共享单车电子围栏技术使用调研报告

　　1. 背景描述

　　共享单车之所以与中国的高铁，支付宝和网购一道，被老外称之为中国的新四大发明之一，就源于它以绿色环保，高效共享的方式解决了人们最后一公里出行问题。对比原来的有桩停放的“共享单车”，现在“随停随放”的共享单车，在短短的几年时间内投放市场的数量就达到数千万辆，受到广大老百姓的喜爱。其原因，就是“随停随放”的自由所带来的方便”。

　　然而，自由和管理是一个对立的统一，当“随停随放”缺乏管理时，就变成了乱停乱放，不仅给管理者和他人带来极大的不方便，也给运营者带来极大的困扰(目前的标配是：每1万辆共享单车投放市场就需要50名管理人员)，这最终将会给使用者带来真正的问题(找不到车，且使用成本增加)。

　　如何解决这个问题成了共享单车运营商和各地政府的难题。由于共享单车所发挥的重要作用，国家也将这一问题当作一件大事来抓，要求各地政府花大力气来解决这一问题。目前，在所有可行的解决方案中，电子围栏技术成了大家的首选，各运营商之间的竞争似乎主要集中在电子围栏技术的竞争上了。目前全国各主要城市和运营商都在加快电子围栏技术的研究和使用。其中，GPS电子围栏技术由于存在的问题比较多，因而并没得到大家的青睐，而蓝牙电子标签技术方案由于具有较高的可行性，则成了大家追捧的对象。下面我们就目前几种电子围栏技术及其使用情况加以简单说明。

　　2. 现有共享单车电子围栏技术介绍与分析

　　2.1 原则-不管使用哪一种技术，都必须要满足如下几个基本要求，它才会有真正的生命力和应用推广的可能：

　　一， 有足够多的停放点方便停放，才能保留共享单车“停放自由”的生命力，因而必须要：

　　1) 造价低，安装维护简单方便(不供电，不破土)，而增加市政负担

　　2) 可监控用户使用情况，通过奖罚规范停放。

　　二， 兼容现已投放市场的各种单车，而不会给运营商带来额外负担

　　三， 市政管理可以获得单车使用数据(实时停放和使用流量数据)

　　四， 有利于降低运营商的制造成本和运营成本

　　2.2 简述-目前正在试点的共享单车电子围栏技术有以下几种：

　　(1) 基于卫星定位技术(GPS)的电子围栏，正在北京通州试点;

　　(2) 使用固定安装在停放点的蓝牙读写设备读取车载蓝牙标签的电子围栏，正在北京朝阳区的试点;

　　(北京东城区更是兼容并蓄，同时采用了以上两种电子围栏)

　　(3) 使用车锁蓝牙读写设备读取固定安装在停放点的蓝牙标签电子围栏，(以小鸣单车为代表，正在上海，广东等地试点);

　　(4) 西谷方案-使用户手机蓝牙读取停放点蓝牙电子标签ID，同时读取车载蓝牙标签的电子围栏， (已完成技术方案验证和测试，正在北京进行公司运营模式测试)，并拟在成都与交委合作，探讨通过政府统一部署的运营管理模式，希望先在成都全面铺开使用，然后向全国推广。

　　2.3 详述-各种电子围栏技术的具体工作方式说明

　　(1)基于卫星定位技术(GPS)的电子围栏：

　　目前只有极少地方在使用，包括附件一中所描述的北京通州的试验情况。总的来讲，问题较多，正面报道很少。

　　这种方法就是在共享单车锁中安装有一个GPS模块，以及移动网络终端，与后台网络连接，利用一般GPS定位方法，将单车的停放点限制在地图上规定停放点附近的一定范围内。采用这种方法的问题除了定位不准外，(特别是在城市建筑物比较多的环境中或是室内)，车锁使用GPS和移动网络终端来向后台管理平台传送信息，将消耗大量的电能，因而车锁的供电是一个大问题，另外还要交费(移动网络流量费用)。

