Inteligentne systemy parkingowe – strumień przestrzenny czujników IoT

Model architektoniczny inteligentnego parkingu IoT

System składa się z czujników, bramki i chmury danych. Wygenerowane dane z poszczególnych lokalizacji przekazywane są do bramki, która z kolei przekazuje je do punktu dostępowego, gdzie użytkownik ma do nich wgląd. Bramka zarządza danymi w swojej sieci, a punkty dostępu są utrzymywane przez różnych dostawców usług. Dane z sieci czujników są udostępniane użytkownikom urządzeń mobilnych.

Do najpowszechniej stosowanych czujników do inteligentnych systemów parkingowych IoT należą:   

• Systemy wizyjne   
• Radary napowietrzne   
• Magnetometry   
• Czujniki ultradźwiękowe   
• Czujniki podczerwieni (IR)

Systemy wizyjne

Systemy wizyjne oparte są na cyfrowych czujnikach wbudowanych w kamery przemysłowe i optykę, wyspecjalizowanych w pozyskiwaniu obrazów. Zintegrowany proces sprzętowy i programowy analizuje i mierzy różne atrybuty, aby dać oczekiwany wynik.
Kamera Raspberry Pi V2 realizuje funkcje automatycznego sterowania dzięki wydajnej technologii OmniBSI (wysoka czułość, niski przesłuch i niski poziom szumów). Jak wspomniano wcześniej, identyfikuje tablice rejestracyjne samochodów w przypadku wykrycia obecności pojazdu w przestrzeni parkingu.

Czujniki radarowe

Czujnik radarowy generuje obrazy 2D przy pomocy sztucznej inteligencji i może zastąpić kamery wideo. Instruowana sieć neuronowa syntetyzuje obrazy i w rezultacie wyświetlany jest stan parkingu. Czujniki te oferują opcję wykorzystania jednego potężnego urządzenia do monitorowania wielu wolnych miejsc parkingowych.  

Magnetometry

Czujniki te wykorzystują otaczające pole magnetyczne do identyfikacji dużych metalowych obiektów, takich jak pojazdy. Na przykład zbierają informacje, aby utworzyć profil zapotrzebowania na miejsca parkingowe, w których zajęte miejsca parkingowe (sprawdzone) są bardziej widoczne w porównaniu z wolnymi. Detektory pętli magnetycznej są podobne do magnetometrów, z tą różnicą, że pole magnetyczne zmienia się, gdy obiekty przechodzą przez pętlę i są w konsekwencji wykrywane. Jest wyposażony w RFID, dzięki czemu można dokonać rezerwacji miejsca parkingowego.

Podczerwień

Czujniki podczerwieni mierzą odległość między dwoma obiektami. Kiedy obiekt zbliża się do czujnika, światło podczerwone z diody LED odbija się od obiektu i jest śledzone przez odbiornik. Czujnik podczerwieni wykorzystuje światło, więc każdy obiekt znajdujący się przed czujnikiem może prowadzić do fałszywego wykrycia.

Czujniki komórkowe

Telefony komórkowe są szeroko stosowane w inteligentnych systemach parkingowych. Prawie wszystkie współczesne telefony komórkowe mają wbudowany w aparat fotograficzny skaner kodów QR. Po zeskanowaniu specjalnie skonstruowane kody QR pomagają użytkownikom znaleźć odpowiednie miejsca parkingowe. Informacje są następnie wysyłane do serwera rozwiązań w celu zaktualizowania stanu. System umożliwia użytkownikom łatwe ustalanie lokalizacji pojazdów, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Czujniki ultradźwiękowe

Czujniki te emitują fale dźwiękowe o określonej częstotliwości i mierzą odległość między sobą a obiektem stojącym na drodze fali. Skuteczność i precyzja tej technologii sprawiła, że ​​znalazła ona zastosowanie w wielu inteligentnych rozwiązaniach parkingowych. Czujniki te służą do wykrywania, czy miejsce parkingowe jest wolne, czy zajęte (stan parkowania). Podczas badań wykorzystano różne typy technologii do przesyłania i przetwarzania danych generowanych przez czujniki. Na przykład czujnik został umieszczony na cokole, a dane zostały przesłane do Raspberry Pi przez Wi-Fi. Inne rozwiązanie polegało na zastosowaniu kabla podłączonego do procesora Arduino, połączonego z siecią XBee. Istnieje możliwość podłączenia czujnika do serwera HTTP weryfikującego dostępność miejsca parkingowego. Podobnie w jeszcze innym rozwiązaniu zaproponowano wykorzystanie sieci bezprzewodowej Xmesh. Ciągły rozwój technologii stał się bodźcem do nowych wdrożeń wykorzystujących technologie LPWAN, takie jak LoRa. Ten ostatni łączy czujniki do transmisji statusu miejsca parkingowego.

Czujniki ultradźwiękowe są wdrażane jeden do jednego. Oznacza to, że na każde miejsce parkingowe przypada jeden czujnik. Ponadto należy wspomnieć, że te niedrogie czujniki mają wysoką dokładność wykrywania.

Tworzenie sieci

Tworzenie sieci może być realizowane za pomocą WiFi, Bluetooth, technologii komunikacji mobilnej lub protokołów bezprzewodowego IoT, z okazjonalnymi implementacjami jako ZigBee, LoRa lub NB-IoT.
Bezprzewodowe protokoły IoT i technologie Wi-Fi są preferowane do komunikacji z czujnikami, w porównaniu z technologiami 3G i 4G. Jednak, aby dotrzeć do użytkownika końcowego, można wykorzystać każdą technologię zapewniającą dostęp do Internetu.

Strategia doboru czujnika

Czujniki dobierane są na podstawie autonomii wykrywania, łatwości instalacji i kosztu czujnika. Autonomia wykrywania to zdolność czujnika do samodzielnego określenia, czy miejsce jest wolne, czy zajęte. Na przykład kamery potrzebują dodatkowych elementów do przetwarzania, podczas gdy czujniki ultradźwiękowe mogą wykrywać natychmiast. Fraza „łatwość instalacji” odnosi się do czynności polegającej na umieszczeniu czujnika w dowolnym miejscu, ze sporadycznym umieszczeniem w złożonej infrastrukturze, takiej jak okablowanie strukturalne, przyłącza elektryczne i rynny powietrzne. Inne czujniki wymagają jedynie umieszczenia pod ziemią.

Poniższa tabela ma na celu pomóc czytelnikom w wyborze czujnika na podstawie opisanych warunków w ramach inteligentnych rozwiązań parkingowych. Poniższy rysunek przedstawia porównanie różnych czujników.