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最早共享单车运营品牌之一的摩拜单车，传闻仅仅开发其独立自主品牌的单车智能锁就使用了半年时间，那么问题来了，共享单车上的智能锁，做出来有多难？目前主流的开锁方式有哪些？共享单车作为现阶段的资本风口，媒体对共享单车的兴趣和报道渐渐多了起来，有关注的同学可能早早就看过这些文章是这样介绍单车上的智能锁的，“技术实现手段也不难：在电动车锁里加上传感器、GPS、3G网络和芯片……”，事实上真的像众多报道中所描述的如此“简单”吗？

续航问题

共享单车一开始不被看好，很大程度上是因为其电池的续航问题。

上面提到过，除去开锁，单车需要和后台云服务器建立了TCP/IP长连接，通过心跳包的形式保持通信，与服务器同步定位的信息。显然，定位的问题要用到锁里面GPS 模块（最傻的创业者都不会用基站这种方式定位），单单是实时定位就需要GSM + GPS的方式24小时不间断去追踪单车，耗电不少啊。

这就涉及到锁的整体功耗问题了，共享单车上的智能锁一天要用多少电？我们尽量用最最省电的方式去计算。

骑行时，实时的路径追踪可以使用用户的手机上传位置，单车内的GPS只负责跟踪单车，只需要在一段时间内更新某个点（与跟踪美团外卖员位置类似），这个更新时间可以长达30秒到1分钟。而车辆锁上后，后台也可以控制延长心跳时间，10到15分钟才更新一次，目前采用的 AGPS 技术也可以在2秒内锁定位置，工作时间不多。所以我们先把忽略GPS模块的功耗忽略，只计算GSM模块待机功耗。

这样就有个更简单的方法：我们可以回想下当年诺基亚黑白板砖功能机的时代，1020mAh的电池，在轻度使用的情况下（每天发发短信类似智能锁开锁操作），可以待机5天左右，算下来功耗大概在8~9mAh，算上GPS模块和周围电路，开锁电机，功耗大致应该在10~15mAh。

电池和发电

有了对智能锁功耗的基本认识，自然要考虑到我们要在上面放多大的电池才能维持正常的工作？关于电池的问题，有几点需要考虑到的：电池必须是可充电电池；单车的流动性非常大，不能对一辆辆没电的单车进行收集和人工充电；受限于锁体的大小，体形不能太大；电池的成本不能过高。

市面上最符合上面条件的电池大概就是INR18650电池，单节2500mAh，由于锁有大小的限制，一般的锁体内放4节这样的电池已经是极限了，就是10000mAh。这样的电量，明显最多只能支持单车两个月的使用，意味着共享单车的运营者必须解决另一个问题：怎样给单车充电？

最初的摩拜用的就是骑车发电的方式，在转动轮上加上花鼓来发电。所以最开始型号的单车脚踏都特别沉，很难骑。现在行业里普遍接受的充电方式是太阳能充电，在车篮子上加装太阳能电池板，保证电量的供应。

太阳能电池板大多采用的是PET和EVA材料，工作电压为6V，工作电流为1A，转换效率可达到18%～24%。通过特殊的封装技术制成标准尺寸为长270mm、宽175mm、厚2.2mm的太阳能电池板，这样的太阳能电池板保证单车的供电是不成问题的。所以，我们在生活中看到的带车筐的共享单车，可不仅是为了方便用户存放东西，更重要是源源不断地为单车供电。

锁体本身

随着共享单车的普及，很多社会问题也呈现出来了，相信很多人都看到过“小学生乱砸乱开共享单车”“共享单车遭到破坏大面积失效”等新闻报道。共享单车被恶意破坏，暴力破坏等原因有很多，在国情下商家对锁体的材料的选取，锁的形状、内部防盗防破坏的设计就十分重要。

锁体除去要选用材料坚固，防水防盗的材料外，还需要在锁中加装传感器，在非正常移动、被人恶意破坏时发出蜂鸣警报。

还有就是开锁弹簧的老化问题，不止一次我要用车，扫码后已经听到了锁开锁成功的滴滴声，app上也显示已经开锁，可总不见锁鞘弹开。仔细观察才明白，原来是开锁弹簧严重老化，锁是开了，但是弹簧没弹出，要我自己手动把锁鞘拉出来，一不留神还以为这个车子坏了呢。

可见一台共享单车上的智能锁，锁体上需要做的文章也不少。要做共享单车智能锁采用的需是外壳是铝合金材料，比普通的马蹄锁更轻、更牢固。经过上十万次的开锁试验，内置传感器防盗放暴力破坏，蜂鸣报警器还可终端控制方便找车，这些都是初步设计开模的时候就需要考虑的事项。

