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早共享腳踏車運營品牌之一的摩拜腳踏車，傳聞僅僅開發其獨立自主品牌的腳踏車智能鎖就使用了半年時間，那麼問題來了，共享腳踏車上的智能鎖，做出來有多難？共享腳踏車作為現階段的資本風口，媒體對共享腳踏車的興趣和報道漸漸多了起來，有關注的同學可能早早就看過這些文章是這樣介紹腳踏車上的智能鎖的，「技術實現手段也不難：在電動車鎖里加上感測器、GPS、3G網路和晶元……」，事實上真的像眾多報道中所描述的如此「簡單」嗎？腳踏車聯網的核心必是智能鎖在探討共享腳踏車上智能鎖要怎樣做出來前，我們應該先弄明白：共享腳踏車是否非要智能鎖不可？在如今市場出現的「百車大戰」中，OFO和摩拜無疑是眾多市場爭奪競爭者中對受矚目的一對。摩拜腳踏車配備了「GPRS開鎖 + GPS定位」的智能鎖，開發和生產成本較高，而OFO走的則是普通腳踏車密碼鎖，野蠻鋪貨大幹快跑的策略。橙黃大戰也引發了對智能鎖使用的思考在這場市場佔領的競爭中，單純用機械鎖壓低腳踏車成本的做法在運營中缺點已經凸顯。幻想使用機械鎖運營共享腳踏車也在具體的實踐中逐漸被證明是不可能的。共享腳踏車上不設置智能鎖，從用戶體驗層面到線下維護成本的層面都沒有任何優勢。OFO 被大量用戶詬病的一點就是腳踏車沒有GPS定位，用戶找車十分麻煩，為了解決這個問題OFO只能大量鋪貨，我在每個地方都有大量的車，這樣車是不難找了，但投放量的增加無疑增加了投放成本；用戶還車需要自覺打亂密碼盤，使得OFO有將近3成的車被佔位私有，一次開鎖，終身使用；機械鎖為每輛編碼腳踏車下發的密碼一樣，用戶記住密碼可跳開App解鎖，一次開鎖，全家使用；平台根本不能監控車輛位置，腳踏車的狀態，車輛報廢率極高，相應地，維護成本高得嚇人。反觀摩拜腳踏車的智能鎖嵌入GPS 和獨立SIM卡，不僅方便用戶取用，平台還可能把用車需求量化，進行動態匹配，最重要的是積累了短途大數據。在共享腳踏車競爭的核心點除去投放量外，最有意義的就是用戶短途大數據的信息收集，對鋪貨位置、數量等運營有戰略性的意義。長篇大論說了一通，下面我們要進入正題了，做一個搭載GSM+GPS功能的智能鎖，有多難？智能鎖的開鎖方式的演變我們先搞清楚智能鎖的核心問題：用戶是怎麼通過手機掃碼開鎖的，原理是什麼？共享腳踏車上的智能鎖從上線之處到現今，開鎖的方式已經經歷了三次優化。簡訊解鎖：我們都體驗過共享腳踏車的開鎖方式：用手機掃描車上的二維碼，APP 上出現解鎖進度的讀條，10秒內就會聽到電機帶動和鎖鞘「啪」的一聲，解鎖成功。我們可以直接把鎖內的 GSM 模塊當成是當年的插了SIM卡的黑白功能手機，10秒內的時間，GSM 搜索網路時間沒有這麼短，更何況在解鎖的過程中，我們僅僅是用手機掃碼，沒有任何激活腳踏車的操作，所以可以肯定鎖是始終與網路保持長連接的，就是說這個手機始終是開機的狀態，時刻要接收信號。一開始以摩拜為代表的共享腳踏車的開鎖過程比現在慢多了，每次開鎖大概在6~10秒，但極少開鎖失敗。筆者很早就註冊使用共享腳踏車，對此深有體會。原因其實是最開始的共享腳踏車，開鎖並不是使用GPRS流量來控制的，而是伺服器通過給腳踏車發簡訊（對，就是手機簡訊），響應然後開鎖。6至10秒的延時也正正是簡訊投遞的時間。早期的共享腳踏車使用簡訊開鎖簡訊開鎖的方式有其優勢：開鎖比較穩定，開鎖不需要通過GPRS/3G流量，比較省電。