中華大學

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中華大學碩士論文

一個以 QR Code 為基礎之智慧型公共自行車租借系統

An Intelligent Public Bike Rental System Based on QR Code

系別所：資訊工程學系碩士班學號姓名：E09702013 林冠榮指導教授：游坤明博士

中華民國 101 年 8 月

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摘要

因應全球暖化現象逐漸加劇，先進國家大力推行環保交通工具-自行車來達到節省能源，減少二氧化碳排放，許多大城市更推動公共租借自行車系統來滿足都市中短程旅次的需求。唯目前的公共自行車租借系統大多採用IC卡或 RFID電子收費方式進行，

使用者需至特定地點購買(租借)卡片，取得相當耗時，且建置成本高昂。本論文提出一個整合無線網路、快速回應碼(QRCode)與智慧型手機三大元件，建置一個低成本的『智慧型公共自行車租借系統』(QR-PBS)，在QR-PBS系統中依據功能之不同分為三個子系統；分別為中央線上租借資料庫子系統、公共自行車鎖固子系統以及APP租借子系統。QR-PBS之三個子系統透過無線網路進行資料交換與控制指令之溝通，並利用智慧型手機產生對應之QR Code之當作一張臨時的自行車租借卡，建構出一個高效率、低成本的公共自行車租借系統。藉由QR-PBS之提出，希望能提供一個更簡單、

快速與便利的方式租借公共自行車，有效提高公共自行車租借系統的使用率，進而達到減少空氣汙染，並且節省能源，建構一個更健康的生活環境。

QR-Code(快速回應碼)再APP(應用程序)系統中被大量的開發，配合WIFI(Wireless Network) 無線網路技術做一個結合，讓公共租借系統可以透過行動通訊，暢行無阻，

讓租借也可以變成一件簡單的事，透過此系統，使用者可以不受人工租借時間限制，

可以隨時使用，讓使用者對公共自行車租借系統產生濃厚興趣，希望有一天自行車能取代會汙染的交通工具，成為人們最後一里的代步工具。

關鍵字：無線網路(Wireless Network)、快速回應碼(QRCODE)、應用程序(APP)、公共自行車(Public Bike system, PBS)

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ABSTRACT

Gradually intensified due to global warming phenomenon, the advanced countries vigorously promote environmentally friendly modes of transport - bicycles to save energy, reduce carbon dioxide emissions, many major cities to promote public rental bike system to meet the needs of short-range trips in the city. Public bike rental system of most of the IC card or RFID electronic toll way, the user needs to specific locations to purchase (lease) card, made a considerable time-consuming and high cost of implementation. This paper presents an integrated wireless network, rapid response to the three components of the Code (QRCode) and smart phones, build a low -cost "smart public bike rental system" (QR-PBS), the QR-PBS system based on function is divided into three subsystems; for the central line rental database subsystem, public bicycle locking subsystem, as well as APP lease subsystem. QR-PBS three subsystems through a wireless network, information exchange and communication of control commands, and use smart phones to the corresponding QR Code as a temporary bike rental cards to construct a high-efficiency, low-cost public bike rental system. By the proposed QR-PBS hope to provide a simpler, lease of public bicycles in a fast and convenient way to effectively improve the utilization of public bike rental system, and thus to reduce air pollution and save energy, to build a healthier life environment.

QR-Code (Quick Response code) and APP (application) system, a lot of development, with WIFI (Wireless Network) wireless network technology to do a combination of public rental system via mobile communications, unimpeded, so that the lease alsocan become a simple matter, through this system, users can not artificial lease time limit, you can always use, allowing users to generate strong interest in public bike rental system, day bicycle can replace the pollution of transport,become final in the means of transport.

Keywords:

QR-CODE，Applications，Wireless Network，Public Bike Recent Systems

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誌謝

首先誠摯的感謝我的指導教授游坤明博士，在教授細心的指導下，讓我在公共自行車資訊租借系統，Android 這個領域中，從一無所知到能了解其中奧妙之處。在這段時間裡，教授即使再忙也都會抽出時間關心我們的研究進度與方向，

一旦發現我們有所迷失就會馬上導正我們錯誤的觀念與方向，教授不斷的傳授他的研究經驗給我們，並且不斷的鼓勵我們不要放棄，要堅持下去，遇到我們低潮時，也時常幫我們打氣，才使我能更順利的完成研究。

在跟教授學習的過程中，我所得到的不僅僅是學識上的收穫，更重要的是對於做人處事與做研究的細心和態度。每當大家在討論的時候，我們沒發現的問題，教授總是能一一指出，在討論的過程中，教授總是能不斷的激發我們一些新的想法，並且讓我們細心的去求證這樣的想法是否正確。教授不斷的提醒我們凡事都要抱著大膽假設，小心求證的精神，這樣的精神與態度讓我在未來人生的旅途上更是受用無窮。

在念碩士期間遇到的每一位同學，每一個老師，細心不厭其煩的教導我們，讓我們對資訊工程的邏輯觀念能更深刻，更深入學習，另外我要感謝我的碩專同學陳永曜，學弟朱國華，沒有你們的支持和幫忙，我無法完成此論文，最後我要感謝我的家人和朋友，沒有你們的支持和鼓勵，我沒辦法堅持走到這一個畢業里程碑，謝謝幫助過我的每一個人。

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圖目錄

圖 3.1、手機滲透率表(拓樸產業研究所) ... 16

圖 3.2、租借 App Client 架構... 18

圖 3.3、智慧型快速反應公共自行車租借系統/架構示意圖 ... 21

圖 3.4、智慧型快速反應公共自行車租借架構 ... 22

圖 3.5、公共自行車租車系統控制管理 ... 27

圖 3.6、公共自行車還車系統控制管理 ... 32

圖 4.2、Eclipse 解壓縮成功之資料夾 ... 34

圖 4.3、Available Software Install Window ... 36

圖 4.4、Window of Preferences ... 36

圖 4.5、Create New Android Virtual Device ... 37

圖 4.6、Android 模擬器 ... 38

圖 4.7、程式架構圖 ... 39

圖 4.8、Socket Server and Socket Client ... 40

圖 4.9、Intelligent QR Code App client Input Form ... 41

圖 4.10、Result: Show QR Code picture ... 42

圖 4.11 APK 產生位置 ... 43

圖 4.12 電腦中的手機路徑 ... 43

圖 4.13 手機中 APK 檔案位置 ... 44

圖 4.14 Intelligent QR Code App Client(TestActivity) ... 44

圖 4.15 Intelligent QR Code APP Client ... 45

圖 4.16 APP Client 提示訊息 ... 45

圖 4.17 使用者租借資料表單 ... 46

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表目錄

表 2.1 國外公共自行車租借方式 ... 7

表 2.2 國內公共自行車租借方式 ... 7

表 2.4 QR-Code 應用分類表 ... 9

表 4.1 安裝軟體表 ... 25

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第一章緒論

21 世紀以來，由於工業發展快速，加上交通工具的普遍，石油變成 21 世紀，工業發展和交通工具運作發展最依賴的能源，由於過度開發和使用，石油這一項能源正面臨著隨時會消失的問題，另外由於大量的使用石油當交通工具和工業發展的能源，

交通工具和工廠在燃燒石油的過程中會排放出大量的廢氣，造成空氣汙染，於是衍生了兩個問題，一個就是空氣汙染日益嚴重，另一個就是石油這項能源，因為大量使用，

所以石油再過不久就會被消耗殆盡，能源變得越來越少，全世界各國面對這兩個問題，用盡了各種方法，一方面想開發新能源，另一方面又想發展不造成空氣汙染的交通工具，經過研究之後，發現自行車這個交通工具兼具環保又節能，是 21 世紀以來，

發展節能環保的一個好選擇，透過自行車的公共化，便利性，希望有朝一日可以代替會汙染耗能源的交通工具，讓自行車能夠變成現代人，從甲地到乙地移動的代步工具。

1.1 研究動機

從農業社會轉型到工業化社會，依照工業發展，人類為了大量工業開發和日常生活所需，石油被大量採用，成為一項大量使用的能源，幾乎所有用來行動的交通工具和工業發展都需要它，舉凡:飛機，汽車，機車，公車，卡車…等等，由於大量開採和使用，導致能源和空氣汙染危機爆發，由於石油的量減少導致價格升高，目前這項能源已經為各個國家的民生和環保造成很嚴重的問題，每一個國家為了節能和減少空氣汙染，紛紛投入技術和經費研究，從尋找替代能源到製造新的乾淨能源。加上這幾年因為旅遊盛行在各個國家，所以各國政府在尋找替代能源和環保的議題上努力在加上還要兼顧旅遊發展得考量，自行車這個交通工具嚴然成為新世紀，節能省碳的一個典型代表，為了讓更多的人可以使用這一項環保的交通工具，故推出了以公共租借系統為主搭配自行車，這些租借站一開始大部分設立於各個交通樞紐點和觀光景點，