　　(2)使用固定安装在停放点的蓝牙读写设备读取车载蓝牙标签的电子围栏

　　如下图，这种方法就是在地下挖两个坑，一个小坑安装蓝牙读写器(见图中的银灰色小方盒)用于读取在它信号覆盖范围内的共享单车的蓝牙装置(包括车锁内的蓝牙模块或外挂的蓝牙标签—)，通过控制调整蓝牙读写器与车载蓝牙标签(车锁内置蓝牙模块或车体外挂蓝牙标签)之间的通信距离来控制共享单车的停放范围;另一个“大坑”中则安放了用于连接小方盒蓝牙读写器和移动通信网络的网关设备，还有大的供电电瓶，或与市电连接的供电线路(参见图中绿色盖子的盒子)，大坑中的网关设备再将所读到蓝牙标签的信息，通过移动通信网络传到后台管理平台，来实现对车辆停放的规范管理。

　　这种方法问题太多，不仅投入大，安装运营维护成本高，既要挖坑还要供电，还要防盗，非常麻烦。需要政府花大钱才能实现。

　　(3) 使用车锁蓝牙读写设备读取固定安装在停放点的蓝牙标签的电子围栏，以小鸣单车为代表，正在上海，广东等地试点;

　　这种电子围栏是在停放点竖立一个标识杆，在杆体上安装了一个类似于蓝牙i-beacon的电子标签，周期性的向外发射ID信号，这个ID就代表了地图上这个停放点的具体位置。而在蓝牙车锁中则安装了一个蓝牙标签读写器，通过调整车锁中蓝牙标签读写器与停放点处蓝牙i-Beacon标签的通信距离，来控制共享单车的停放范围，实现对共享单车的停放管理。

　　这种方法的优点是，除了挖坑立杆外，不需要外供电源，维护也简单;

　　但缺点是：安装在共享单车锁中的蓝牙读写器，以及向后台管理平台传送信息的网络终端，将消耗较多的电能，因而必须要使用大的电池并频繁更换，这不仅加大了单车锁的制造成本，也增加了单车的运营成本。此外，共享单车在城市中的停放点往往是长条形的，仅仅靠安装在一个表示杆中的一个蓝牙标签很难控制信号范围的覆盖形状，而如果要想降低定位精度，增加蓝牙定位标签则需要多立杆，从而增加成本并带来更多的问题。另外，挖坑立杆在城市中还涉及市政规范管理的问题。

　　(4) 西谷方案-用户手机蓝牙读取停放点蓝牙电子标签及车载蓝牙标签的电子围栏

　　西谷方案与上述(2)(3)两种方法原理相同，即：通过控制蓝牙标签与蓝牙读写器的通信距离，来实现对共享单车停放位置的规范管理。

　　但西谷方案的独特优势在于：

　　1)其蓝牙标签读写器既不埋在地下，也没安装在车锁中，而是在用户手机中，因而既不增加市政管理的负担，也不增加运营商的负担; 2)蓝牙标签直接黏贴在停车点地表面，因而不需挖坑立杆，简单方便成本低，可以设置足够多的停放点，最大程度保留了共享单车“随意停放”的最大优势和生命力;3)这种做法可兼容现有已投放市场的各种运营商单车，在规范管理的同时，不仅没有给运营商增加任何负担，反而降低了运营成本，提高了运营效率; 4)为运营商简化车锁(不需充电)，全面降低成本和提高运营效率创造了条件

　　【4.1】在停放点只安装一个或几个不需维护的地表贴装的蓝牙标签 (根据停车区域形状以及定位精度要求)。此方式有两项很明显的优势：

　　- 其一，安装部署极为方便，不破土，不立杆，两分钟就可以安装一个，与贴在道路上的道钉类似，便于大批量、快速地的进行推广部署;

