Smart City – řešení inteligentních parkovacích senzorů IoT

Inteligentní parkovací systém zahrnuje systém založený na IoT, který přenáší data o volných (a obsazených) parkovacích místech prostřednictvím kabelového nebo bezdrátového systému pomocí webu nebo mobilní aplikace. Zařízení IoT, zahrnující kontrolér a více senzorů, je rozloženo na více jednotlivých parkovacích míst. Uživatelé budou využívat živou aktualizaci dostupných parkovacích míst a vybrali si své vhodné místo.

Architektonický model inteligentního parkování IoT

Systém se skládá ze senzorů, brány a datového cloudu. Vygenerovaná data z konkrétního místa se předávají bráně, která je zase předává přístupovému bodu, kde k nim má uživatel přístup. Brána spravuje data ve své síti a přístupové body jsou udržovány různými poskytovateli služeb. Data ze senzorových sítí jsou sdílena uživateli mobilních zařízení.

Obr.: Architektura inteligentního parkování

Mezi nejčastěji přijímané senzory pro inteligentní parkovací systémy IoT patří:

• Kamerové systémy
• Pevné radary
• Magnetometry
• Ultrazvukové senzory
• Infračervené senzory

Kamerové systémy

Kamerové systémy jsou založeny na digitálních senzorech zabudovaných do průmyslových kamer a optiky, které se specializují na získávání obrazů.Integrovaný proces hardwaru a softwaru analyzuje a měří různé atributy, aby poskytl užitečný výsledek.

Kamera Raspberry Pi V2 vykonává funkce automatické kontroly pomocí vysoce výkonné technologie OmniBSI (vysoká citlivost, nízký přeslech a nízký šum). Jak již bylo zmíněno dříve, identifikuje poznávací značky automobilů, když je na parkovacím místě zjištěna přítomnost vozidla.

Obr.: Raspberry Pi kamera

Radarové senzory

Radarový senzor generuje 2D obrazy pomocí umělé inteligence a může nahradit videokamery. Trénovaná neuronová síť syntetizuje obrázky a ve výsledku se zobrazí stav parkovacího místa.Tyto senzory nabízejí možnost použít jedno výkonné zařízení k pokrytí více prázdných parkovacích míst.

Magnetometry

Tyto senzory používají okolní magnetické pole k identifikaci velkých kovových předmětů, jako jsou vozidla. Senzory například shromažďují informace za účelem vytvoření profilu poptávky po parkovacích místech, kde je obsazeným parkovacím místům dávána větší důležitost ve srovnání s neobsazenými místy. Detektory magnetické smyčky jsou podobné magnetometrům, s tím rozdílem, že magnetické pole se mění, když objekty procházejí smyčkou a jsou následně detekovány. Dodává se s RFID, takže lze provést rezervaci parkování na ulici.

Infračervené

Infračervené senzory měří vzdálenost mezi dvěma objekty. Když se objekt přiblíží k senzoru, infračervené světlo z LED se odráží od objektu a je sledováno přijímačem. Infračervený senzor používá světlo, takže jakýkoli předmět před senzorem může vést k chybné detekci.

Obr.: Infračervený senzor

Mobilní senzory

Mobilní telefony, které jsou nyní běžnou součástí života, jsou v inteligentních parkovacích systémech široce používány. Téměř všechny současné mobily mají ve fotoaparátu integrovaný skener QR kódů. Při skenování pomáhají účelové QR kódy uživatelům najít příslušná parkovací místa. Informace se poté odešlou na server řešení za účelem aktualizace stavu. Systém umožňuje uživatelům snadno zjistit polohu vozidla v případě, že to potřebují.

Ultrazvukové senzory

Tyto senzory vydávají zvukové vlny na předem určené frekvenci a měří vzdálenost mezi sebou a objektem, který stojí ve vlnové dráze. Účinnost a přesnost této technologie vedla k jejímu přijetí v mnoha řešeních inteligentního parkování. Tyto senzory se používají k detekci, zda je parkoviště volné nebo obsazené (stav parkování). Během výzkumných studií byly k přenosu a zpracování dat generovaných senzory použity různé typy technologií. Například byl na podstavec umístěn senzor a data byla odeslána na Raspberry Pi přes Wi-Fi. Další řešení zahrnovalo použití kabelu připojeného k procesoru Arduino s připojením k síti XBee. K serveru HTTP je možné připojit senzor, který ověřuje dostupnost parkovacího místa. Podobně ještě další řešení navrhlo použití bezdrátové sítě Xmesh. Nepřetržitý technologický pokrok podnítil nové implementace, které zahrnují technologie LPWAN, jako je LoRa. Ta připojuje senzory pro přenos stavu parkovacího místa.

Ultrazvukové senzory jsou implementovány jeden k jednomu. To znamená, že pro každé parkovací místo je použit jeden senzor. Dále je důležité zmínit, že tyto nízkonákladové senzory mají vysokou přesnost detekce.

Obr.: Ultrazvukový senzor

Sítě

Sítě lze implementovat pomocí WiFi, Bluetooth, mobilních komunikačních technologií nebo bezdrátových protokolů IoT, s občasnou implementací jako ZigBee, LoRa nebo NB-IoT.

Ve srovnání s technologiemi 3G a 4G jsou pro komunikaci senzorů upřednostňovány bezdrátové protokoly IoT a technologie WiFi. K oslovení koncového uživatele však lze použít jakoukoli technologii, která poskytuje přístup k internetu.

Strategie výběru senzoru

Senzory jsou vybírány na základě autonomie detekce, snadnosti instalace a nákladů na senzory. Autonomie detekce je schopnost samotného senzoru určit, zda je místo volné nebo obsazené. Například kamery potřebují pro zpracování další prvky, zatímco ultrazvukové senzory mohou detekovat okamžitě. Fráze „snadná instalace“ označuje akci umístění senzoru kdekoli, s občasným umístěním do složité infrastruktury, jako je strukturovaná kabeláž, elektrické připojení a vzdušná vedení. Ostatní senzory vyžadují pouze uložení pod zem.

Tato tabulka má vést čtenáře k výběru senzoru na základě popsaných podmínek a jako součást řešení inteligentního parkování. Následující obrázek ukazuje srovnání mezi různými senzory.