目的是希望人們大量使用，減少能源的消耗和空氣的汙染。

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早期的公共自行車租借系統，採用人力登記和人力管理，往往是申請程序需要一個人力和時間，審核流程需要一個人力和時間，租借系統時又需要一個人力和時間，不但造成很多人力資源和時間的浪費，在申請資料的保存和管理方面是利用書面書寫，書面申請的流程需要時間審核，租借公共系統時必頇依序排隊，使用者資料保存也因為一些外在因素(受潮/搬家)會造成資料損毀或是遺失，不管是申請流程或是使用者的個人資料保存都需要透過人力，來讓整個公共租借自行車系統的運作順暢，不僅讓使用者覺得使用此系統不方便，也讓使用者覺得提出申請之個人資料安全受到威脅，加上租借系統租借資訊不透明化，往往出現了A租借站的腳踏車已經被租借空了，而想使用的人在不知明的情況下，跑到該站欲進行租借撲了空，或是B租借站的腳踏車太滿，完全沒有租借出去，綜合以上種種原因，不僅申請不方便，資料不安全，

資訊不透明化，也浪費人力，導致使用者的使用意願普遍低落，更形成系統荒廢，系統的使用乏人問津。

資訊化社會來臨，建置系統從傳統人力走向資訊化時代，租借技術也藉著RFID (Radio Frequency Identification Card)技術的發明，透過資訊化建置管理，公共自行車租借系統減少了人力來管理，用大量資訊化技術取代，不但在資料的保存，憑著申請租借使用的 (RFID)，資訊系統管理使用者資料，並把資料輸入資料庫儲存，達到資料安全化，加上人們所處資訊爆炸的時代，每一件事都講究快速和便利，不願花費等待的流程，使用的東西和系統，最好是隨手就可取得的系統，不麻煩，便利性高，也比較能激起人們的使用需求和興趣。

1.2 研究目的

隨著環保意識抬頭，能源危機降臨，旅遊習慣和意識抬頭,人們透過自助旅遊尋找自身心靈滿足有越來越多的趨勢，當人們從一個城市移動到另外一個城市，早期旅遊是透過徒步方式，後來大眾運輸工具發達後，人們搭乘大眾運輸交通工具進行移動和旅遊，在長距離的移動來說，人們會利用:火車,客運,這些大型的大眾運輸交通工

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具，然而在城市或是鄉鎮中會有一些小街道，這些鄉間小路的路程，屬於中、短距離移動，在鄉間小路中，大型交通工具交通不發達，有些地方交通工具無法到達，路線也沒有交通工具行駛,這時候旅行者就必頇仰賴雙腿來行走，如果是小距離還可以輕鬆散步，耗時雖不多，當某些路程是中距離的路程，就可能會耗費更多的時間，為了要讓旅行者，旅遊移動能更快速有效率的延伸,在環保節能的前提下，研究出一個不浪費能源，符合開放公共使用，也符合環保節能，不增加空氣汙染的系統，這個系統稱為:公共租借自行車系統，早期租借系統大多採用人工書面申請使用資料，申請過程繁雜，而且申請耗時，一方面造成使用者使用的意願低落，另一方面也無法讓系統發揮其基本功能而閒置，為了增加使用者使用意願，提高系統使用率，減少石油能源的浪費，減少空氣污染，配合劃時代設計的便利產品:因為智慧型手機崛起，本論文提出一套智慧型QR coed租借系統，方便使用者租借APP系統，不僅讓申請手續變簡單，讓租借系統更智慧更方便，快速，隨時隨地都能使用，目的是為了提高使用者使用意願，為了環保節能，也為了提高行的更遠，更健康的目的，利用APP Client跟雲端SERVER做結合的系統，期望能達到更高使用率，租借行動通訊化。

雲端系統是近年來，IT 業界熱烈討論的話題，很多人會問:雲端是什麼樣的新技術？其實雲端概念並不是什麼新概念，簡單來說，「雲端服務」是「網路服務」，在雲端的概念上，硬體、網路及運算方式的架構，有著不同的建構技術。

「雲端運算」可以追溯到早期的分散式運算，原本的用意是想要把分散式運算的成本降低，並且可以讓不同的帄台可以做到整合在一起，讓系統運算更方便快速。

目前「雲端運算」的架構是透過網路來傳送服務以及各個伺服器在不同帄台、不同層級提供的運算所組成，使用者可以利用網路來使用這些服務，包括：技術、商務、

儲存等，而不需要另外去研究或是瞭解這些服務的內容。

1.3 論文架構

本篇論文共分五個章節，各章節簡述如下：第二章，我們將簡單的介紹公共自

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行車的發展歷史，以及此論文會用到的相關技術和各種技術的缺點比較，第三章，針對公共自行車租借方法所得到的結論，提出一個全新方便使用的公共自行車租借系統 Client(Intelligent QR Code APP)，本章內容將針對本論文提出的系統概念和系統架構做一個說明。第四章，使用eclipse軟體工具來模擬論文系統環境，針對我們所提出的概念和設計來驗證可行性，最後輸出到手機上執行，第五章，我們列出一些關於這個系統建置完成會具備那些優點，將研究結果做一個總結並提出一些未來可以繼續深入研究發展的方向。

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第二章相關研究

在物價齊漲的時代裡，環保風盛行，越來越多的國家為了減少交通工具排放之廢氣所造成的空氣汙染，想盡方法，為了尋找替代能源，投入大量經費在研究上，很多國家開始大力推行環保交通工具，經過多年的研究和尋找發現，自行車是一個環保又節能的交通工具，加上要能大量使用，系統必頇是公共開放式，綜合以上的需求，一個基於公共使用環保節能的公共租借自行車系統誕生，本論文研究每一個國家和不同地區的公共自行車使用方式和不同的租借媒介以及租用的條件，深入了解每一個系統的特色，租借方式，本章將介紹各國公共自行車租借系統的使用方式和不同系統間使用的技術，最後將我們觀察到的系統缺點做結論討論。

2.1 公共自行車系統的歷史

法國的公共自行車起源於1998年，由法國一家清晰頻道戶外控股廣告公司，建置了公共自行車租貸系統(Clear Channel)，由巴黎市政府推行一項名為”Vélib”的公共自行車租用計畫。Vélib [34]是由法文的腳踏車（vélo）和自由（liberté）兩個字所組成，

合在一起稱為「公共自行車租賃系統」。

此系統是由巴黎市政府和廣告公司 JC Decaux 共同合作，也是目前規劃這個系統最早的城市。這是世界交通歷史上的重大改變，此項改造計畫，法國人笑稱:自工業革命過後，這個系統是近年來交通史上最大的自行車革命，法國人試著想讓腳踏車變成上班的代步工具，用來取帶大量交通工具造成的空氣汙染，初期租借站的點不多，

租借不方便，很多租借頇仰賴人工來管理申請租借和租借控制方式，[14]一開始，由於耗費龐大，系統曾經被誤認為是用來給白領階級使用，加上自行車失竊率高，超過 15%以上，由於出租站和可以出租的自行車數量都很少，一開始使用率很低，人們還一度以為是貴族才有權力可以使用，後來發現是誤會，政府為了提高使用率，才開始廣增租借車子和租借站，從原本很少的 750 個租借站，增加到 1 千多個，而自行車數

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量也增加至 2 萬部，Vélib 在啟用的第一年，就創下兩億七千五百萬租用車次。當時一項針對巴黎交通運輸的分析也發現，比起汽車、計程車與走路，單車的速度最快 [19]。

由於每一個自行車租賃站的使用數量不易預測，常常會讓人們集中前往甲租借站，卻發生沒有車子可以租借，不知其它出租站還有空車可租借，還車也是一樣，人們往往會一下子大量把車子還到某一個出租站，導致甲租借站車子滿滿，乙出租站沒有車子可租借，空空蕩蕩的，此時必頇有工作人員駕駛壓縮天然氣汽車，將自行車從停滿車的租賃站，運送至空的租賃站。

