فضای عمومی شهرها در جوامع کنونی بیش از بیش نیاز خود را به مدیریت آشکار می سازد و مدیریت بدون کنترل و نظارت هیچ معنایی ندارد. روزانه تعداد بی شماری خودرو در داخل شهرها تردد میکنند و لزوم مدیریت جامع و کامل بر مکان های پارک خودرو یادآور می شوند. در اولین قسمت از مجموعه مقالات معرفی پارکینگ هوشمند در آرین پادرا صنعت به معرفی سامانه مدیریت و هدایتگر هوشمند پارکینگ  خواهیم پرداخت. همچنین از اینجا می توانید به تمام قسمت های این مجموعه دسترسی داشته باشید.

سیستم راهنمایی پارکینگ چیست؟

به صورت کلی سیستمی است که به شما کمک می کند که در کمترین زمان ممکن مکان قابل دسترس براي پارك را بیابید.

• مرحله اول        
  زمانی که شما وارد پارکینگ می شوید، ورودي ساختمان داراي یک نمایشگر بزرگ جهت نشان دادن تعداد فضاهاي قابل دسترس در هر طبقه است.

• مرحله دوم         
  به محض اینکه وارد تقاطع اصلی شوید، داراي یک نمایشگر دیگري است که به شما می گوید چند فضاي قابل دسترس در سمت راست، چپ و روبروي شما وجود دارد.

• مرحله سوم         
  هنگامی که به راهرو می رسید، با نگاهی به لامپ LED در هر فضا ، سبز بودن به معنی جای پارک خالی و در غیر این صورت به معنی پر بودن جای پارک می باشد.

فواید و مزایای سامانه

براي راننده ها :

• پارك بی درد سر
•  راهنمایی با علامتها و نشانگرها
• کاهش زمان جستجوي مکان پارك
• از بین رفتن استرس و ناکامی هنگام جستجوي مکان پارك
• حفظ زمان با ارزش خصوصاٌ در فرودگاهها، ایستگاه هاي قطار و مراکز خرید
• ذخیره سوخت

براي مالکان و مسئولان ساختمان :

• افزایش جاي پارك
• کاهش هزینه هاي کاري
• گردش سریع مکانهاي پارك در دسترس توسط افزایش درآمد
• مدیریت پربازده و کنترل آسان پارك ماشین
• کاهش نارضایتی مشتریان
• مدیریت جامع آمار
• افزایش ارزش ملک و ....
• آسودگی و آسایش کامل

معماری سامانه PGS :

سامانه  اطلاعات و راهنمایی پارکینگ مبتنی بر شبکه سنسورهای  بی­سیم متشکل از قسمت های زیر می­باشد:

1.حسگر های محلی و چراغ های هدایتگر ( Local Sensor & Indicator )            

این مجموعه بالای هر کدام از محل پارک خودروها نصب می­شود. این مجموعه توسط یک سنسور آلتراسونیک  وضعیت جای پارک ( وجود یا عدم وجود خودرو ) را  شناسایی کرده و به صورت Stand Alone نسبت به تصمیم گیری رنگ چراغ اقدام می نماید. سپس نتیجه تصمیم گیری را  با استفاده از زیر ساخت شبکه رادیویی (RF Link) ارسال می­کند. همچنین این مجموعه توانایی دریافت اطلاعات کنترلی از مرکز کنترل و مدیریت پارکینگ به منظور اعمال برخی از تغییرات ( مثلا رزرو پارکینگ ) را دارد.

در ادامه چند مورد از قابلیت های ماژول مورد بررسی بیان میکنیم:

• نمایش چهار رنگ چراغ هدایتگر شامل : قرمز ( فضای پر شده ) ، سبز ( فضای خالی ) ، سفید ( فضای رزرو شده ) ، آبی     ( فضاهای اختصاصی برای VIP  و یا معلولین )
• نمایش چراغ های گردان جهت هدایت افرادی که هم اکنون وارد پارکینگ شده اند . در این سامانه به محض اینکه یک کارت برای مراجعه کننده توسط سامانه PMS صادر می شود ، نزدیکترین موقعیت پارکینگ شروع به رقص نور می کند تا فرد به موقعیت مربوط به خود مراجعه نماید .
• تصمیم گیری تغییر رنگ به صورت Stand Alone . این قابلیت برای آن است که در صورتی که به هر دلیلی ارتباط با سرور مرکزی قطع شود وضعیت سامانه هدایتگر با مشکل موجه نشود لذا به همین دلیل هر ماژول قابلیت آن را دارد که بدون توجه به ارتباط با سرور وضعیت خود را تعیین نماید .
• با توجه به اینکه این ماژول به صورت بیسم و با استفاده از تکنولوژی Ad-Hoc طراحی شده است دیگر نگران هزینه های کابلکشی و همچنین اضافه کرده سلول های جدید پارکینگ نخواهیم بود . از قابلیت های این تکنولوژی این است که می توانیم بدون توجه به دیوار های بتونی و همچنین بعد مسافت اطلاعات ماژول ها را به دست سرور برسانیم زیرا در این تکنولوژی به جای اینکه هر سنسور به صورت مستقیم اطلاعات خود را به سرور منتقل نماید ، اطلاعات خود را به نزدیکترین ماژول منتقل کرده و اصلاحا اطلاعات دست به دست خواهد شد تا به دست سرور برسد .
• برای هریک از این حسگر ها این قابلیت در نظر گرفته شده است که می توان با یک برد کنترل کننده دو موقعیت پارک یا سلول را زیر نظر گرفته و این موضوع کمک می کند تا هزینه های تمام شده اجرا و راه اندازی تا حدود 30 درصد کاهش پیدا کند .
• برای هر یک از این ماژول ها این قابلیت در نظر گرفته شده است که می توان علاوه بر سنسور های مافوق صوت که وجود یا عدم وجود خودرو را شناسایی می کنند ، از انواع سنسور های آنالوگ و دیجیتال نیز به عنوان سنسور های کمکی استفاده کرده و اطلاعات مربوطه را در نرم افزار مشاهده نمود .
  به عنوان مثال می توان از سنسور های دود و حریق در هر یک از سلول ها استفاده کرده و در صورت بروز حادثه اخطار های لازم را در مانیتورینگ مشاهده نمود.
• امکان استفاده از باتری هایی با زمان های نگهداری بلند مدت به جای سیم کشی UPS در تمامی قسمت های پارکینگ

2.کنترلر محلی   Zone Controller

این قسمت وظیفه دریافت اطلاعات از هر کدام از حسگر های محلی ، جمع آوری این اطلاعات و ارسال آنها به بخش کنترل و مدیریت را دارد. همچنین این بخش رابط ارسال فرامین بین بخش کنترل و مدیریت با  حسگر های محلی را بر عهده دارد.
همچنین با توجه به اینکه در پارکینگ های بزرگ ممکن است تعداد طبقات و یا ماژول های حسگر محلی بالا برود ، می توان از این کنترلر ها به عنوان تکرار کننده ( Repeater ) سیگنال های بیسیم ( Wireless ) نیز استفاده نمود.

3.کنترلر اصلی   Master Controller

 کنترلر اصلی در اتاق مانیتورینگ کل مجموعه پارکینگ هوشمند نصب می­شود. این بخش اطلاعات و داده های کل مجموعه پارکینگ را جمع آوری نموده و از طریق یک پورت COMدر اختیار بخش کنترل و مدیریت قرار می­دهد. در واقع این نود رابطی بین شبکه سنسورهای بی­سیم و دنیای خارج از آن است. ابعاد این دستگاه بسیار کوچک بوده و می توان آن را در رک سرور و یا یک جعبه کوچک جای داد .

 4.نمایشگر LED جهت و ظرفیت          

سه نوع نمایشگر در این سامانه استفاده می­شود :

• نمایشگر نوع اول که دارای ابعاد بزرگتری می­باشد در ورودی پارکینگ نمایشگر وضعیت پارکینگ و میزان ظرفیت خواهد بود.
• نمایشگر نوع دوم که دارای ابعاد کوچکتری نصب به نوع اول هستند در کلیه انشعابات مسیر نصب وجود خواهد داشت. اطلاعات این نمایشگرها به صورت مداوم از طریق شبکه بیسیم به روزرسانی می­شود. وظیفه این بخش راهنمایی خودروهای ورودی به نزدیک­ترین جای خالی  پارک از طریق بهینه ترین مسیر است. این موضوع به اتلاف نشدن وقت مشتزیان جهت دسترسی به جای پارک می­باشد.
• نمایشگر نوع سوم دارای ابعادی برابر با نمایشگر های نوع دوم هستند و در ورودی هر یک از طبقات نصب خواهند شد که مسئولیت نمایش ظرفیت موجود در هر طبقه را بر عهده دارند .

