هوشمند سازی پارکینگ
مقدمه
امروزه، وسایل نقلیه برای انسان به عنوان یک ضرورت است. با افزایش جمعیت انسانی، تعداد خودرو نیز در سراسر جهان افزایش یافته است، و در سال 2013 تعداد خودرو ازمرز 1 میلیارد عبور کرده است. این افزایش سریع در تعداد خودرو به برخی از مشکلات جهانی بسیار چالش برانگیز مانند آلودگی هوا، انسداد جاده ها، اتلاف سوخت، اختلال درزندگی روزانه مردم منجر شده است. یکی از دلایل اصلی شلوغی خودرو در خیابان های اصلی به خصوص زمانی است که خودروها در حال پیدا کردن جاهای خالی و یا محل پارک در پارکینگ بسیاری از شهرهای بزرگ هستند. حتی امروزه، در بسیاری از شهرهای بزرگ سیستم پارکینگ های موجود سنتی است و در مورد تعداد و موقعیت جای پارک، اطلاعات اندکی در اختیار راننده ها است. این معضل برای سیستم خروجی پارکینگ باید بطور ویژه اهمیت دارد. سیستم پارکینگ موجود عبارتند از سیستم های دستی پارکینگ که در آن نگهبان پارکینگ برای پیدا کردن یک جای خالی برای وسیله نقلیه به راننده کمک می کند. از این رو، اگر پارکینگ و فضاهایش وسیع باشند مدیریت این کار برای نگهبان سخت تر خواهد بود. علاوه بر این، مشکلات زمان خود را بیشتر نشان می دهد که راهنمایی خوودروها به محل خالی پارک و شارژ بلیط پارکینگ همزمان بصورت دستی انجام شود.
بنابراین، این مشکلات را می توان با طراحی یک سیستم پارکینگ هوشمند برطرف نمود.استفاده از سیستم پارکینگ هوشمند به این معناست که با کمک تکنولوژی حسگرها، سیستم باید به اندازه کافی هوشمند باشد که کل مدیریت پارکینگ بصورت اتوماتیک انجام شود.و البته شرکت های تاسیساتی مختلفی در این زمینه به ارائه خدمات می پردازند.
در این مقاله می خواهم یک بار و برای همه به ارائه مباحثی با جزئیات در انتخاب سنسور و حسگر مناسب بپردازیم. بیشتر حسگرهایی که به طور گسترده استفاده می شوند سنسور ایجاد مقاومت در برابر تابش نور (LDR) ، سنسور مادون قرمز (IR) و سنسور مغناطیسی است. در ابتدا، سنسور LDR و مادون قرمز برای تشخیص وسایل نقلیه استفاده می شود. این سنسورها را می توان به عنوان سنسورهای جانبی دسته بندی کرد. دلیل استفاده از این سنسورها ارزان بودن آنهاست، و اینکه از حافظه کمتری در مقایسه با دوربین استفاده می کنند. و همچنین، در مقایسه با سنسور فشار و وزن، این سنسورها مطمئن تر و قابل اعتمادتر هستند. بنابراین، می توان از آنها در سیستم پارکینگ هوشمند استفاده کرد، که در عین حال یک سیستم مقرون به صرفه است. با این حال، دقت و قابلیت اطمینان این سنسورها در تشخیص وسایل نقلیه هنوز در دست بررسی است.
1-سنسور LDR
اولین سنسوری که در پارکینگ هوشمند استفاده شد، سنسور LDR بود. سنسور LDR به همراه برد الکتریکی MDA100CA استفاده می شود. و این سنسور با روش تشخیص سایه کار می کند. در روش تشخیص سایه، هر زمان که تابش نور و یا منبع نورانی مانند خورشید وجود دارد، شدت نور را تعیین می کند. در غیاب نور یا منبع نور سایه تشکیل می شود. هنگامی که یک سنسور LDR در زیر یک خودرو نصب شده است، حضور خودرو یک سایه بر روی حسگر LDR ایجاد می کند.و اشغال محل پارک توسط خودرو را نشان می دهد. و بطور مشابه در صورت عدم حضور خودرو، سایه ای تشکیل نمی شود. به این ترتیب از سنسور LDR برای تشخیص حضور خودروها در پارکینگ های هوشمند استفاده می شود.
2- سنسور مادون قرمز (IR)
سنسور دوم که برای طراحی سیستم پارکینگ هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد، تکنولوژی سنسور IR است. سنسور مادون قرمز با روش تشخیص شئ کار می کند. در روش تشخیص شئ، هر زمان که شئ در خط دید (LOS) سنسور IR حضور دارد، بخشی از سیگنال برخورد در جهت سنسور30 IR برمی گردد. این سیگنال برگشت شده ، سیگنال اکو نامیده می شود. اگر یک سنسور IR در یک محل پارک نصب شود، حضور وسیله نقلیه مانع عبور همه سیگنال های مادون قرمز خواهد شد، و در نتیجه یک سیگنال اکو برگشت داده شده، و نشان دهنده حضور یک خودرو در محل پارک است. به طور مشابه، در صورت عدم وجود خودرو، هیچ سیگنال اکو برگشت داده نمی شود. و نشان دهنده در دسترس بودن جای پارک در پارکینگ هوشمند است. به این ترتیب، سنسور مادون قرمز نیز برای تشخیص خودرو در سیستمپارکینگ هوشمند استفاده می شود.
