共享單車的鎖看似簡(jiǎn)單，卻極有門(mén)道

　　共享單車核心技術(shù)大揭秘

　　我們針對(duì)智能硬件產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提出了“三要素平衡”的理念，指的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，成本、需求、時(shí)間三個(gè)方面取一個(gè)平衡。成本要低、需求要滿足、時(shí)間要盡快?？梢杂衅蛐?，但不能過(guò)于極端，極端了就會(huì)出現(xiàn)困難。

　　例如摩拜的產(chǎn)品成本數(shù)倍于ofo，摩拜就需要花掉數(shù)倍于ofo的推廣費(fèi)用。而如果ofo最開(kāi)始按照摩拜的設(shè)計(jì)思路復(fù)制一遍，現(xiàn)在就不一定做的到齊頭并進(jìn)的局面，因?yàn)闀r(shí)間已經(jīng)落后別人了。

　　共享單車的核心需求只有一個(gè)：收費(fèi)騎車。分解下來(lái)，也只有兩個(gè)點(diǎn)：開(kāi)鎖、找車。其他的需求和技術(shù)點(diǎn)，都是圍繞著這兩個(gè)最核心的需求來(lái)展開(kāi)的。對(duì)于其他智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)講，大家也應(yīng)當(dāng)抓住最最核心的需求，先滿足核心需求，而不要被其他的次要需求擾亂了思路。

　　需求，要看是不是真的需求?有沒(méi)有犧牲一些需求換取成本的方法?例如定位問(wèn)題，有沒(méi)有必要做到米級(jí)別的定位?是不是非得在產(chǎn)品上用GPS才能實(shí)現(xiàn)定位?其實(shí)條條大路通羅馬，各種方式都可行，不同的運(yùn)營(yíng)思路下，采用的路線也會(huì)截然不同。

　　再看開(kāi)鎖，是不是真的需要開(kāi)鎖?現(xiàn)在已經(jīng)有人劍走偏鋒，拋棄了“開(kāi)鎖”這個(gè)概念，車輛不鎖，你敢不付費(fèi)騎走，他就一直嗚哇嗚哇的叫，讓大家都盯著你這個(gè)小偷看。這就省去了鎖體機(jī)械部分的成本，并減少了因?yàn)殒i體年久失修導(dǎo)致的故障率。

　　甚至對(duì)于“收費(fèi)”這兩個(gè)字是不是真正的需求?有沒(méi)有可能不收騎行費(fèi)用，而是從其他的地方獲利?例如把共享單車做成公益，或者做成廣告平臺(tái)等，并不是完全不可能。

　　因此在需求分析的時(shí)候，一定不能拘泥于字面意思，也不能束縛于常規(guī)，多想想，總是會(huì)想出來(lái)更好的辦法的。于是，各個(gè)品牌衍生出了以下幾種技術(shù)方案：

　　一、最便宜的：什么智能都沒(méi)有的，肯定是最便宜的。例如ofo第一代、永安公共自行車。成本0-15塊。

　　小黃單車簡(jiǎn)易密碼鎖

　　像ofo的第一代單車，只有一個(gè)密碼鎖，每個(gè)車子固定的密碼、固定的ID號(hào)。手機(jī)掃碼、上傳服務(wù)器、服務(wù)器查找該車輛對(duì)應(yīng)的密碼、下發(fā)給手機(jī)APP，用戶根據(jù)這個(gè)密碼來(lái)解鎖車輛。

　　至于定位，手機(jī)自己有位置信息嘛，你掃這輛車的時(shí)候，服務(wù)器就收到手機(jī)發(fā)送的車輛位置碼了。只要車子還能被人看到，只要車架號(hào)和二維碼不丟失，早晚都會(huì)有人去掃這輛車子的，服務(wù)器總歸還是能知道車子在什么地方。至于被盜騎走的車輛，總歸也會(huì)被人騎到馬路上去，早晚也會(huì)被掃到的。