省電是非常重要的，前期由於共享出行尚未普及，而腳踏車是需要使用者發電維持的（相信大家都知道摩拜初代用的是軸承不是鏈條，靠我們騎車來發電），如果某輛車一直沒人騎，等到它的電量耗盡變成一輛「殭屍車」，一旦這種情況多起來，線下維護的成本就非常高。沒想到吧，最開始的共享腳踏車是以簡訊作為開鎖信號！GPRS開鎖：接下來共享腳踏車開鎖方式就直接由伺服器通過GPRS/3G流量傳達指令開鎖。不再擔心電量的問題，這種變化是可預見的，因為騎車的人多起來了嘛！通過流量直接開鎖，開鎖速度也大大提升，從原來靠簡訊，等待時間有時候要30秒、1分鐘（簡訊收發有時候還不止這麼久）變成了3秒內開鎖，照顧到很多人的用戶體驗。但問題隨之而來：開鎖時間，開鎖成功率依賴信號，在信號不強的地區開鎖也是十分痛苦的。GPRS + 藍牙開鎖：我想你們也猜到了，現在的智能鎖採用的開鎖方式普遍使用的是流量+ 藍牙輔助開鎖，開鎖不穩定、開鎖時間慢、耗電等所有問題得以一次性解決。藍牙輔助開鎖，原理是使用用戶的手機藍牙通過加密，與鎖內的藍牙配對后開鎖。伺服器只需用流量連接用戶手機，再由手機藍牙發送開鎖指令到智能鎖。這樣一來，開鎖功耗大大降低，也不需要依賴鎖中模塊的信號強度，提高穩定性。4G手機的流量速度也保證了開鎖時間，這種流量藍牙「二合一」的開鎖方式可謂終極方法。續航問題共享腳踏車一開始不被看好，很大程度上是因為其電池的續航問題。上面提到過，除去開鎖，腳踏車需要和後台雲伺服器建立了TCP/IP長連接，通過心跳包的形式保持通信，與伺服器同步定位的信息。顯然，定位的問題要用到鎖裡面GPS 模塊（最傻的創業者都不會用基站這種方式定位），單單是實時定位就需要GSM + GPS的方式24小時不間斷去追蹤腳踏車，耗電不少啊。這就涉及到鎖的整體功耗問題了，共享腳踏車上的智能鎖一天要用多少電？我們盡量用最最省電的方式去計算。由於我們不可能把市面上的共享腳踏車拿來拆掉測試，所以要另想辦法。我們從SparkFun 上找了個GSM/GPS 模塊,通過它顯示的參數來預估。在 SparkFun 搜索「GSM/GPS」出來的第一個 這裡介紹的參數為平均工作功耗為7mAh，加上周圍電路的功耗，預估10~12mAh基本上就是鎖最低的功耗了。平均工作電流：Idle mode < 7mA騎行時，實時的路徑追蹤可以使用用戶的手機上傳位置，腳踏車內的GPS只負責跟蹤腳踏車，只需要在一段時間內更新某個點（與跟蹤美團外賣員位置類似），這個更新時間可以長達30秒到1分鐘。而車輛鎖上后，後台也可以控制延長心跳時間，10到15分鐘才更新一次，目前採用的 AGPS 技術也可以在2秒內鎖定位置，工作時間不多。所以我們先把忽略GPS模塊的功耗忽略，只計算GSM模塊待機功耗。這樣就有個更簡單的方法：我們可以回想下當年諾基亞黑白板磚功能機的時代，1020mAh的電池，在輕度使用的情況下（每天發發簡訊類似智能鎖開鎖操作），可以待機5天左右，算下來功耗大概在8~9mAh，算上GPS模塊和周圍電路，開鎖電機，功耗大致應該在10~15mAh。電池和發電有了對智能鎖功耗的基本認識，自然要考慮到我們要在上面放多大的電池才能維持正常的工作？關於電池的問題，有幾點需要考慮到的：電池必須是可充電電池；腳踏車的流動性非常大，不能對一輛輛沒電的腳踏車進行收集和人工充電；受限於鎖體的大小，體形不能太大；電池的成本不能過高。市面上最符合上麵條件的電池大概就是INR18650電池，單節2500mAh，由於鎖有大小的限制，一般的鎖體內放4節這樣的電池已經是極限了，就是10000mAh。