بسته به استفاده از سنسور LDR یا تکنولوژی حسگر IR ، عملکرد هر یک باید با جزئیات بیشتری مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و با تست های مختلف دقت هر دو در تشخیص خودروها مقایسه شود، و جنبه های قابیلت اعتماد ارزیابی شود و آسیب پذیری هر یک در شرایط کارکردی مختلف بررسی شود.
نتایج
در این بخش، دو سنسور پیشنهادی (سنسور LDR و سنسور IR) در نظر گرفته شده، که هر یک جداگانه نصب شده و در موقعیت های مختلف با شرایط واقعی از نظر قابلیت اطمینان ارزیابی شده اند. نتایج حاصل از این دو سنسور بر اساس پارامترهای فیزیکی و برای انواع مختلف وسایل نقلیه ارائه شده است. که در ادامه به برخی اشاره خواهیم کرد:
سناریو 1: تشخیص خودرو با استفاده از سنسور نوری LDR:
سنسور LDR در روش تشخیص سایه بکار گرفته شده است. تشخیص خودرو با استفاده از سنسور LDR در نتیجه تغییر شدت نور دریافتی توسط سنسور است. نور از منابع مختلفی بر روی اجسام می تابد. در مورد ما، خورشید به عنوان منبع اصلی نور در نظر گرفته می شود. برای انجام آزمایش از motes28 IRIS استفاده شده است و در واحد حسگر MDA100CA ، یک سنسور LDR تعبیه شده است. یک IRIS در کف پارکینگ و در محل پارک خودرو برای تشخیص وسیله نقلیه نصب شده است. نصب این سنسور در وسط محل پارک به شیوه ای است که دیافراگم سنسور با زاویه دید 90 درجه نسبت به سطح پارکینگ و به سمت بالا(مطابق شکل زیر) است.
به منظور تشخیص وسیله نقلیه پارک شده، لازم است منحنی شدت تابش نور (از صبح تا اواخر شب) در محل پارک تعیین شود. هنگامی که وسیله نقلیه در محل پارک مستقر می شود، بر روی سنسور LDR قرار خواهد گرفت، و مانع رسیدن نور خورشید به سطح دیافراگم سنسور واقع در کف پارکینگ خواهد شد، و سایه ای تشکیل می شود. بنابراین، در نتیجه کاهش قابل توجهی در شدت نور و تغییر شکل منحنی شدت تابش نور خورشید نسبت به زمان خواهد شد. بنابراین، در ابتدا جهت بررسی شدت نور خورشید، یک سنسور در وسط جای پارک از 9:00 صبح تا 19:00 عصر نصب شده است.
هنگامی که خودرو پارک شده، یک سایه ایجاد می شود و شدت نور کاهش می یابد همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است. با توجه به منحنی b شکل بالا، کاهش قابل توجهی در شدت نور بر اساس سایه تشکیل شده توسط خودرو قابل مشاهده است. و البته شدت نور در ساعات روز تقریبا خطی است.
در جدول 1 جزئیات بیشتری از مقادیر شدت تابش نورارائه شده است که برای تشخیص خودرو با استفاده از سنسور LDR در فواصل زمانی مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.
سناریو 2: تشخیص خودرو با استفاده از سنسور مادون قرمز (IR):
سنسور مادون قرمز (IR) در روش تشخیص سایه بکار گرفته شده است. با حضور هر شئ در مسیر سیگنال سنسور IR ، یک سیگنال اکو تولید می شود. وجود سیگنال اکو نشان دهنده حضور جسم است در حالی که قدرت سیگنال اکو، به فاصله جسم از سنسور بستگی دارد. پس از دریافت یک سیگنال اکو، ولتاژ قابل توجهی توسط سیگنال اکو تولید شده که نشان دهنده حضور وسیله نقلیه است. بنابراین، تشخیص خودرو با استفاده از سنسور مادون قرمز (IR) ناشی از تغییر در مقدار ولتاژ است. در این سناریو، ارتفاع کف وسایل نقلیه از دیافراگم سنسور مهم است. هر چه ارتفاع خودروبیشتر سیگنال اکو قویتربرگشت داده می شود و برعکس.
همانطور که شکل زیر نشان می دهد مقدار ولتاژ در غیاب خودرو صفر ولت است(خط قرمز). هر گاه وسیله نقلیه در محل پارک مستقر می شود، ولتاژ معینی مشاهده می شود، و برای هر خورود بر اساس ارتفاع کف آن ولتاژهای مختلفی تولید و در کل باره زمانی 9صبح تا 7.30 عصر ثابت باقی می ماند. بنابراین سنسور مادون قرمز (IR) را می توان به عنوان ابزاری دقیق برای تشخیص خودرو در نظر گرفت.