　　Ofo放棄了GPS定位、GPRS上報(bào)數(shù)據(jù)的“車輛主動(dòng)定位”技術(shù)，轉(zhuǎn)而通過(guò)極低的成本，利用“APP被動(dòng)定位”，實(shí)現(xiàn)了車輛的大致定位的需求。

　　因?yàn)檐囕v價(jià)格低廉，ofo內(nèi)部早就放棄了追回被盜車輛，權(quán)當(dāng)做個(gè)廣告了。ofo直接放棄掉了“追討失竊車輛”這個(gè)需求。

　　政府合作型共享單車

　　而永安行和各地政府合作的公共自行車就更簡(jiǎn)單了，既沒(méi)有鎖，也沒(méi)有電子追蹤的設(shè)備，全部依靠地面鎖車樁來(lái)實(shí)現(xiàn)。支付方式上，用類似公交卡的刷卡支付方式，連APP都不需要了。用戶從鎖車樁取車，再還回鎖車樁，幾乎不需要額外的戶外維護(hù)人員。

　　永安行的設(shè)計(jì)模式，能夠避免ofo和摩拜存在的問(wèn)題：能夠通過(guò)鎖車樁實(shí)現(xiàn)廉價(jià)定位、能夠線下吸納押金且退押金概率非常低、幾乎不存在自行車丟失的情況、不需要外派人員管理車輛、和各地政府合作方便等。

　　這種模式是最容易被各地方政策所認(rèn)可的，但可惜被“破壞性思維”的共享單車給淹沒(méi)了。人家可以卸一卡車自行車丟在路邊，可你不能隨便在馬路上安裝鎖車樁呀。

　　同樣的道理，講到共享產(chǎn)品，大家完全沒(méi)有必要上來(lái)就想上個(gè)電子鎖，上個(gè)定位器，首先應(yīng)當(dāng)考慮，如果我只貼個(gè)二維碼，能不能滿足自己的需求?還是那個(gè)原則：不要為了突出技術(shù)領(lǐng)先性，為不需要的功能花冤枉錢(qián)。

　　比方說(shuō)共享雨傘，雨傘還沒(méi)有一把鎖貴，肯定犯不著用電子鎖，直接一塊二維碼解決了。再比如共享拖拉機(jī)，雖然價(jià)值高，但是得連車帶司機(jī)一起“共享”過(guò)去，所以連二維碼都可以不要，直接“共享司機(jī)”就好了。

　　共享雨傘掃碼

　　二、偽智能的：簡(jiǎn)易智能鎖。藍(lán)牙模塊或GPRS模塊。如小鳴和ofo二代。成本30-50塊。

　　小藍(lán)車的簡(jiǎn)易鎖

　　小鳴用的藍(lán)牙鎖，比純機(jī)械鎖高級(jí)一些，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，花錢(qián)不多，但能夠解決機(jī)械鎖的最大的痛點(diǎn)：不可變密碼。對(duì)于防止盜騎有明顯作用。

　　這種藍(lán)牙鎖在其他領(lǐng)域如智能門(mén)鎖上也有應(yīng)用，其核心思維，是通過(guò)手機(jī)APP連接藍(lán)牙鎖，通過(guò)APP向鎖發(fā)送密鑰來(lái)解鎖。對(duì)于不需要定位的場(chǎng)景非常合適。如果不發(fā)送密鑰，用來(lái)發(fā)送解鎖密碼，然后手動(dòng)解鎖，也還是不錯(cuò)的。

　　藍(lán)牙鎖用的藍(lán)牙都是藍(lán)牙BLE，功耗極低，一顆2000mAh的一次性電池就夠用好幾年的了。非常適合不充電的短距離低頻次數(shù)據(jù)交互的場(chǎng)景。

