共享单车防盗技术研究

2018-04-24王进军黄宇龙王孟业葛秋琳刘心怡

现代制造技术与装备 2018年3期

王进军黄宇龙王孟业葛秋琳官兰刘心怡

（华北理工大学机械工程学院，唐山 063210）

共享单车是近年来比较流行的公众交通工具。随着移动互联网的快速发展，摩拜、OFO等多个互联网共享单车运营公司应运而生，人们通过手机操作即可注册使用。现在的共享单车均为无桩单车，用车还车也无需到特定的区域，为人们的绿色出行提供了极大的便利。但同时也暴露出了一些问题，共享单车被盗及故意损坏的事件时有发生，使企业蒙受了巨大损失。如何解决共享单车盗损问题，关系到行业的存亡，因此研究开发有效的防盗措施就显得极为迫切。

1 机械式防盗方式

机械式防盗主要通过车锁、螺纹连接件等机械结构的改进来防止主要零件如车轮、车座等被盗。共享单车的车轮、车座等均由螺栓连接来固定，采用的螺纹紧固件均为标准件，使用普通的扳手等拆卸工具可以很容易将螺母旋松来盗取零件。采用特殊结构的螺纹紧固件是一种比较有效的防盗措施。如图1所示，螺母不再使用标准六角螺母，而设计成了特殊形状。外轮廓由圆柱面和平面组成，这样用通常扳手等拆卸工具不能将螺母拧松，必须用专门的工具才能拧动，从而在一定程度上增加被盗的难度。

图1 特制螺母

机械式防盗可对共享单车的零部件起到一定的防护作用，但机械式防盗只能防盗而不能发出报警信号，单车丢失后不容易寻找。例如，悟空单车在某地总共投放了1200辆单车，因为采用的是机械锁，最后只有10%左右的单车能找到。

2 利用干簧管防盗

干簧管是一种磁敏的特殊开关。干簧管的簧片有两个或三个，通常是由软磁性材料做成的。永久磁铁靠近干簧管时磁场会使簧片磁化，簧片的触点部分就会在磁力作用下吸合；当磁铁远离干簧管时，磁力作用减弱，触点部分被簧片的弹力打开。利用干簧管的这个特点，将永久磁铁和干簧管分别装在重要零件及车架上的相应位置上，零件被盗取时永久磁铁和干簧管相对位置发生改变，干簧管所处磁场强度发生变化，使簧片的触点部分发生分合变化，从而触发电路中的蜂鸣器发声报警，对盗窃者起到阻吓作用，可作为一种辅助的防盗手段。

3 无线红外线报警系统

无线红外线报警系统由GSM模块、红外传感器、震动模块和单片机等组成。这种防盗系统体积小，隐蔽性好，探测信号经过单片机处理后可方便地和手机、电脑等监控设施通信，便于企业实现多用户统一管理。

GSM系统是我国应用最为广泛的无线通信系统，技术已经十分成熟，具有成本低、覆盖面广、通信可靠的特点。GSM提供的短信功能可以用作远程监控系统的信息传输手段。

红外距离传感器抗干扰能力强、灵敏度高，可用于单车重要零件的防盗。安装在自行车前叉、后叉和前后轮轴承上的红外距离传感器对车轮轴承和自行车前后叉之间的距离进行测量，当盗取行为发生时，这个距离就会超过规定的警戒值，从而及时触发报警，报警信号经过电路转换由GSM模块发出异常信号消息。

红外传感器结合震动模块可实现整车的防盗，红外传感器采用热释电红外传感器，为了提高探测器的探测灵敏度，一般在探测器的前方装设菲涅尔透镜，一旦人体进入探测区内，热释电红外传感器即可感应到人体温度和背景温度的差异信号，同时为防止误判还要根据震动模块信号来确定是否发生盗取行为。如果震动模块和红外传感器同时发出异常信号说明盗取行为发生，异常信号经后续电路处理后就能产生报警信号，然后经单片机控制GSM模块发出短消息，系统信号传递流程如图2所示。

无线红外线报警最大的优势是使用成本较低，并能及时发现并传递警情，使损失减小到最小。

4 GPS防盗

GPS系统全称为“全球卫星定位系统”。GPS防盗是利用GPS模块的定位功能和移动通信模块的远程通信功能，加上必要的传感元件组成的防盗定位系统。GPS防盗系统可以实时了解每辆车所处位置，但它难以实时判断单车是否被盗，只能是单车被盗后通过管理中心来定位寻获车辆。由于卫星数量有限，GPS系统扫描覆盖存在一定的盲区，使其防盗能力降低。从经营成本来看，GPS防盗器价格比较高，只有规模较大的车企能够负担，目前还不能普遍使用，国内市场上只有少部分单车企业安装了GPS定位器。随着GPS系统技术的进步，使用成本的降低，其市场前景将非常可观。