公共租借系統早期使用率會提升，[34]也是由於歐洲鐵路員工罷工所引起的交通癱瘓，讓人們做了另外的選擇，加上環保意識和省碳節能的現代意識抬頭，大大的增加了公共自行車系統的使用率:

目前推行這項公共自行車租用系統的遇到的三大挑戰分別是：

(1)、可租借車輛增加和出租站的數量增加，伴隨而來的是失竊。

(2)、惡意破壞租借車輛，造成車輛毀損率增加。

(3)、租借站車輛使用調度問題，需要另外設計研究。

隨著法國發起之後，世界各國也紛紛投入，以[11][34]荷蘭阿姆斯特丹和丹麥的哥本哈根來說，這兩個國家當時被慣稱為「世界上最友善的單車城市」在這些國家有 30%的單車都投入到觀光中，由於風景漂亮，自助旅遊盛行，公共租借系統在這些城市被大量使用，對於環境保護和節省能源達到了很大的社會效益。

中國大陸杭州在2008年五月[18][34]誕生此一系統，杭州在全國推行這項計畫之前，率先推出“公共自行車交通系統”，系統應用於西湖風景區中、市中心等旅遊相關區域，設置自行車租車地點。公共自行車在杭州，問世不到一年，日均車輛租用頻率已經從初期的0.93次提高到了現在的3.27次。儘管租車點和自行車數量在不斷增加，

但許多租車點還是出現了“使用者多於使用自行車輛”的情況，常常出現“租車難”和

“還車難”的問題。

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杭州的自行車租借系統目前會遇到的問題是:採用大量服務人力，最早是以書面填資料的方式申請，申請完之後，服務人員會帶你去取車，由於所有的資料申請都頇透過人力來管控，加上紙張容易受潮，保存不易，很容易造成資料遺失和毀損。加上資訊的不透明，常常會出現，當人們集中前往甲租借站，由於大量使用者租用了車子，

導致會發生租借站車子被借光，發生使用者在甲站借不到車子的情況，不然就是某些出租站車子滿滿，卻無人來租借的窘境，一開始的租借申請程序也因為申請繁雜的因素，減少了使用民眾的意願，由於杭州的自行車租借系統大多和風景區:如西湖綁在

一起，為了提高遊客的使用意願，利用了讓自行車出租系統資訊透明化這個辦法。

國內的自行車租借系統首推台北[2]和高雄[3]這兩個城市，台北早期的自行車租借系統，在民國88年時由台北市交通局在市區中提供免費使用之公共自行車，當初的使用方式是，採用跟大賣場推車租借一樣的方式，租借型態是投幣式租車，退幣式還車，當初有推行一段時間，後來因為常常出現租借之車輛大量失蹤，故暫時中止這樣的租借系統到了2009年，由賀陳旦交通部長再提出公共租借自行車系統是以短程接駁，務必歸還，歸大眾使用為原則，並把出租站的點，設立於交通樞紐、商辦大樓、

風景觀光區，住宅區，透過把服務系統和自行車本身合為一體的系統，給人們除了大型交通工具以外的另一種交通工具選擇，以租用距離長短來訂定價錢，為了達到改善交通雍塞空氣汙染，節省塞車浪費的時間為原則，做為改善「最後一里」行的目的。

早期自行車租借系統，使用大量人工管理之外，不但造成租借效率低迷，中期由於RFID系統和QR-CODE(Quick Response-code)技術的開發，讓早期使用大量人力的管理工作，逐漸被這些資訊系統索取代，化繁為簡，但這些資訊系統由於各有各的系統租借方式，往往造成人們使用上的不便和不普遍，每使用一個系統就必頇使用特有的租借方式，使用不同的系統就必頇重新了解學習適應新的系統。

這幾年網路發展快速，有人把系統以RFID和網路Google MAP結合起來，透過 RFID[15][23]來建置自行車的身分認證建立，用數位化方式來保護個人資料，透過資訊化來處裡大量資料，透過Google MAP[18][31]建置出租站附近的地圖導覽，讓人們

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使用更方便，資訊更快速取得，可以透過這些系統就可以從網路上了解，目前哪些出租站的自行車已經被租用完畢，想租借者就不用前往該處，而是轉往有大量自行車的出租站，此外透過網路系統也能知道該出租站附近的地圖資訊和風景導覽，也能增加使用者對環境的了解和認識[20][11][24][17][30][10]。

表2.1國外公共自行車租借方式

國家/城市租借方式租借點

法國(巴黎) 停車柱結合電子鎖配合使用 RFID辨識方式用來租借

分佈全國，不限於交通樞紐，全國每200公尺就有一個租借站。

荷蘭把信用卡靠近管理員的掃描

機，掃瞄一下，接著管理員在把掃瞄機對準車子上的晶片掃描登記一下。

所有城市和鄉鎮都有自行車出租站和自行車可租借，也跟鐵路交通網連結

德國採用公共腳踏車租借方式以慕尼黑和主要交通樞紐才

有建置自行車租借系統英國(倫敦) 由民眾發送簡訊給租借系統

公司，該公司於收到簡訊後，

傳回開鎖密碼，使用者利用此一開鎖密碼到租借站租車。

主要分佈在市中心的地鐵站，公車轉乘站，停車場和公用機構附近。

丹麥(哥本哈根) 使用硬幣投幣於車鍊上之投幣孔，退還車完後，可將硬幣退回取出。

分佈於交通樞紐，主要是讓民眾以自行車為通勤使用為目標

美國(華盛頓) 採用法國的系統，租借方式相同

以華盛頓特區為主，租借站和租借車子數量都不多加拿大(蒙特婁) 參考美國和法國的方案建置

系統，租借方式相同

以蒙特婁為主，臨近的三個城市分別設立出租站和出租自行車。

大陸(杭州、北京)

利用IC卡電子收費系統和車輛電子鎖

於重要城市交通樞紐和西湖風景區為主要推展地區，設立出租站和出租自行車

表2.2、國內公共自行車租借方式

國家/城市租借方式租借點

台北以電子鎖管理系統配合RFID 和悠遊卡為租借方式

以捷運和交通樞紐為主建置出租站

高雄以信用卡配合電子鎖管理以捷運和風景區為主

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在油價高漲的時代，汽機車排放的廢氣和大量交通壅塞的問題，常困擾著各個政府，加上自助旅遊風氣日益興盛，環保節能的議題充斥的今天，公共自行車系統發展到現在，除了增加自行車車子的數量和廣設出租站，配合重要交通據點，如火車站，

遊覽車站，飯店，風景區，人們最常出沒的地點去設點，縮短出租站和出租站之間的距離，租借也朝24小時無人租借管理去做設計，透過常用的悠遊卡，或是RFID卡片租借，管理個人資料並減少使用人力，在國外甚至有專用的自行車車道，和自行車專用橋可以渡河，甚至有自行車天橋，也有試圖特別為自行車規劃專用道，也為了讓自行車能更風雨無阻，在未來甚至有人提出自行車專用封閉專用道，可以減少風吹日曬雨淋，出租站和各個出租站周圍的風景和介紹都透過網路設計專有網站，讓人們不僅使用起來更方便，也能更清楚這些資訊，但為何人們使用的意願還是低落呢?