　　藍(lán)牙鎖框架設(shè)計(jì)圖

　　BLE還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以通過(guò)手機(jī)APP掃描周圍的BLE設(shè)備，掃到之后上傳給服務(wù)器，服務(wù)器就可以知道這個(gè)手機(jī)周邊二三十米范圍內(nèi)有多少輛藍(lán)牙鎖的單車。就不需要像機(jī)械鎖一樣必須要要每輛車都打開(kāi)相機(jī)掃一掃才能知道位置。只要藍(lán)牙不壞，找車比機(jī)械鎖容易多了。

　　講到藍(lán)牙BLE，可能會(huì)有人關(guān)心安全性問(wèn)題。誠(chéng)然，BLE空口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)很容易被截獲，但是如果是傳輸?shù)募用苄畔?，就不容易被破解了。因此很多家用智能鎖也會(huì)用BLE來(lái)傳輸。

　　小黃車的智能鎖進(jìn)化

　　ofo二代用的是GPRS鎖，設(shè)計(jì)原理比藍(lán)牙鎖略復(fù)雜。GPRS，就是傳統(tǒng)的2G、GSM網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍非常廣。使用GPRS，可以隨時(shí)和鎖之間通信。缺點(diǎn)是：一、費(fèi)電，待機(jī)耗電量比BLE大3個(gè)數(shù)量級(jí)。二、貴，需要配sim卡，sim卡還有資費(fèi)，每個(gè)月都要花錢(qián)。

　　GPRS鎖能做的功能很多，不過(guò)ofo二代可能出于“看起來(lái)像智能鎖”、“省電”、“省流量費(fèi)”、“解鎖更快速”、“電源穩(wěn)定性更高”這幾條原因，只通過(guò)GPRS來(lái)更新密碼數(shù)據(jù)。讓我們來(lái)解析一下其設(shè)計(jì)思路：

　　GPRS鎖框架設(shè)計(jì)圖

　　二代ofo電子鎖只用了一顆2000mAh左右的一次性鋰錳電池，鋰錳電池高低溫特性遠(yuǎn)好于可充電鋰電池，前者是-40℃-+85℃，后者是“0℃-35℃”。如果是軍工級(jí)的鋰電池，高低溫使用溫度可以拓寬各20度，但還是比不上鋰錳電池。

　　用了可充電電池，就需要配備充電電路，不管是摩拜一代的花鼓發(fā)電機(jī)，還是二代的太陽(yáng)能充電板，那都是赤裸裸的成本啊，至少幾十塊錢(qián)。對(duì)于鋰電池來(lái)講，不管是什么級(jí)別的鋰電池，都很難做到0度以下的低溫充電，就導(dǎo)致了摩拜如果投放到東北去，因?yàn)殡姵責(zé)o法在零下二三十度的室外充電，冬天肯定掛掉。不過(guò)摩拜可能會(huì)覺(jué)得，零下二三十度誰(shuí)還騎自行車啊。

　　不過(guò)鋰錳電池雖好用，但是是一次性的呀，如果任由GPRS連上網(wǎng)絡(luò)，也就1000小時(shí)就沒(méi)電了，ofo就要滿大街去換電池去了。所以ofo二代的做法，能且只能是用超低功耗單片機(jī)作為主控，平時(shí)把GPRS模塊的電斷掉，設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，定期打開(kāi)GPRS模塊，連上網(wǎng)絡(luò)，獲取新密碼。因此ofo的鎖被笑稱為“啞終端”，平時(shí)都是啞巴，偶爾才發(fā)一聲。

　　為了保證電池沒(méi)那么容易把電耗完，更新密碼的時(shí)間還需要設(shè)置的比較長(zhǎng)。按照一天更新一次來(lái)計(jì)算，理論可以使用2年以上。(計(jì)算方法：每24小時(shí)運(yùn)行30秒，200mA電流，折合平均工作電流0.07mA，算上其他雜七雜八的，最多不超過(guò)0.1mA。2000mAh電池可以使用20000小時(shí)，約2.2年。)

