的gps位置信息，能够获取用户的骑行轨迹。除此之外，根据gps信息还可以获得共享自行车的实时速度和平均速度。例如，用户在距离为l1的a、b两点之间租用自行车所用时间为t1，但是通过分析用户骑行信息，将用户轨迹中处于静止状态的时段去除，可获得其处于运动状态的时间为t2，则此次用户用车时的平均速度为l1/t2。通信单元是无线通信模块，用于在租用结束时将存储模块存储的上述信息传送到移动客户端。通信单元不但可与移动终端通信以交换数据，也可以和系统服务器通信。在所述共享自行车系统中，用户通过例如手机的移动客户端来实现对自行车的租用和归还。当需要租用时，用户操作移动客户端上的应用程序，通过输入待租用自行车的车辆id来获取自行车电子密码锁的开锁密码。可通过扫描二维码或者手工输入车辆id的方式向系统服务器提交车辆id以获取相应的密码。在租用结束时，用户关闭电子密码锁之后，电子密码锁产生触发信号，自行车的通信单元将存储模块中存储的骑行信息传送到用户的移动终端。之后在移动终端的用户界面中，显示提示用户租用结束，车辆成功归还的信息，并提示用户对此次骑行中所使用的自行车的车况做出评价。所述自行车车况的评价等级至少包括“骑行困难”和“骑行顺畅”两种。评价结束后，移动终端将所述骑行信息、车辆id、用户id和对所租用自行车车况的评价通过通信链路发送到系统服务器，并由系统服务器存储在用户数据库中。移动终端发送给系统服务器的数据可以采用如表1所示的数据格式。表1移动终端发送数据格式用户id车辆id骑行信息车况评价表2用户数据库数据用户id车辆id骑行信息车况评价uid00001bid00001骑行信息1骑行困难uid00001bid00002骑行信息2骑行困难uid00001bid00003骑行信息3骑行顺畅…………uid50001bid01003骑行信息z骑行顺畅表2则示出了用户数据库中保存的信息记录的形式。在用户数据库中，以记录的形式记载了各次骑行的有关数据。本领域技术人员应该知道，尽管表1和表2中把“骑行信息”显示为一个字段，但是实际上为了便于将数据以格式化形式存储，骑行信息可以被进一步划分为多个字段，例如将起始时间、终止时间，起始位置、终止位置，周期性采集的位置信息和时间分别存入独立的字段，以便于用计算机处理骑行信息。在图1中带箭头的虚线代表了系统中各部分之间的无线通信通道。仅当需要交互数据时才建立这些通信通道，因此移动终端与自行车之间的通信通道并不是固定的，例如移动终端103-1可能和系统内任意的自行车建立通信通道。此外，图1中只示出了一个系统服务器，但是为了保障系统的性能，也可以设置多个服务器，并且这些服务器在地理上可能是彼此远离的。例如，每个服务器可以负责处理不同区域内的共享自行车租赁服务请求。然而从系统架构来看，多个服务器共同发挥的作用与独立的一台服务器是相同的。下面结合图2描述在图1所示的共享自行车系统中确定指定自行车的车况的方法。在步骤202，选择车辆id，这里假定车辆id为bid00001。由处理器从用户数据库读取当前时刻之前t1时间段内给定车辆id的所有自行车车况评价数据、骑行信息、用户id的记录，生成数据集合da。车辆id可以任意选择，也可以由系统管理员确定对系统内的所有车辆id进行轮询。所述t1由系统确定。例如，共享自行车系统中还可以保存每一自行车投入使用的时间，则t1可以为该车辆投入使用的全部时间。或者t1也可以小于车辆投入使用的时间，例如车辆投入使用的时间为1年，t1可以为6个月。对于投入使用时间小于6个月的车辆则读取全部记录。在步骤204，在数据集合da中，根据骑行信息中的gps定位位置信息确定骑行距离，并将数据集合da中骑行距离超过预先定义的有效距离l的自行车车况评价数据、用户id和骑行信息的记录筛选出来，生成数据集合ds。