　　- 其二，采用标签位置定位而不需要GPS，不用强迫用户开启手机GPS导致用户反感。

　　【4.2】共享单车的停放位置信息和开锁取车以及锁车停放的信息，都是通过用户的手机传到后台管理平台的(参见下面附图)，即：以用户手机作为蓝牙读写器。这样，既不需要在单车锁中安装网络通信终端模块(如同摩拜车锁中的GPRS模块)，也不需要专门在停放点安装一个固定带有网关的蓝牙标签读写器(如同上文的方案(2)与方案(3))。

　　须知：竞争最终是综合成本的竞争!特别是现在政府要求运营商零押金用车，这无疑给那些依靠押金来运营的共享单车运营商带来很大的压力!这样，不仅停放点的用于定位的地表贴装的蓝牙标签非常简单，而且蓝牙锁中的蓝牙模块，也仅仅是一个低功耗的蓝牙标签(而非复杂的蓝牙读写器)，它们都不需要额外供电，一个简单的纽扣电池就可以使用几年。这不仅降低了整个系统，包括车锁和定位装置的制造成本，同时也大大降低了整个系统的运营成本。从而不仅满足了前述共享单车使用电子围栏来实现规范停放管理的所有要求，而且，为所有运营商提供了进一步全面降低成本的有效方案。

　　【4.3】用户手机APP在共享单车开锁或停放时，不仅要按照[4.2]的描述，从蓝牙锁中的蓝牙模块获取开锁信息或关锁信息，还需要读取停放点处所部署的蓝牙标签信息，然后一并传到后台管理平台，包括传给市政管理办公室和共享单车运营商，由此，实现对共享单车的实时精确定位，用户信息追踪与管理，以及根据共享单车使用的实时流量信息的有效调度。

　　【4.4】有了规范的定位管理，车辆随意停放和丢失的情况将大大减少。运营商也就再没有必要安排大量的人手到处去寻找乱停乱放的单车了。(目前，每万辆单车标配的维护人员是50人，这是一笔非常巨大的开支) 当然，在车锁中安装GPS模块也变得没有必要。真正极个别有意盗窃车辆的人，即使安装了GPS模块也无法解决。

　　【4.5】成都西谷已经开发好一整套解决方案(包括蓝牙智能锁，配套的手机APP，以及停放点位置控制蓝牙标签)，下图便是西谷共享单车电子围栏涉及到的全部设备：蓝牙锁和定位标签中的蓝牙都是间隙性近距离通信的低功耗蓝牙标签，都可使用纽扣电池驱动，几年不需更换电池，系统简单，可靠，综合成本非常低!(这里的车锁的尺寸还可以小很多)

　　【4.6】对于那些现在已经投放市场的，使用共享单车锁内网络模块上传锁车信息的共享单车，例如摩拜单车，可继续使用原来的单车锁不需更换， 只需在现有APP中增加一些读取定位蓝牙标签ID的代码即可，并要求在接收到通过车锁直接上传的锁车信息的有限时间内，接收到停车点的蓝牙定位标签的ID信息，从而实现对锁车位置的控制。对于OFO这样使用机械锁的共享单车，除了上述在现有APP中增加读取位置标签ID的代码，从而增加定位的功能外，最好的办法还是将原来机械锁换成本方案的蓝牙智能锁，其所获得的效益，将远远大于现有车锁带来的成本开支和其他各种额外的损失。

　　3. 结论：

　　显然，成都西谷方案不仅简单实用，且照顾了各方面的近期和长远的利益。按照成都市主城区50米距离内可找到一个停放点(100米间距计算)，整个成都市绕城以内实现全覆盖，全部电子围栏系统总造价不会超过2000万元左右。而其维护管理成本也非常低。电子围栏的使用将极大地降低人工维护费用，按照没使用电子围栏时的管理要求，1万辆共享单车目前需要50个维护人员计算，成都市目前共享单车数量是80万左右，维护人员将达4000人，人均3000元/月,总计月开支1200万。仅此一项效益就足以说明问题。

　　附表：几种共享单车电子围栏比较

（本文作者为成都西谷曙光数字技术有限公司、四川西谷物联科技有限公司董事长兼首席科学家廖应成）