由於每一家公共自行車系統都是各自開發，使用方式很多類型，造成要租借，必頇要去出租站特定地點購買卡片，租用卡片，除了取得耗時，一張卡片無法所有的系統都可以通用，並且租借的過程，系統偶爾會出現錯誤，往往會造成使用者使用意願低落，加上如果該卡片是無線射頻辨識系統的話，無線射頻辨識系統的建置價格也不便宜，建置需要花費大量金錢，假如今天使用者所用之租借系統是隨手可得的系統，

系統建置價格便宜，且申請方便快速就可以使用，一種系統可以讓所有的出租系統使用，那情況又不一樣，故本論文以智慧型手機為素材:手機加上QR-code，裝置和技術取得容易，智慧型手機持有率也高，每十個人當中就有九個人有手機，以這些原因為基礎，這些技術和帄台成為本論文設計首選，用來建構一套容易使用之租借系統。

2.2 QR Code

1994年日本Denso-wave設計發明，是二維條碼的一種，QR Code(Quick Response Code) [4][6][7][13][16]，又稱為快速回應碼，比二維條碼能儲存更多的資料，QR Code 的圖案呈現方式是一個正方形，只有黑白兩色。在圖中的三個角落，印有較小的「回」

字的正方圖案。這三個回字是用來幫助解碼軟體定位的圖案，目的是讓使用者不需要

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對準，無論以任何角度掃描，資料仍可正確被讀取，如圖2.3

圖 2-3、 Quick Response Code

QR Code跟普通條碼比起來，具有可儲存大量資料的優點，在掃描時也不用像普通條碼需把直線對準掃描器，無論以任何角度掃瞄，該資料都能被正確無誤的讀取（二維條碼之於資訊之研究），除了儲存資料和行銷用途還可以用來當電影票，車票，未來QR Code[17][19][20][26][28]還能應用於導覽機制，食品安全，甚至可用來作為登機或是通關之身分掃瞄，讓使用者不用手動填寫一大堆資料，資料保密性高，簡單好用，

且在資訊輸入方面也不用大量輸入文字，只需少量的文字就可以代表。分類說明如表 2.4:

表2.4、QR-Code應用分類表

No 分類用途目的

1 文字傳輸自動化名片，電話號碼，地址達到靜態資料快速交換 2 網址快速連結提供使用者進行網址快

速連結、電話快速撥號等。

減少輸入麻煩，快速取得資訊

3 數位內容下載電信公司中遊戲及影音的下載，賬單中有列印相關的QR Code資訊供消費者下載

透過QR Code的解碼，就能輕易連線到下載的網頁，下載需要的數位內容。

4 身分鑑別和快速交易

QR Code防偽機制，利用商品提供的QR Code 連結至交易網站，付款完成後系統發回 QR Code當成購買身份鑑別

消費者端，企業提供了商品品牌確認的服務，透過QR Code 連結至統一驗證中心，去核對商品資料是否正確，並提供生產履歷供消費者查詢，消費者能夠更明白商品的資訊，

5 其它應用賬單和地圖標示，班車

時刻）、簽證等

讓使用者資料更保密，處理時間短，使用更方便。

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2.3 應用程序(APPLICATION，APP)

APP是Application（應用程序）的縮寫，早期應用程式都是在電腦作業系統上面執行，以前在家玩電腦的時候，使用者只需要準備一顆超大容量的硬碟絕對是不變的道理，任何下載的內容和資料，全都裝載在這顆硬碟就足夠使用，在網路開開始發展時，沒有Youtube這種影音的網路媒體帄台，可以讓使用者下載使用，隨著網路發展越來越進步，大量的影片傳輸影音享受已經充斥你我的生活，以影音媒體帄台所發展出來的服務，隨著網路的頻寬越來越大，處理速度越來越快，大容量的影音下載使用行為已經成為普遍的網路行為，但影音資料容量大尤其佔據硬碟的儲存空間。從這幾年開始，家裡使用的「作業系統」，不再只是那台從電腦商場組裝回來的大機器，

隨著微型化時代來臨，發展出很多微小的手持式裝置，而為了讓這些手持裝置可以運作更快速，使用更方便，從電腦作業系統中尋找好用的相關程式，把這些應用程式，

透過簡化，優化應用程式轉成單一的應用程式，目前以這種型式，將其技術慢慢轉移到你我的手持式裝置，而這些手持式裝置有可能是Android手機[5]、iPad、Xbox 360 甚至你最新買的3D電視，隨著網路發達，手持式裝置越來越多支援網路，在開發過程中，透過開發支援網路功能，以使用者的使用習慣來說，手持裝置的盛行，漸漸的程式設計者把單一應用程式透過APP的包裝方式，轉移到微型的手持式裝置上面，讓這單一程式可以在微型裝置上運轉順利，以使用習慣來說，使用者都會讓這些裝置連上網路，然後執行跟電腦同一種類型的應用程式。你會希望從電腦上下載的資料，可以不用做任何動作就在手機或帄板電腦，這些其他的裝置上使用。

一般常見的手持式裝置有手機，衛星導航，單眼相機，開發系統目前以 Android[8][30]和IOS(蘋果)的作業系統開發的應用最普遍，以這兩個系統為主而衍生出來的使用者習慣和應用與日俱增，在這個微型化時代正引領一股風潮，舉凡遊戲，

上網，記事，打電話，做簡報，收發email,拍照，視訊開會，聽音樂，瀏覽網頁，觀賞網路電視，影音交流，購買車票，購物，付款，應用正急遽增加，慢慢跟你我的生

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活做結合，也讓人們隨身習慣攜帶此系統在身邊。

當網路風潮沒有很普遍時，一般手機都是用來打電話用的，或是傳傳簡訊根本沒有其他的應用，早期的智慧型手機剛發展時，根本還有沒APP這塊市場，所以界面都不流暢，也不好用，常常用一下點一下就會當機，早期的高階智慧型手機，硬體效能差，系統使用不人性化，雖然有作業系統中的軟體可以使用，但由於程式太大，運行不流暢，常造成當機，可是當高性能智慧型手機慢慢推出優化簡易型的使用帄台時，

再搭配網路模組，無線網路，3G網路讓你我的網路不再侷限在你我得家中的那台大型電腦作業系統，或者是辦公桌上的電腦，隨著性能提升，原本在你我電腦裡複雜的程式，為了能夠在這些手持裝置中，運作流暢，程式開發者，不僅逐一拆解成單一應用程式，甚至把這些應用程式微型化，就變成了線在大家熱衷的APP，APP的市場越來越明顯，融入你我的生活，便宜又方便，攜帶性高，APP是一個大家值得花費心力的市場，這也是未來世界的主流。

2.4 問題探討

從過去的自行車租借系統中，我們可以知道車輛的損毀和遺失是這個租借系統一直以來的所遇到的最大挑戰，但我們覺得還有一些因素也是自行車租借系統目前面臨最重要的一些問題，如下：

問題一：租借條件和租借媒介不一樣

由於每個國家城市用來做為租借的系統都不相同，所以租借條件不一樣，每個系統都使用自己的規格，所以租借條件不一，IC卡租借，RFID租借，人工租借，申請規定也不相同，每使用一種系統就必頇遵守該系統規定的方式。

問題二：使用率(使用者使用意願)低落之問題。

如果一個系統是容易取得，且申請使用隨手可得，不需要特定之媒介，不需有限制的條件才能使用，不需要到特定地點才能申請，申請普遍方便，使用入門的門檻低，使用不困難，簡單快速便利，會讓每一個好奇的使用者都會願意親自動手來使用，

(20)

但綜觀公共租借系統推行以來，使用率一直下降，低落，遲遲一直無法成為人們最後一里路的最終替代方案，以租借媒介RFID Card[15][23]和信用卡來說，在使用前，使用者手上必頇擁有信用卡，或是申辦相關的卡片，才能做為租借使用，但申請或是購買頇到特定的站(銀行)，以方便性需求觀點來看，一個使用者，無法直接走到公共自行車租借站，直接可以租借使用系統，往往需要等待申請審核或者是使用另外特定媒介(RFID CARD，優遊卡，信用卡)，申請時還前往特定機構申請，審核使用者身分亦需時間，這樣的結果往往造成，想使用的使用者，無法立即可以馬上使用，一旦需要等待，而等待的結果會導致使用者，使用意願立刻降低，對想提升系統使用意願，是一項很大的難題和傷害。

問題三：租借媒介成本高

使用悠遊卡或是信用卡片租借，核卡發卡都需要製作卡片，悠遊卡中會用到 RFID 這個技術，使用此技術的卡片一張費用不便宜，使用 RFID 技術成本遠比 QR-CODE還貴，且目前在手持式裝置中，有關RFID的應用也只是在一般手持式裝置電池蓋背面裝著一張RFID卡片，來使用此應用，大部份的手持式系統裡並沒有直接支援RFID的軟體可以使用，故以架設成本來看，RFID的系統的開發價格成本還是比 QR-CODE價格要來的貴。

(21)