智能锁的开锁方式的演变

我们先搞清楚智能锁的核心问题：用户是怎么通过手机扫码开锁的，原理是什么？共享单车上的智能锁从上线之处到现今，开锁的方式已经经历了三次优化。

短信解锁：

我们都体验过共享单车的开锁方式：用手机扫描车上的二维码，APP 上出现解锁进度的读条，10秒内就会听到电机带动和锁鞘“啪”的一声，解锁成功。我们可以直接把锁内的 GSM 模块当成是当年的插了SIM卡的黑白功能手机，10秒内的时间，GSM 搜索网络时间没有这么短，更何况在解锁的过程中，我们仅仅是用手机扫码，没有任何激活单车的操作，所以可以肯定锁是始终与网络保持长连接的，就是说这个手机始终是开机的状态，时刻要接收信号。

一开始以摩拜为代表的共享单车的开锁过程比现在慢多了，每次开锁大概在6~10秒，但极少开锁失败。笔者很早就注册使用共享单车，对此深有体会。原因其实是最开始的共享单车，开锁并不是使用GPRS流量来控制的，而是服务器通过给自行车发短信（对，就是手机短信），响应然后开锁。6至10秒的延时也正正是短信投递的时间。

短信开锁的方式有其优势：开锁比较稳定，开锁不需要通过GPRS/3G流量，比较省电。省电是非常重要的，前期由于共享出行尚未普及，而单车是需要使用者发电维持的（相信大家都知道摩拜初代用的是轴承不是链条，靠我们骑车来发电），如果某辆车一直没人骑，等到它的电量耗尽变成一辆“僵尸车”，一旦这种情况多起来，线下维护的成本就非常高。

没想到吧，最开始的共享单车是以短信作为开锁信号！

GPRS开锁：

接下来共享单车开锁方式就直接由服务器通过GPRS/3G流量传达指令开锁。不再担心电量的问题，这种变化是可预见的，因为骑车的人多起来了嘛！通过流量直接开锁，开锁速度也大大提升，从原来靠短信，等待时间有时候要30秒、1分钟（短信收发有时候还不止这么久）变成了3秒内开锁，照顾到很多人的用户体验。但问题随之而来：开锁时间，开锁成功率依赖信号，在信号不强的地区开锁也是十分痛苦的。

GPRS + 蓝牙开锁：

我想你们也猜到了，现在的智能锁采用的开锁方式普遍使用的是流量+ 蓝牙辅助开锁，开锁不稳定、开锁时间慢、耗电等所有问题得以一次性解决。蓝牙辅助开锁，原理是使用用户的手机蓝牙通过加密，与锁内的蓝牙配对后开锁。服务器只需用流量连接用户手机，再由手机蓝牙发送开锁指令到智能锁。这样一来，开锁功耗大大降低，也不需要依赖锁中模块的信号强度，提高稳定性。4G手机的流量速度也保证了开锁时间，这种流量蓝牙“二合一”的开锁方式可谓终极方法。

窄带物联网(NB-IoT)开锁：

窄带物联网(NB-IoT)作为IoT领域的一项新兴技术，随着产业链尤其是芯片技术的逐步成熟，同时在运营商的广泛支持下，将其应用于共享单车领域获得了越来越多的共识。早在去年，中国移动和摩拜科技就在上海完成了基于窄带物联网现网的端到端测试，今年，ofo也与中国电信签署了窄带物联网共享单车应用合作协议。

相比2G，窄带物联网具有广覆盖、多连接、低功耗、低成本等诸多特点。窄带物联网低功耗的特点，使得共享单车不需要安装人力发电装置，仅用太阳能电池板或自带电池就可以满足车辆用电需求;窄带物联网覆盖范围更广的特点，使得地下车库、地下室等偏僻位置的单车可接收到信号，保证车辆持续在线;窄带物联网方案具有低成本优势，可大大降低整车设计成本。

我们为什么需要NB智能锁？为什么NB智能锁逐步成为大众关注的产品并逐步走入千家万户？

随着家庭的小型化，社会化，我们的邻居可能都互相不认识，也不太可能托付。我们的亲戚朋友分散到各处居住，守护我们的家庭就是我们的锁。小区的保安、物业管理员也无法辨识每个人的身份，每个小区既有长期居住者，也有短期租住者，在这样复杂的居住环境中，试图仅仅靠物业来管理，封闭管理是不太现实的，也不符合社会化的服务要求，比如快递、外卖等工作人员为大家带来了方便，也带来了管理的复杂性。陌生人的进出频繁，总会给大家带来不安，尤其是邻居的房屋频繁有陌生人进出，更是大家很担心的。而安装一把真正的NB智能锁，无论什么时候，用户都可以知道自己房屋状态，就是现在很多业主的心声。

NB智能锁发展历程

设备从机械化到电子化是一切设备发展的必经之路，电子锁的出现对于酒店等行业是有极大意义的，使酒店能够很管理每天都有不同客人入住的房屋。客人凭着一张卡就是随时入住，而不需要保安人员或者酒店服务人员帮其开门，清洁工和保安等能够用一张卡随时打开每扇门进行清洁或检查。电子锁的在欧美逐步被广大客户所接受，有先进意识的厂家也开发出用于家庭的电子锁。逐步走入了家庭。开锁方式从IC卡到密码，现在开锁方式就更多了，人脸识别、掌纹识别、指纹识别、虹膜识别等等，不管开锁有多少种方式，实际上就是电子身份认证的一种方式。目前市面上的没有通讯功能所谓智能锁，其实就是电子锁，跟我们家用的冰箱、洗衣机、空调等的线路板一样，远远谈不上智能，其本质上还是电子锁的一种。