设置有效距离l的目的在于将某些租用后因为某种原因并未正常使用的情况排除。有效距离l的设置可以有多种方式。例如在本发明中，可以由系统服务器读取当前时刻之前t1时段内所有骑行记录，统计其平均骑行距离作为有效距离l。由此可见，集合ds是数据集合da的子集。表3是ds的示例形式，但是本领域技术人员知道，在系统服务器中可以根据计算需要选择各种数据格式而不限于表3的形式。表3集合ds中的数据格式用户id车辆id骑行信息车况评价uid00001bid00001骑行信息1骑行困难uid00003bid00001骑行信息2骑行困难uid00008bid00001骑行信息3骑行顺畅…………在步骤206，统计数据集合ds中的自行车车况评价数据和骑行信息记录数量，若记录数量超过阈值th1，则统计自行车车况评价数据为“骑行困难”的记录数量的比例是否超过阈值th2，若不超过th2则返回步骤1，读取下一车辆id的相关车况评价数据和骑行信息，否则在步骤208中将数据集合ds中自行车车况评价数据为“骑行困难”的记录筛选出来，生成包含n条记录的数据集合dn，并执行步骤41，其中n>1为整数，如表4所示。设置阈值th1在于避免车辆使用较少时用户的反馈不具有普遍意义。例如，th1可以设置为50100之间的数值，但不限于此。设置阈值th2的目的在于避免个别用户的评价影响对车况的总体判断结果。th2可以设置为0到1之间，例如0.5。在表4中示出了车辆id为bid00001的自行车共有n条车况评价数据为“骑行困难”的骑行记录。表4集合dn中的数据格式用户id车辆id骑行信息车况评价uid00001bid00001骑行信息1骑行困难uid00003bid00001骑行信息2骑行困难uid00008bid00001骑行信息3骑行困难…………uid00108bid00001骑行信息n骑行困难通常情况下，经过上述步骤可以初步判断车辆id为bid00001的自行车有可能存在某些故障，虽然还能够骑行，但是已经开始导致用户感到骑行困难。导致车辆骑行困难的因素可能并非从外观检查容易发现的，例如车辆的某些轴承磨损、或者车轮出现轻微变形等情况。为了进一步排除因为用户某次使用时因某些主观原因将车况评价为骑行困难的情况，本发明在步骤208之后并不简单地对车况做出最终判断，而是继续执行步骤210220。本领域技术人员知道，对于特定的人来说，在一定时期之内，其对外做功输出的功率p基本不变。根据基本的物理学公式p＝f×v可知，在使用自行车时，如果自行车本身车况良好，则意味着做功的力f基本不变，因而其骑行速度v不会出现太大的波动。特别是在使用共享自行车时，由于所有车辆都是集中采购，设计和制造标准较为统一，因而在车辆状况正常时，不同车辆的使用差异比较小，做功的力f基本相同。反之，如果某次用户的骑行速度偏低，则意味着其使用的车辆可能存在问题，车况不佳。尽管对于单个用户来说不能排除其偶尔有意降低速度而非速度受限于车辆状况的情况，但是当统计多个用户的骑行速度规律时，将能够消除这种个例的影响。因此，本发明中根据这一自然规律，进一步通过分析用户的骑行速度来判断自行车的车况。在步骤210中，选择数据集合dn中的一条记录，根据骑行信息中的gps定位位置信息确定该记录对应的平均骑行速度vc，并从用户数据库读取该记录所对应的用户id一定时期(例如12个月或24个月)的全部骑行信息及相应的自行车车况评价数据，选择其中自行车车况评价数据为“骑行顺畅”并且骑行距离超过预先定义的阈值距离lt的记录，生成包含m条记录的数据集合ca，其中m>1为整数。阈值距离lt小于有效距离l，并根据有效距离l而确定，在本发明的一个实施例中，lt＝0.6l。