第三章系統分析與設計

鑒於公共自行車租借系統 (使用者) 使用意願低落的問題，本論文為了提升人們使用此系統的意願，從簡化租借公共自行車系統的租借媒介開始，在申請租借程序到擁有租借會員資格，簡化流程，讓申請流程不繁雜、不讓使用者造成困惱，目的是希望使用者可以透過這個簡易取得之租借系統，對公共自行車系統，能產生濃厚的使用興趣，為了吸引使用者目光，就必頇讓租借申請這件事變得簡單容易，在取得租借媒介物過程中，輕鬆取得，輕鬆使用、到最後租借自行車的管理控制程序，快速方便完成，希望本篇所提出之系統，能讓分屬於世界上的其他國家，不同區域的公共自行車租借系統，因為簡易使用方便建置之優點，能夠以本篇論文所提出之系統，成為不同系統間共同的規格，利用它來建立一套共同容易使用的公共自行車租借系統，讓全世界使用者使用自行車的租界系統不再有差異，達到共用租借系統，減少不同系統使用上的差異性，讓使用者不必到了不同的城市、地區、國家，想使用租借系統時，卻因為每一個國家，不同地區，系統本身的租借條件和使用方式不一樣，產生困擾，進而對這套租借系統產生厭惡，不必面對使用上的差異，必頇重新了解，而覺得麻煩，

最後產生不想使用的想法，希望本系統是能為使用者帶來更大的便利性。

綜觀現代人，幾乎人人手裡一支手機，智慧型手機應用的技術，正慢慢跟你我的生活環環相扣，做了很緊密的結合，在生活中智慧型手機也產生了很多跟使用者生活相關的應用，這些應用影響了你我的生活，長時間下來，使用者非常依賴此智慧型系統，不管是打電話，上網，玩遊戲，搭乘公共運輸系統，照像，聽音樂，看網路電視等等，遠端控制，安全辨識，搭車，買車票，看氣象，上網，購物下單，都跟生活息息相關，加上越來越多的生活應用都可以透過智慧型手機來遠端控制使用，越來越多的人對智慧型手機的使用越來越頻繁，以依賴感來看，跟本篇論文，想賦予這個系統，

能夠來承接人們最後一里行，這個夢想的目的相同，當依賴一旦成為習慣，對提高公共自行車系統的使用率的目的就會達到，由於這些諸多要素造成的原因，而大大增加

(22)

本論文利用智慧型手機，當作租借系統帄台的可行性，再搭配價格成本低廉的租借媒介(QR-code)技術，QR-code 技術和 RFID 技術比較起來，QR-code 技術的優點是:

QR-code 開發成本低，可以儲存大量數字和資料的，容易簡單使用不複雜，QR-code 是一種編碼方式，本身不像 RFID 需要另外提供電力的負擔，如果是使用 RFID，容易有建置成本高，必需外接電源和接收距離的考量，由於 QR Code 系統，在輸入大量資料的這部分，使用方式贏過人工輸入，QR Code 可以輸入大量資料快速，不耗費時間，系統可以快速反應，可以輸入大量的資料儲存，讓用戶資料透過儲存數位化，

因為數位化而達到資料好保存，有加密性，不像書面資料會因為時間過久，資料會受潮，會因為遷移或是保存毀損，會造成資料遺失，也因為這項優點，大大提高了使用此技術的好處，再來以使用率和依賴感來說，以智慧型手機帄台為首的租借系統，人們對智慧型手機的依賴感越來越深，加上市面上更有越來越多專為 QR-Code 專門設計的軟體，因應而生，故透過這個智慧型帄台搭配 QR-Code 模組來將資料辨識出來，

做到系統安全性高，目前市場上已經有針對智慧型手機，大量開發出 QR-Code 辨識的軟體，讓租借流程透過數位電子化取帶大量人工，讓本系統能快速方便使用，資料保密，資料保存資訊化，本論文提出以智慧型手機為帄台，結合雲端的概念，對公共自行車鎖固系統進行租借，目前把這個租借系統為『智慧型快速反應租借公共自行車系統』，希望使用者，可以提高對公共租借系統的租借使用次數，讓租借這件事，變得方便和簡單，產生濃厚興趣，藉著提高系統的使用率，讓這個使用行為變成一種依賴，讓自行車系統可以慢慢取代需要用石油的大眾運輸系統，減少人們大量使用以石油為動力依賴的交通工具，一旦減少這些吃能源的交通工具使用，不僅可以減少空氣汙染，節省能源，達到不耗費能源的目的，公共自行車系統也可以增加人們的運動量，

透過自行車系統達到運動瘦身，可以達到節能，兼固運動和環保，希望未來公共自行車系統能成為人們最後一里行的交通工具，依賴這個系統，最終目的，希望達到環境保護和節省能源的目標。

(23)

3.1 Intelligent QR Code APP Client 系統架構

為了尋找一個簡易的租借媒介，本論文決定採用智慧型手機為帄台，這個產品在你我的生活中隨手可得，據拓樸產業研究所預估，2011 年全球手機出貨量（不含白牌）達 16 億支，年成長率僅 11%，其中智慧型手機出貨量達 4.5 億支，成長率超過 60%，滲透率為 27.95%；預計 2012 年成長動能持續，在新興市場需求以及帄價化的帶動下，智慧型手機出貨量將逼近 6 億支大關。國際調查機構，顧能（Gartner）

預估，2011 年全球智慧型手機出貨量大約為 4.68 億支，2012 年將成長到 6.53 億支，

年成長率高達 40% [1]。

圖 3.1、手機滲透率表(拓樸產業研究所)[1]

「在智慧型手機的作業系統發展上，未來將是 iOS、Android、Windows Mobile 三分天下的局面，以智慧型手機為帄台再加上我們選用的開發軟體為 android，由於 Android 軟體是一個開放性很高的原始碼，屬於 Google 開放的原始碼，授權取得方便，故被大量用來開發智慧型手持裝置使用，相容性高，跟生活中的裝置的支援度都

(24)

高，Android 內核源自於 Linux，應用程式則大都經由 Java 語言撰寫。帄台架構，建構在與個人電腦幾乎相同的帄台(包含手持式裝置)上。這樣的架構有助於降低系統入門的學習門檻，使得實作開發上較容易理解與上手[30]。

典型的 Android 系統帄台的基本架構分為五個部份，在本篇論文的 App Client 的架構設計分別由上往下的架構分別為:

(a)、APPLICATION:

應用層中設計了 QR Code Generator Module 功能，QR Code Generator 是利用來幫助使用者從 SERVER 下載租借用 QR Code，來讓使用者可以利用此 QR Code 跟鎖固租借系統進行租借，這個模組，都是用來讓使用者利用 App client 執行租借更方便。

(b)、APPLICATION Framework

應用管理層裡，包含了 Activity Manager、Package Manager、View Manager，三種物件管理，可以利用這些物件去構建自己的系統

(c)、Libraries

透過 Libraries 的 open Source 各種資料庫可以供系統設計利用 (d)、Android Runtime

經過設計，撰寫應用程式及利用資料庫來儲存資料，最後利用 Open source 裡 Android Runtime 裡的 virtual Machine，來執行模擬，模擬我們建置系統的功能。

(e)、Linux Kernel

在 Linux Kernel 層，利用此層的 Open Source driver 來設計租借 APP client，本篇論文在此 Linux kernel 用到 Camera Driver、Wi-Fi/3G(Internet function) Driver、Display Driver、USB Driver、Memory Driver，利用這些開放資源來提供支援模組功能的正常化。

(25)

圖 3.2、租借 App Client 架構

以軟體的設計觀念來看，此系統是採用分層架構的設計，在架構中的每一層都是獨立開發，這種觀念是屬於軟體堆疊(software stack)的觀念，這樣的設計讓這個架構易於維護。以軟體堆疊的觀念來說，由下到上來看，分為三個部分，第一個部分是作業系統層，核心基礎是以 LINUX 作業系統為主要，只提供一般 LINUX 系統的基本功能和架構，其中包含有 Display Driver，Camera Driver，Wi-Fi Driver 等等，第二層:

中間物件包含了 Android Runtime 和 Libraries 組成，Libraries 對應到內部的 API，組成有 SQLite，Web kit，Android Runtime 內部則包含了一個 Virtual Machine 稱做 Dalvik Virtual Machine，第三層:應用程式，主要由 Application 和 Applications Framework 組合而成，Applications Framework 層提供管理服務給 android 系統，Application 就是 Android 所提供的服務。

(26)

以本論文的租借 APP 架構來說，我們會在 APPLICATION 層開發屬於我們 Intelligent QR Code android App client 的使用者介面,讓使用者點選使用 Application 的介面，使用者透過人機介面按下按鈕，利用租借卡按鈕這個 button，去呼叫 Function code 啟動 APP Client 裡面的使用者資料請求表單，當使用者輸入使用者資料，輸入完成後，透過輸入表單按下按鈕送出資料，傳送使用者(請求)資料給網路上的 SERVER，當網路上 SERVER 接收到來自於 APP Client 所傳送之使用者請求資料，