這樣的電量，明顯最多只能支持腳踏車兩個月的使用，意味著共享腳踏車的運營者必須解決另一個問題：怎樣給腳踏車充電？最初的摩拜用的就是騎車發電的方式，在轉動輪上加上花鼓來發電。所以最開始型號的腳踏車腳踏都特別沉，很難騎。現在行業里普遍接受的充電方式是太陽能充電，在車籃子上加裝太陽能電池板，保證電量的供應。裝在車籃上的太陽能電池板太陽能電池板大多採用的是PET和EVA材料，工作電壓為6V，工作電流為1A，轉換效率可達到18%～24%。通過特殊的封裝技術製成標準尺寸為長270mm、寬175mm、厚2.2mm的太陽能電池板，這樣的太陽能電池板保證腳踏車的供電是不成問題的。所以，我們在生活中看到的帶車筐的共享腳踏車，可不僅是為了方便用戶存放東西，更重要是源源不斷地為腳踏車供電。鎖體本身隨著共享腳踏車的普及，很多社會問題也呈現出來了，相信很多人都看到過「國小生亂砸亂開共享腳踏車」「共享腳踏車遭到破壞大面積失效」等新聞報道。共享腳踏車被惡意破壞，暴力破壞等原因有很多，在國情下商家對鎖體的材料的選取，鎖的形狀、內部防盜防破壞的設計就十分重要。摩拜智能鎖幾代演變鎖體除去要選用材料堅固，防水防盜的材料外，還需要在鎖中加裝感測器，在非正常移動、被人惡意破壞時發出蜂鳴警報。還有就是開鎖彈簧的老化問題，不止一次我要用車，掃碼后已經聽到了鎖開鎖成功的滴滴聲，app上也顯示已經開鎖，可總不見鎖鞘彈開。仔細觀察才明白，原來是開鎖彈簧嚴重老化，鎖是開了，但是彈簧沒彈出，要我自己手動把鎖鞘拉出來，一不留神還以為這個車子壞了呢。可見一台共享腳踏車上的智能鎖，鎖體上需要做的文章也不少。要做共享腳踏車智能鎖採用的需是外殼是鋁合金材料，比普通的馬蹄鎖更輕、更牢固。經過上十萬次的開鎖試驗，內置感測器防盜放暴力破壞，蜂鳴報警器還可終端控制方便找車，這些都是初步設計開模的時候就需要考慮的事項。雲平台如果說智能鎖是共享腳踏車聯網的核心，那麼它背後用於管理運營的雲平台則是共享腳踏車的靈魂。我們上面說到要從零開發一個智能鎖需要考慮到的種種麻煩相比較背後管理後端、雲平台的搭建都只不過是小兒科。確實，一個智能鎖從開模到供應鏈配合到生產成品對於小共享腳踏車創業公司來說的確是個問題，但在如此細分的市場競爭的環境下，也根本不需要目標在於運營共享腳踏車的創業者去解決。不信的話各位可以去百度、淘寶搜搜「共享腳踏車鎖」「智能馬蹄鎖」等關鍵詞。這類鎖早就有很多智能硬體工廠生產出來，創業者或直接採購或與配套工廠合作都可以很快拿到智能鎖。問題關鍵的核心在於鎖背後的雲平台。畢竟只有共享腳踏車的真正本質是有效對接起車與人的需求，構建起車與車的物聯網數據，要想實現腳踏車的智能化、自營化，智能鎖的開發和生產只是第一步，更重要的是其背後的後端伺服器、雲平台。摩拜腳踏車雲平台可視化數據記得共享腳踏車在開始之初，有好幾家品牌的伺服器都曾經出現過宕機、頻繁解鎖失敗的現象，這也是背後雲平台不能承受高併發量，實時性不足這類的問題引起的。根據艾瑞的《2017年共享腳踏車行業研究報告》，共享腳踏車市場還遠遠未達到飽和，相信未來仍有不少創業者進入市場。在創業之初更需要考慮的應該是伺服器、雲平台的搭建問題。如果我是創業者，在預算有限、腳踏車急需儘快投入進入市場的情況下，可以選擇智能硬體商家提供完整的共享腳踏車方案，但絕對需要優先考慮具有物聯網背景公司的共享腳踏車方案，畢竟有實力搭建穩定、高併發的後端雲平台在市場中非常少。文章原載於 簡書