2013年左右，随着长租公寓，民宿等在国内兴起，对于如何提高客户体验感有了不同的需求，互联网+是一个热门的话题，手机与入住结合就是诸多民宿从业者的需求，兴起了互联网智能门锁，互联网门锁采取WIFI、蓝牙、zigbee、lora等诸多无线通讯方式进行连接，有的采取485、433等有线方式连接，解决网络和设备通讯问题。是电子锁升级的一大进步，后台和设备互联，初步具备了智能的成分。但是由于通讯方式的不安全不稳定，实时性不好，互联网和自动控制结合的并不好。这种电子锁近年来也逐步走入了家庭，但是由于通讯安全的问题，大家并不太愿意使用远程等功能。由于通讯需要通过网关转换，这种通讯也很容易被阻断或破解。

一个真正的智能锁，需要具备以下条件：能在各种场景可靠操控，安全实时地通讯，后台与设备交互简单，用户能方便的通过手机与设备交互。其中通讯的安全实时是极其重要的。满足了设备+通讯+平台+APP才是真正的智能锁。智能锁是一个系统解决方案，而不是简单的一个设备，才能满足您对安全服务的需求。

NB智能锁使用窄带物联网技术进行通讯，这个通讯网络2018年三大运营商布网完成，他的特点就是、低功耗、广覆盖、安全性高。锁的通讯由锁内置的NB卡与运营商基站连接，以专用的频道传输信息，家里无需有网络，也不用市电，这样外部的力量无法破坏通讯，确保了在任何时候锁都能与用户保持联系。
NB智能锁由安全可靠的终端设备，稳定实时传输的通讯，响应迅速的后台和操作简单的APP构成，形成了完成的一套系统。用户可以通过这套系统随时收到锁的各种信息，包括防劫持报警、破解密码报警、人员进入记录等，也能够随时随地用手机设置开锁密码，更能方便的管理分布在各地的房屋。

NB-IOT智能门锁区别于传统的机械门锁，现代门禁系统当中各种各样的智能锁具带给人们诸多便利。其中，无线通讯技术给智能门锁的安装布置提供了更多方便。而NB-IOT作为现在社会中最热门的无线技术，NB锁优势又有那些呢？

锁具的发明距今已有千年的历史，从原始社会的门闩到现在的智能门锁，其中每一代产品的更迭都凝聚着巨大智慧的结晶。现代的智能门锁在安全性、稳定性、通用性等诸多方面都比传统的门锁上升了一个档次。在更新换代的过程中，无线物联网技术的成熟功不可没。

物联网的设备大体可以分为三种：

• 无需移动性，大数据量(上行)，需较宽频段，比如小区监控。
• 移动性强，需执行频繁切换，小数据量，比如车队追踪管理。
• 无需移动性，小数据量，对时延不敏感，比如智能抄表。

智能门锁的应用场景就是“无需移动性、小数据量”的最后一种。而NB-IoT原理又以其极低的功耗和成本得到大众的青睐。

作为锁具，低功耗几乎可以说得上是最基本的需求，因为电池耗尽而无法开门这样的问题会给使用者带来极差的用户体验。在这一点上NB-IoT比之其他类型的射频技术有着天然的优势。

在单片机低功耗模式下底电流也仅为8μA。超低的功耗将带来的续航时间的大大提升。而最小极限值较低的工作电流在减少能耗的同时，也能带来与部分续航时间的提升。因为随着电池的老化，其内阻增加所能提供出来的电流也将减少，更低的工作电流无疑可以称得上是“开源节流”。

当然，大家在使用智能门锁的同时往往会担心其安全问题，毕竟在电视电影的艺术作品中大家已经见惯了“黑进安保系统”的情节。这种担心并不是没有根据的。目前业界的NB-IoT模块也确实存在着这样的安全隐患。

主要有两种情况：

第一种云SDK，直接数据明文传输。毫无保密性可言;

第二种云SDK，基于DTLS加密传输，但终端秘钥ID存储在Flash，容易被获取。

这样一来，本来很有前途的一项技术，是否就因为这样的瑕疵而付诸东流了呢?答案当然是否定的，因为业界已经渐渐出现了第三种方案：TEE安全方案。

TEE使用OTP ID加密采集数据，转成密文，存放在内部Flash。终端基于DTLS来实现数据安全传输。而云服务器收到密文数据，使用同样ID进行解密即可得到明文数据。这样一来调试打印或外接Flash存储，数据均为密文形式。其安全性也得到了保障。

同时有深圳天网互联研发的NBIOT智能锁已完全实现IPv6协议的支持，介于IPv6场景中.由于同一个子网支持的节点数量极大(达到百亿亿数量级)，黑客通过扫描的方式找到主机难度大大增加。这就好比如每款NBIoT智能锁都有独立唯一的“网络身份证”，使得智能锁的安全系数得到了质的提升。