會把租借請求資料與資料庫裡面的會員資料進行比對，當比對結果確定使用者是會員時，會再把資料透過無線網路的方式，回傳給 APP Client，此時 Client 會把資料傳送給 Libraries 裡面的 QR Code 解析模組，透過轉換，系統會產生一張 QR Code 圖形，

此張 QR Code 圖形就相當於一張租借卡，可以用來租借公共自行車。

3.2 線上租借資料庫/系統

網路上的租借資料庫/系統，功能包含有註冊使用者成為會員功能，最新消息，

景點介紹，自行車路線簡介，當系統連上公共自行車租借系統(Public Bicycle Recent Systems)時，若你想使用此租車系統，利用 Intelligent QR Code App client 瀏覽器透過無線網路/3G 連線上網，可以看見網站首頁，首先點選註冊會員資料，系統會請你填入申請資料，填寫完畢輸入之後，使用者就成為公共自行車系統的會員，你就擁有線上租借系統的使用權限，也擁有使用這套公共自行車租借系統的使用資格，在雲端 SERVER 上，可以查看線上 SERVER 的最新公告消息，可以查詢目前這個 SERVER 上面，擁有/剩下多少公共自行車可以進行租借，另外有公共自行車出租站附近的風景介紹，可以歸劃行程，當你想使用此公共自行車租借系統時，可以從你的 Intelligent QR Code App client 這個 Client，輸入你的租借資料，此時 App Client 就會傳送一組參數到網路上的公共自行車租借 SERVER 資料庫，當 SERVER 收集到此一參數，會跟系統中資料庫裡的會員資料進行比對，比對完後就會送出結果給 Intelligent App Client。

(27)

3.3 鎖固(自行車)租借系統

鎖固(自行車)租借系統上裝置有:鎖固系統 GUI 人機介面，搭配硬體鎖固系統鎖著自行車，透過鎖固系統的 web camera，使用者欲使用鎖固系統時，可以持智慧型手機，手機中裡有跟 SERVER 下載之 QR-Code 圖形，當使用者把 Intelligent QR Code App client 靠近，鎖固租借系統裝設的 web Camera 時，系統會呼叫 QR Code Decoder 模組，模組掃瞄到屬於該公共出租系統的 QR-Code 圖型，會把圖形解析出來，鎖固系統會把解析出來的資料，透過網路傳送到線上 SERVER 資料庫，把這些資料跟雲端上的租借系統資料庫做查詢比對驗證，進行使用者資格審核，審核使用者是否為本租借系統會員，是否有資格權限可以使用鎖固自行車系統，當審核通過，SERVER 會發送核可訊息給鎖固系統，當鎖固系統收到驗證通過訊息，代表使用者就能得到使用租借公共自行車系統的使用許可，審核通過後，鎖固 GUI 介面會自動登入鎖固系統，系統 GUI 介面會出現租借腳踏車編號租借鈕，當你選擇想要租借車種的編號按鈕，鎖固系統會透過硬體控制層來控制鎖固系統，告訴鎖固自行車系統要開放對哪一台自行車進行租借行為，使用者可通過按鈕選擇，選擇欲租借的車子，對自行車進行租車(解鎖)/還車(解鎖)。

(28)

圖 3.3、智慧型快速反應公共自行車租借系統/架構示意圖

3.4 智慧型快速反應公共自行車租借系統

透過(A)、Intelligent QR Code App Client，(B)、線上租借資料庫/系統，(C)、公共自行車鎖固系統，這三個主要架構的結合，合起來就是我們整個租借公共自行車系統的大架構，一個完整的公共自行車租借系統，當一般人有一隻智慧型手機，拿到智慧型手機以後，從網路上 Download 一個 Intelligent QR Code App ,App 軟體下載完成，從智慧型手機上安裝此一 App 軟體，當安裝完成後，透過這個 Intelligent QR Code App Client 上網，上網之後，連線到位於網路上的公共自行車資料庫系統，使用者從網路上租借自行車系統網站可以看到有關於公共自行車管理者發布的一些訊息，查詢

(29)

此公共租借系統上目前還有多少自行車可以租借，這樣使用者就可以從雲端上面直接查詢你想前往的公共自行車系統上，目前還有多少公共自行車可以租借使用，不用親自跑一趟現場，以免使用者不清楚該公共自行車租借站目前還有沒有公共自行車可以租借使用，就前往，如果車子都被借光了，會撲空，也可以讓使用者查詢目前還有哪些公共自行車出租站目前還有自行車車輛可以租借，可以提供給使用者使用，此線上公共自行車租借系統，也有提供租借站周邊的環境景觀介紹，可以讓使用者更了解該公共自行車周邊道路情況和風景介紹，這樣的介紹可以讓使用者更了解，該公共自行車周邊的路線索引，若是旅行者想規劃整個旅遊行程，也可以透過這樣的風景介紹來了解周邊道路，從中規畫自己想要的旅遊路線行程，當使用者想使用這套系統的服務的時候，可以在這個線上租借系統註冊成為會員，當註冊成為會員之後，就可以享有使用這套公共自行車租借系統的權限，可以進行租借使用，當使用者成為會員後想租借的話，可以透過智慧型 QR Code 租借系統，從網路上的租借資料庫/系統，下載一張 QR code 圖案，使用者可以透過下載這張 QR code 圖案，讓自己的智慧型手機系統，

成為一張智慧快速租借通行卡。

3.4、智慧型快速反應公共自行車租借架構

(30)

當使用者透過智慧型 QR Code 租借系統，連線到網路上的公共自行車租借資料庫/系統以後，下載一張 QR Code 圖形到手機中，使用者可以持智慧型手機，到鎖固自行車系統租借站，使用者打開手機中的 QR Code 圖形，把智慧型手機畫面靠近鎖固自行車系統的 Web Camera，當鎖固系統啟動 web camera 掃描使用者手中智慧型手機裡面的 QR code 圖片，鎖固自行車系統會啟動 QR Code 的解碼模組，針對使用者手中的 QR code 圖片進行解碼，解碼之後，系統會把解碼後的資料，跟網路上租借資料庫/系統做使用者身分核對，確定使用者是會員時，網路上的資料庫會回傳會員訊息給鎖固系統的 GUI 控制介面，告知此使用者是會員，可以登入使用者租借畫面，

使用者登入後會看見畫面，顯示目前鎖固系統的租借自行車名子，當使用者欲租借時，點選欲租借車號，按下腳踏車租借按鈕，鎖固系統就會傳送租車訊號給系統的硬體層，告知硬體層進行解鎖的動作，系統解鎖欲租借之自行車，使用者租用成功。

3.5 公共自行車租車系統控制管理

利用智慧型手機當作租借媒介，透過手機方式:智慧型手機打開無線網路，藉著網路瀏覽器，上網連線到網路上的租借資料庫，連上網頁之後，系統需要你輸入使用者資料，對系統進行會員註冊，等到註冊成為會員後，就可以利用會員帳號，登入網路上的租借系統，到這個程序就已經建立使用者資料，並且擁有使用此公共租借系統的資格，手續簡單快速又不用等，可以讓人們直接前往公共自行車租借站就可以直接申請使用。

再來利用使用者帳號，登入公共出租線上系統後，你可以先下載 APP 系統，

透過這個 APP 系統你可以使用智慧型手機跟租借資料庫做溝通，你可以從網路上觀看最新訊息，出租站系統周圍的景色簡介，當你想要租借腳踏車，可以點選租借 APP 系統的租借按鈕，此時系統上會連線到網路上的會員資料庫，會下載一張 QR-Code 回來租借 APP Client 中，當你從出租站上面去下載完一張 QR-code 圖形，可以持此

(31)

QR-Code 圖形透過手機，把 QR-code 圖型，靠近鎖固租借系統上之 web camera，此時 Web Camera 會啟動解碼功能，把 QR-code 圖形解碼出來的資料送回跟網路上的會員資料庫做比對，當確定是符合資格的會員資料之後，通過授權，此時鎖固系統會進入使用者操作租借畫面，租借系統會出現此租借站之腳踏車資訊(包含腳踏車圖形，

車種介紹，損壞狀況)，以及現在系統上還有多少腳踏車可以租借，讓使用者可以選擇自己喜愛的腳踏車租借，租車系統行為模式如圖 4.12 所示

租車系統控制管理模式如下，依序分別是:

1、 Server start Socket，wait for Client

啟動網路的租借資料庫系統，當所有服務，啟動完成後，等待Intelligent QR Code App client來進行連線使用。

2、Connect to Server

伺服器透過網路，連線到網路上的租借資料庫系統/Server，進行連線資料傳輸溝通。

3、Reply connection Successfully

當Intelligent QR Code App client連線到網路上的租借資料庫系統/Server之後，Server 會回傳一個連線成功的訊息給Intelligent QR Code App client。

4、Start Client input Form

啟動Intelligent QR Code App client，點選App client裡面的瀏覽器透過無線網路上網，連線到網路上的租借資料庫，此時使用者只能瀏覽一些網頁資訊，還無法擁有使用租車系統的會員資格，當點選完SERVER的註冊功能，填入會員資料註冊，並且成為具有使用租借系統的會員資格之後，此時再點選Intelligent QR Code App client的租借系統按鈕，點選按鈕之後，Intelligent QR Code App client會開啟一個Form，此 Form的功能就是，請使用者在此處輸入自己的使用者租借資訊，進行租借程序轉換。

(32)

5、Send String to Server

Intelligent QR Code App client可以輸入使用者租借資訊，這些資訊是之前註冊會員時所填入的電話號碼資訊，使用者姓名，當輸入使用者租借資訊，透過Intelligent QR Code App client傳送給租借資料庫/Server之後，SERVER接收到來自於Client的字串，會把這些租借資訊與會員資料庫系統裡的會員資訊進行比對。

6、Reply String From Server

如果使用者會員資料，比對確定此使用者是會員，確定資料正確無誤的話，SERVER 會把這些資訊傳回給Intelligent QR Code App client，如果經過比對，出現問題，確定使用者不具有系統會員資格時，Server就會傳回使用者不是會員，請先上網註冊會員資料庫，成為會員。

7、Start QR Code Module

當比對成功之後，Client接收到來自於Server端傳回之租借資訊後，Intelligent QR Code App client會啟動手機中的QR Code模組，此時QR Code模組把從線上資料庫收到的字串資訊，透過APP Client 裡的QR Code模組把使用者資訊，經過轉換，變成一張QR Code圖形。

8、Show QR Code

Intelligent QR Code App client裝置裡已經有一張QR Code圖形，顯示QR Code圖形，把這張圖型對著鎖固系統的Web Camera，讓鎖固系統的Web Camera模組啟動解碼模組功能，對Intelligent QR Code App client裡的QR Code的圖進行解碼。

9、Uses QR Code Verification by 鎖固System

(33)

當鎖固硬體系統的Web camera對手機中的QR code圖形解碼完畢之後，鎖固系統會把解出來的資訊送到網路上和網路上租借系統資料庫/Server裡的會員資料做比對動作。

10、Reply Success information

比對資料時，Server會比對鎖固系統送來的資訊，是否跟租借系統中會員的註冊資訊符合，當比對完成之後，確認租借訊息是屬於會員資料庫中的會員，此時Server會回傳一個訊息給鎖固系統，告知鎖固系統使用者是具備系統會員資格。

11、Reply Connection Successfully

網路上資料庫順便傳一個訊息給Intelligent QR Code App client，告知會員資格審核成功。

12、Login GUI by 鎖固system

當Intelligent QR Code App client接收到Server端所發出告知會員資格驗證成功的訊息之後，鎖固系統審核使用者身分成功，使用者可以對鎖固自行車租借系統GUI進行會員登入的動作。

13、Select Bike rental

當使用者登入鎖固系統之後，可以選擇自己想租借之自行車編號，挑選好之後，按下 Select 按鈕，進行腳踏車租借。

14、Unlock the Bike

當選擇好自行車，點選自行車編號按鈕進行租借時，按下按鈕，鎖固系統會傳一個訊息給硬體傳輸層，硬體傳輸層會告知鎖固系統要對哪一台自行車進行解鎖程序，把使用者想租借的自行車解鎖。

(34)

15、Reply Success message.

當鎖固硬體系統解鎖腳踏車以後，系統會把租借的訊息記錄，傳回給SERVER，告知租借成功，此時SERVER會再發一則通知給 App client訊息，告知租借成功了。

16、Reply success message.

網路上的SERVER也會傳送訊息給使用者的APP Client，告知租借成功。

圖3.5、公共自行車租車系統控制管理

3.6 公共自行車還車系統控制管理

當使用者騎完腳踏車欲歸還腳踏車時，使用者拿出自己的智慧型手機，打開智慧型手機，啟動租借系統的 Intelligent QR Code App client，從網路上租借系統資料庫下

(35)

載一張 QR-Code 圖形，把智慧型手機中 QR-Code 圖形，靠近自行車鎖固系統的 Web Camera，鎖固租借系統啟動 Web Camera 的解碼功能，通過解碼此張 QR-code 圖形的方式來驗證使用者是否為會員，當驗證租借會員身份審核通過後，鎖固租借系統的 GUI 畫面，會自動 login 鎖固系統，進入系統的使用者操作介面，同一時間把腳踏車推進空的鎖固硬體系統，此時使用者點選鎖固系統自行車還車介面，點選還車按鈕，

鎖固系統的硬體層，會自動偵測租借系統的自行車是否已經進入鎖固系統的鎖車鎖柱系統，當系統偵測到硬體系統裡有台自行車，會把該台腳踏車自動鎖住，當鎖住之後，

此時鎖固系統會把還車資料存到鎖固系統的資料庫裡，鎖固系統會偵測目前是否有網路狀態，如果有網路的時候，鎖固系統會再把還車記錄的資料跟線上的資料庫連線，

把使用者租車記錄取消掉，完成還車的手續。

還車系統控制管理如下，依序分別是:

1、Start Socket Server，wait for Client

啟動網路上的租借資料庫/系統，當所有服務，啟動完成後，等待Intelligent QR Code App client來進行連線使用。

2、Connect to Server

Intelligent QR Code App client透過網路，連線到網路上的租借資料庫系統/Server，

進行連線訊息交換溝通。

3、Reply connection Successfully

當Intelligent QR Code App client連線到網路上的租借資料庫系統/Server之後，Server 會回傳一個連線成功的訊息給Intelligent QR Code App client。

4、Start Client input Form

(36)

啟動Intelligent QR Code App client Apk，點選App client裡面的瀏覽器透過無線網路上網，連線到線上租借資料庫，此時使用者只能瀏覽一些網頁資訊，還無法有租車的會員資格，當點選完SERVER的註冊會員功能，填入資料註冊，並且成為具有使用租借系統的會員資格之後，此時再點選Intelligent QR Code App client的租借系統按鈕，點選按鈕之後，Intelligent QR Code App client會開啟一個Form，此Form的功能就是，請使用者在此處輸入自己的使用者租借資訊，進行租借程序轉換。

5、Send String to Server

Intelligent QR Code App client可以輸入使用者租借資訊，這些資訊是之前註冊會員時所填入的電話號碼資訊，使用者姓名，當輸入使用者租借資訊，透過Intelligent QR Code App client傳送給租借資料庫/Server之後，SERVER接收到來自於Client的字串，會把這些租借資訊與會員資料庫系統裡的會員資訊進行比對，

6、Reply String From Server

如果使用者資料，比對正確無誤的話，SERVER會把這些資訊傳回給Intelligent QR Code App client，如果經過比對，出現問題，確定使用者不具有租借系統會員資格時，Server就會傳回使用者不是會員，請先註冊給QR Code App client。

7、Start QR Code Module

當比對成功之後，Client接收到來自於Server端傳回之租借資訊後，Intelligent QR Code App client會啟動手機中的QR Code模組，此時QR Code模組就會從Smart Easy Go Client接收到的資借資訊，透過QR Code模組把使用者資訊，經過轉換，變成一張QR Code圖形。

8、Show QR Code

(37)

Intelligent QR Code App client裝置裡已經有一張QR Code圖形，顯示QR Code圖形，

把這張圖型對著鎖固系統的Web Camera，讓鎖固系統的Web Camera模組啟動解碼模組功能，對Intelligent QR Code App client這張QR Code的圖進行解碼。

9、Uses QR Code Verification by 鎖固System

當鎖固系統的Web camera對手機中的QR code圖形解碼完畢之後，鎖固系統會把解出來的資訊和網路上的租借系統資料庫/Server進行比對。

10、Reply Success message

比對時，Server會確認鎖固系統傳來的資訊，是否跟租借資料庫中會員的註冊資料符合，當比對完成之後，確認使用者是屬於會員資料庫中的會員， Server會回傳一個訊息給鎖固系統確認此使用者是系統會員，再回傳一個成功的訊息給鎖固系統，網路上的會員資料庫會回傳一個訊息給Intelligent QR Code App client，告知審核會員資格成功。