　　實(shí)際使用的時(shí)候，可以每次從服務(wù)器更新密碼的時(shí)候，順帶著把電池電量發(fā)回去，下次維護(hù)車輛的時(shí)候，就可以換一節(jié)電池了。

　　聯(lián)網(wǎng)次數(shù)少的時(shí)候，流量費(fèi)也非常低，ofo使用的應(yīng)該是按照總流量池來(lái)計(jì)費(fèi)，幾百萬(wàn)張卡共用一個(gè)流量池，這樣可以把平均資費(fèi)降的很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)利于2-5塊每月的普通物聯(lián)網(wǎng)卡的價(jià)格。

　　開(kāi)鎖快，也是這種方案的連帶優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槊艽a存儲(chǔ)在本機(jī)MCU單片機(jī)中，不需要聯(lián)網(wǎng)認(rèn)證，所以可以輸入密碼即開(kāi)鎖，不用像摩拜一樣稍等片刻。

　　ofo的鎖體成本，比摩拜的帶充電帶GPS的鎖體至少可以便宜30%，再加之沒(méi)有發(fā)電充電或太陽(yáng)能充電器，總電路成本比摩拜便宜至少一半以上，節(jié)約的錢(qián)都可以買(mǎi)大半輛自行車了。這也充分體現(xiàn)了ofo以低成本大批量鋪貨來(lái)取勝的運(yùn)營(yíng)思路。

　　三、最貴的：真智能鎖。

　　GPS定位+GPRS。如摩拜全系列。成本150-200塊。Bluegogo用的是單芯片集成化方案，比摩拜便宜一些，但也要100-150左右。

　　案例解析

　　摩拜單車，向來(lái)都是走最貴的高逼格路線，車輛重新設(shè)計(jì)，電子系統(tǒng)也是最高級(jí)的。摩拜早期官方稱車輛2000塊，鎖200塊，如果算上研發(fā)費(fèi)分?jǐn)偟脑?，這個(gè)價(jià)格并不過(guò)分。

　　摩拜智能鎖框架設(shè)計(jì)圖

　　摩拜單車采用STM32單片機(jī)作為主控芯片，外掛GPRS模塊，這是典型的GPRS網(wǎng)絡(luò)工業(yè)應(yīng)用的做法。相對(duì)集成化單芯片的穩(wěn)定度更高，高低溫性能好，生產(chǎn)也簡(jiǎn)單，只有一個(gè)缺點(diǎn)：貴。

　　摩拜為了讓用戶能夠隨時(shí)找到單車，選擇了讓單車實(shí)時(shí)在線的方式。光是GPRS模塊在網(wǎng)待機(jī)至少就要消耗2-3mA的電流。再算上其他外設(shè)和心跳包的時(shí)間、鋰電池自放電的時(shí)間，5000mAh的電池最多也就用一個(gè)月。所以摩拜必須要給單車充電才行。

　　于是第一代摩拜沉重的踏感，很大一個(gè)層面來(lái)自于發(fā)電機(jī)。一邊騎車一邊發(fā)電給單車充電，為大家所詬病。雖然ofo的壞車率很高，但人家騎著輕松啊。如果沒(méi)啥選的，重一點(diǎn)就算了，關(guān)鍵有了對(duì)比了，騎車人就喜歡挑輕松的來(lái)騎。

　　后面摩拜改進(jìn)了一下，加裝了一個(gè)車筐，框里帶一塊太陽(yáng)能充電板，花了不少錢(qián)，解決了騎起來(lái)那么費(fèi)勁的問(wèn)題。不過(guò)太陽(yáng)能充電板變成了小廣告張貼區(qū)，一大張廣告貼上去，太陽(yáng)能充電立馬失效。這個(gè)弊病估計(jì)是設(shè)計(jì)師也始料未及的吧。

