Never Ride Alone：骑行安全守护神——基于 Sigfox 的智能自行车报警器

组件与物料

所需工具

• 3D 打印机 (外壳打印)

项目背景

作者 Jesús Soriano 是电子工程学生兼骑行爱好者。独自骑行训练时常担心：若发生严重摔车昏迷在无人山区，手机无信号、电量耗尽，求救无门。现有方案 (Strava Summit、Specialized ANGi) 均依赖蜂窝网络，不适合深山环境。

发现 Sigfox 低功耗广域网 (LPWAN) 覆盖广、无需手机信号，且 Arduino MKR Fox 1200 集成 Sigfox 模块，遂诞生 Never Ride Alone (NRA)。

工作模式：倒计时报警器

1. 出发前按键激活，双 LED 闪烁 (兼具警示后车)
2. 震动传感器监测运动；连续 30 秒无运动 → 进入紧急模式
3. 蜂鸣器鸣响，若用户未手动取消 (按键) → 判定受伤
4. GPS 定位 → 经 Sigfox 发送经纬度高程 → 后台解析 → 邮件推送 Google Maps 链接给预设联系人

硬件集成

• 外壳：ABS 塑料，3D 打印 (Tinkercad 设计，适配 MKR Fox 1200、电池、按键、LED、GPS、蜂鸣器)
• GPS 天线粘贴外壳内侧，模块仅需 VCC/GND/TX
• 电池接 JST 插头，配合拨码开关开关机，支持无人机充电器充电
• 震动传感器本版本未启用，固件改为定时上报模式：每 10 分钟发送一次 GPS 坐标

Sigfox 后台配置

1. 在 Sigfox Backend 注册设备，设置 Custom Callback
2. Payload 解析格式：lat::float:32 lon::float:32 alt::float:32 (12 字节)
3. Callback URL 指向自建服务器或邮件网关，解析后发送含 Google Maps 链接的报警邮件

实测表现

道路测试信号良好，定位精度满足应急需求。设备仅需“按键+骑行”，训练结束关机充电，极简交互符合骑行者需求。

环保行动

团队骑行测试期间捡拾路边垃圾，发现多为能量胶包装、轮胎碎片。倡导赛事设置“清洁补给站”，骑行者不停车即可投放垃圾，赛后统一清理，践行可持续发展目标 (SDGs)。

核心固件 (定时上报版)

// NEVER RIDE ALONE V.0.1 - 定时发送 GPS 坐标
#include <SigFox.h> #include <ArduinoLowPower.h> #include <TinyGPS.h>
#define WAITING_TIME 10  // 分钟
#define GPS_PIN 2
#define GPS_INFO_BUFFER_SIZE 128

bool debug = true;
const int backlights = 4, pulsador = 5, audio = 3;
TinyGPS gps;

struct gpscoord { float a_latitude; float a_longitude; float a_altitude; };
float latitude, longitude, altitud;

void Wait(int m, bool slow) { /* LED 慢闪/快闪等待 m 分钟 */ }
String ConvertGPSdata(const void* data, uint8_t len) { /* 结构体转十六进制字符串 */ }

String GetGPSpositon() {
  digitalWrite(GPS_PIN, HIGH); Wait(1, false); // GPS 预热 1 分钟
  int messages_count = 0;
  while (messages_count < 5000) {
    while (Serial1.available()) {
      char c = Serial1.read();
      if (c == '$') messages_count++;
      if (gps.encode(c)) {
        gps.f_get_position(&latitude, &longitude);
        altitud = gps.altitude() / 100;
        gpscoord coords = {altitud, longitude, latitude};
        digitalWrite(GPS_PIN, LOW);
        return ConvertGPSdata(&coords, sizeof(gpscoord));
      }
    }
  }
  digitalWrite(GPS_PIN, LOW);
  return "No Signal";
}

void SendSigfox(String data) { /* Sigfox 发送流程 */ }

void setup() {
  pinMode(backlights, OUTPUT); pinMode(pulsador, INPUT); pinMode(audio, OUTPUT);
  if (debug) { Serial.begin(9600); while(!Serial); }
  Serial1.begin(9600); while(!Serial1);
  pinMode(GPS_PIN, OUTPUT);
  if (!SigFox.begin()) return;
  if (debug) SigFox.debug(); else SigFox.end();
}

void loop() {
  String pos = GetGPSpositon();
  SendSigfox(pos);
  Wait(WAITING_TIME, false);
}

完整代码、3D 外壳文件 (nra_v_0_1_qCsc7I6QvO.zip)、原理图见项目附件。