可以从dn中的第一条记录开始依次对dn中全部记录进行分析计算。例如，dn中第一条记录对于的用户id是uid00001，处理器可以根据该记录中保存的骑行信息计算出该次骑行的平均速度vc。在本发明的一个实施例中，vc为9.6千米/小时。然后，处理器从用户数据库读取满足条件的记录，产生数据集合ca，如表5所示。表5集合ca中的数据格式用户id车辆id骑行信息车况评价uid00001bid00201骑行信息1骑行顺畅uid00001bid00602骑行信息2骑行顺畅uid00001bid00007骑行信息3骑行顺畅…………uid00001bid00011骑行信息m骑行顺畅由于数据集合ca中的m个记录均为用户认为“骑行顺畅”的自行车的使用记录，因此其相应的骑行速度能够特定用户uid00001在使用车况正常的车辆时骑行的能力。在步骤212中，根据数据集合ca中m条记录的骑行信息中的gps定位位置信息，分别计算m个记录相应的平均骑行速度vi，1≤i≤m，反映了用户uid00001在m次独立的骑行中各次的平均骑行速度。然后，在步骤214中再计算用户总体平均速度vh＝∑vi/m，以及m个平均骑行速度vi的标准差σ。在执行步骤214之前，还可以包括一个速度修正步骤。例如，由处理器从天气数据库中读取发生各次骑行时的天气状况(主要是风速和风向)，并据此对vi进行修正。例如，某次骑行的轨迹为从东向西，当时的风向为西风，即该次为逆风，导致平均速度低于正常平均速度，应向上修正速度。还可以由处理器从地形数据库中读取发生各次骑行时的地形变化情况，如果有长距离的上坡和下坡路段也可以对平均速度进行相应修正。根据风速和地形进行速度修正是本领域已知的技术，不属于本发明的关键发明构思，这里不再详述。在本发明中，速度修正是可选而非必要的步骤。例如，当担心天气和地形因素影响时的另一方案为对数据集合ca进一步筛选，将天气状况恶劣(例如风力4级以上)条件下发生的骑行和地形条件复杂(有陡坡路段，例如骑行路径中最高点和最低点海拔落差大于70米)条件下发生的骑行的记录筛除。接着，在步骤216中，如果vc≤vh-2σ，则判断数据集合dn中的当前记录为有效记录，并在步骤218y中对有效记录的数量k增加计数。例如，在本发明的一个实施例中，用户uid00001共有20条骑行记录，各次平均速度(千米/小时)分别为10、10.1、10.2、10.12、10.2、9.7、9.9、10.1、10.2、10.12、10.2、9.8、9.9、10.2、10.3、10.2、9.8、10.2、9.8、10.1，则其总体平均速度vh＝10.057，标准差σ＝0.177。由于vc＝9.6千米/小时，满足vc≤vh-2σ，因此认定为dn的有效记录，计数值k增加1。对数据集合dn中的所有记录执行步骤210-218n/218y，得到最终的有效记录的数量k。然后，在步骤222中，如果数据集合dn中有效记录的数量k与数据集合dn中的记录数量n的比值k/n大于阈值th3，则判断当前车辆id对应的自行车车况为“骑行困难”，否则判断当前车辆id对应的自行车车况为“骑行顺畅”。阈值th3可选的设置范围为0.5-1，例如在本发明实施例中可以设置为0.8。如果需要，可以选择下一车辆id，重复上述步骤，以完成对系统中的下一自行车的车况分析。系统对车况的分析结果可以被保存在系统的用户数据库中，并在用户租车时向用户提示待租用车辆的车况。根据本发明的方法，能够避免因用户误报造成的共享对自行车车况的误判，发现虽然尚能使用，但是车况已经较差，开始影响正常使用的共享自行车。和现有技术中只能根据用户反馈确定已彻底无法使用车辆的技术相比，本发明的方法提高了判断的准确性和前瞻性。当前第1页12