　　做過(guò)網(wǎng)絡(luò)的都知道，終端如果不和服務(wù)器建立長(zhǎng)連接，服務(wù)器就不能主動(dòng)給終端發(fā)數(shù)據(jù)。在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，基站的資源是有限的，即使服務(wù)器和基站建立了長(zhǎng)連接，也維持不了多久，最多十來(lái)分鐘就會(huì)被基站把連接關(guān)閉掉。因此GPRS網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器建立長(zhǎng)連接之后，還需要每個(gè)10分鐘左右發(fā)送一個(gè)心跳包。如果沒(méi)有心跳包或者網(wǎng)絡(luò)不好，就導(dǎo)致客戶不能直接聯(lián)系上單車了，直接通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送解鎖指令就不能正常工作了。

　　因此早期的摩拜為了避免網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，除了減小心跳包的間隔之外，主要是通過(guò)短信來(lái)解鎖的。只要GPRS模塊注冊(cè)在網(wǎng)絡(luò)上，就一定能收到短信息，速度大約7-10秒鐘。雖然不快，但是至少能保證開(kāi)鎖。不過(guò)短信是要花錢(qián)的，以摩拜的短信發(fā)送量，也要幾分錢(qián)一條，累積起來(lái)這個(gè)費(fèi)用也是很可怕的。

　　摩拜最新一代為了解決GPRS速度慢且不穩(wěn)定、短信速度慢還貴的問(wèn)題，加入了BLE模塊，手機(jī)APP可以直接把密鑰下載下來(lái)通過(guò)BLE發(fā)送給車輛來(lái)解鎖，這個(gè)密鑰走的是手機(jī)4G網(wǎng)絡(luò)，速度就非?？炝?，1-2秒就搞定了。

　　Bluegogo的實(shí)現(xiàn)方案和摩拜原理上是一樣的，但是采用了集成度更高的單芯片物聯(lián)網(wǎng)解決方案。這類方案主要是一些手機(jī)芯片廠商推出，例如MTK的MT2503、RDA的8955等芯片，芯片內(nèi)置了MCU、GPRS、GPS、藍(lán)牙、電源管理等部分，相當(dāng)于把摩拜的那一套芯片，都放在了一顆芯片里面。

　　集成化方案的開(kāi)發(fā)難度和生產(chǎn)難度比摩拜的分立式芯片方案要略高，但是成本要便宜一些，體積要小很多，在很多共享產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品上，也逐漸成為了趨勢(shì)。

　　現(xiàn)在的很多共享單車品牌，采用物聯(lián)網(wǎng)sim卡，是實(shí)物的sim卡，后續(xù)也會(huì)逐漸變成ESIM，電子版的sim卡，就不需要sim卡的實(shí)物了，成本更低，更穩(wěn)定一些。

　　ofo在市場(chǎng)鋪完了之后，逐步開(kāi)始設(shè)計(jì)了少量的“形象工程”產(chǎn)品了，緊跟時(shí)代潮流，把GSM模塊換成了最新的NB-IOT模塊。NB-IOT模塊的持續(xù)連接功耗比GPRS小的多了，但是如果依舊采用休眠喚醒的方式時(shí)，功耗沒(méi)有明顯的差別。

　　NB-IOT的模塊的價(jià)格，現(xiàn)在依然比GPRS模塊要貴幾倍。不過(guò)現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商對(duì)NB-IOT的產(chǎn)品普遍有二三十塊錢(qián)每臺(tái)的補(bǔ)貼政策，適當(dāng)有助于NB-IOT的快速推廣。對(duì)于ofo這樣的產(chǎn)品使用NB-IOT，我們更有理由認(rèn)為，形象作用大于實(shí)際作用。

　　總結(jié)

　　共享產(chǎn)品、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，聯(lián)網(wǎng)方式和工作方式多種多樣，各有優(yōu)劣。哪個(gè)高級(jí)哪個(gè)落后并沒(méi)有關(guān)系，要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和營(yíng)銷模式來(lái)選擇最適合自己的方式。