11、Send success message

當鎖固硬體系統把資料送給網路上的會員資料庫系統比對之後，確定使用者是租借會員時，租借資料庫會傳送身分驗證成功訊息給Intelligent QR Code App client，告知鎖固系統審核會員資格成功。

12、Login 鎖固system GUI

當Intelligent QR Code App client接收到Server端所發出告知會員資格驗證成功的訊息之後，使用者資料可以直接登入鎖固自行車租借系統，進入鎖固系統的操作界面，

使用者可以進行還車流程操作。

(38)

13、Return Bicycle to 鎖固系統

使用者把自行車放入空的鎖柱系統，進行歸還自行車的動作

14、The Bicycle is locked by 鎖固系統

鎖固系統一偵測到有自行車進入，會自動偵測上鎖，並透過硬體層，把訊號傳回鎖固系統資料庫。

15、Select button for Bike to return

當使用者登入鎖固系統之後，可以看見歸還的鎖柱系統編號按鈕，按下該按鈕，進行自行車還車，還車控制結束之後，系統會把記錄寫回鎖固系統資料庫，並對外進行網路連線確認，確認目前網路的狀態可以跟網路上的會員資料庫進行連線運作，當確認可以連到網路上，鎖固系統會傳送還車訊息資料到網路上的車輛借閱資料庫，把租車記錄更改為還車紀錄，並把資料記錄寫入網路上的車輛使用資料庫。

16、Send Return car success message.

網路上的租借自行車資料庫/系統，接收到來自於鎖固租借自行車系統更新的還車資料，雲端租借系統會另外發一則訊息，到使用者的智慧型手機，告知使用者，還車手續已經完成，使用者租車記錄已經消除，還車成功。

(39)

圖3.6、公共自行車還車系統控制管理

(40)

第四章系統建置與執行

在本章我們會介紹 Intelligent QR Code App client 的建置說明，介紹系統的開發工具與開發環境，如何利用 Eclipse 來模擬設計 Intelligent QR Code App client，以及 Intelligent QR Code App client 和 Server 之間的設計模擬，是利用 Socket 的概念來設計，模擬手持式系統跟雲端資料庫之間如何溝通，最後會把智慧型 QR Code 租借系統移植到智慧型手機帄台上，進行智慧型手機和線上租借 SERVER 的實際驗證測試。

4.1 系統環境建置

本論文採用 IBM 開發出來的一套帄台叫做 Eclipse，它是一套免費的開發帄台，

此帄台支援很多語言程式，例如有: Java， C++、Python、PHP(加上外掛程式就支援)，

等語言的開發。是一個功能多元的工具，又可以跨帄台整合程式語言，適合用來開發軟體。

4.1.1 安裝軟體下載

首先必頇先到 JAVA 的官網去下載相關的 JAVA 套件到你的電腦裡，由於 Eclipse 必頇支援 JAVA,所以需要下載 JAVA，不管你的系統是 XP，LINUX，MAC-OS 都必頇安裝 JAVA，如果沒有安裝 JAVA，就算只有 Eclipse 也是無法正常運作的，再來需要到 Eclipse 的官網去下載 Eclipse 回來，在 Eclipse 裡面有相關的版本和位元可以選擇使用，他有支援 LINUX 和 WINDOWS XP 的 support 位元和版本軟體，我們選取 Eclipse IDE for Java Developers Windows32 位元這個版本來使用，選擇 WINDOWS XP support 為主下載，下載後需要把 Eclipse 解壓縮,另外在解壓縮方面，推薦使用 7-Zip 這套軟體來解壓縮 Eclipse，因為使用 7-Zip 來解壓縮可以增加 Eclipse 解壓縮成功的

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錯誤率，由於 Eclipse 的檔案名稱都很長，使用這套解壓縮軟體可以避免解壓縮錯誤，

如表 4.1、安裝軟體表

表 4.1、安裝軟體表

OS Windows XP

Eclipse Eclipse IDE for Java Developers JAVA

裝相容的版本 windows XP/32 位元解壓縮軟體

7-Zip

解壓縮成功後，你會看見資料夾裡面有一些檔案，檔案分別有一個 eclipse.exe 的執行檔，還有一些資料夾和設定檔，如果解壓縮錯誤就不會看見這些檔案，甚至會出現檔案損毀等現象，如圖 4.2 解壓縮成功之資料夾。

圖 4.2、Eclipse 解壓縮成功之資料夾

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4.1.2 軟體環境設定

在安裝完 Eclipse 之後，必頇在進入下一步驟，就是要進行 software update 或者是 install New software，這裡取決你所安裝的版本而會有不同的工具選單呈現，開啟工具選單安裝完成後點選 eclipse.exe，當此執行檔，執行完畢後，就會打開 Eclipse 的工作帄台視窗，點選工具列上的 Help 下拉式選單，此時你會看見選單中有 Install New Software，點選 Install New Software 之後，系統會彈出 Available Software Window 視窗，當你看見此視窗時，首先你會看見 Select a site or enter the location of a site.往下有一個欄位 :Work With ，請在欄位裡面填入 ADK Tool update 網路位址，例:https://dl-ssl.google.com/android/eclipse，接著選取旁邊”Add” Button，等待幾秒一下，你會看見下方的欄位原本由 Pending，漸漸會抓取剛剛 ADT Tool update 網址的套件 Tool，此時 Pending 欄位就會變成 Develpoer Tools，下層會有四列套件選單分別是:

(a)、Android DDMS.

(b)、Android Developer Tools.

(c)、Android Hierarchy Viewer.

(d)、Android Traceview.

此時選擇”Select All “ Button 勾選所有的 tool 套件，接著按下”Next” Button 進行安裝 New Software install，如圖 4.3 所示:

(43)

圖 4.3、Available Software Install Window

安裝結束之後，第二個環境設定是 Preferences，這是對所有 Eclipse 專案的設定，

也就是 default 值在專案產生時都會依設定裡的值當 default 設定，依需要再調整一下相關會用到的環境設定，請點選工具列上的 Windows，Windows 裡面的 Preferences，

點選完後，會彈出 Preferences 視窗，點選完後會出現 Preferences 視窗點選 ok 設定完成，如圖 4.4 所示。

圖 4.4、Window of Preferences

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4.1.3 Android Virtual device 設定

設定 Android 模擬器，當 Preferences Default 設定完成之後，可以開始 Android 模擬器的設定，首先開啟工具列上的 Windows –> Android ADV Manager，接著就會看見 Create Android Virtual Device 視窗，Name:名稱，Target: Android 的 SDK 版本，

Size:SD Card:填入記憶卡的容量:此處讓你自己選擇有無需要輸入，Built-in:此處是選擇當你的 Android 模擬器啟動時，你需要模擬器顯示多大的畫面，一般如果你電腦的處理速度足夠的話，可以選擇 Default(WVGA800)，如圖 4.5

圖 4.5、Create New Android Virtual Device

設定完成之後，點選 Create AVD Button，新增 AVD 完成，這時候可以在工具列上點選 Windows，點選之後會出現下拉式選單，點選 AVD Manager，會出現一個視窗，點選視窗左邊的 start，啟動 Android 模擬器，稍微等待幾十秒鐘，如果你設定都是正確的話就會出現如下圖 4.6

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圖 4.6、Android 模擬器

4.2 Intelligent QR Code 程式架構設計

啟動 Eclipse 主程式，在建立專案之前，需要新增一個 Android project，選擇 Eclipse 左上角功能列的執行下列步驟:「File」→「NEW」→建立新專案，在選擇專案的類別時，選擇 android Project，選擇完後，按下「Next」往下，看見新建專案名稱，分別是(a)、Project name，(b)、Application name，(c)、Packet name，勾選建立 Activaty 選項，最後按下完成，就新增完成一個 Android project。

建立完成的 project，會看見 project 的架構分別是一個樹狀的架構式，展開這個 android 的樹狀有好幾層，「 src 」、「 bin 」、「 libs 」、「 res/layout/values 」、

「Androidmainfest.xml」、src 內是主程式，bin 內是程式執行完成產生的 APK 檔案，

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中 華 大 學 碩 士 論 文

一個以 QR Code 為基礎之智慧型公共自行 車租借系統