5.دستگاه یادآوری محل پارک :          

 در بسیاری از مواقع وقتی در پارکینگ های بزرگ خودروی خود را پارک می کنیم در زمان بازگشت فراموش می کنیم که در کدام موقعیت و حتی در کدام طبقه خودروی خود را پارک کرده ایم . دراین مواقع این دستگاه به کار خواهد آمد . در واقع این دستگاه یک تجهیز کمکی برای سامانه هدایتگر هوشمند می باشد که عمل یافتن خودرو را تسهیل می کند.
روش کار این دستگاه بدین ترتیب است که راننده پس از ترک خودرو در نزدیک ترین جایی که یکی از این دستگاه ها نصب شده است ، کارت پارکینگ خود را به دستگاه نزدیک کرده و سپس موقعیت پارک خود را در آن وارد می کند .

با توجه به ساختار شبکه ای  که برای سامانه در نظر گرفته شده است ، در زمان بازگشت به هر یک از این دستگاه ها کارت خود را نزدیک کند موقعیت پارک خودرو نمایش داده می شود . البته این امکان در نظر گرفته شده است که اطلاعات موقعیت پارک بر روی کارت نوشته شود و بدون نیاز به ساختار شبکه و به صورت Stand Alone نیز بتوانیم خودرو را پیدا نماییم .

6.تابلو های فلزی راهنمایی مسیر :      

علی رغم اینکه این تابلو ها جزء الکترونیکی سامانه نیستند اما یکی از قسمت های با اهمیت سامانه به شمار می آیند . این تابلو ها که شامل علائم راهنمایی و رانندگی هستند مسیر های قابل استفاده را برای رانندگان تعیین می نمایند . از جمله این تابلو ها می توان به تابلو های زیر اشاره نمود :

• مسیر یک طرفه
• ورود ممنوع
• توقف یا همان STOP
• مسیر خروج
• خروجی اضطراری

7.مرکز کنترل و مدیریت :

این بخش وظیفه کنترل اطلاعات و مدیریت کل سامانه و پارکینگ را بر عهده دارد. عمده وظایف این بخش به شرح زیر می­باشد:

• دریافت اطلاعات از تمامی حسگر های محلی پارکینگ
• تخمین نزدیک ترین جای پارک خالی برای خودروهای ورودی
• مشخص کردن تعداد جاهای پارک خالی
• نگارش متن های کنترلی بر روی نمایشگرهای LED جهتی و ظرفیتی
• تهیه و تدوین گزارش های آماری
• شمارش تعداد خودرو های ورودی و خروجی
• ارسال اطلاعات مورد نیاز بر روی نرم افزار کلاینت موبایل که بر روی تبلت و یا موبایل مامورین انتظاماتی نصب شده است.
• بر قراری ارتباطات لازم با سامانه مدیریت هوشمند پارکینگ یا همان سامانه PMS
• ارائه نمای کلی و جزئی هر یک از طبقات پارکینگ
• اعلام هشدار های لازم جهت پر شدن ظرفیت هر یک از طبقات و همچنین کل پارکینگ
• اعلام اخطار بابت پارک نا مناسب یک خودرو که باعث اشغال دو یا چند موقعیت پارک مجاور شده باشد
• اعلام اخطار های کنترلی در صورتی که سنسور های دیگری به حسگرهای محلی اضافه شده باشد ( مانند سنسور دما و دود و رطوبت )

در واقع مرکز کنترل و مدیریت مجموعه ای از سخت افزار ها و نرم افزار های کنترلی می باشد که نتایج قسمت های پیشین را دریافت کرده و مدیریت می نماید . اجزاء این قسمت شامل موارد زیر خواهد بود که کارفرما بر اساس نیاز خود می تواند آنها را سفارشی سازی نماید :

• رایانه پردازشگر مرکزی
• رایانه ذخیره سازی اطلاعات پشتیبان
• نرم افزار PGS
• نرم افزار PMS
• نمایشگر های LED جهت نمایش نرم افزار ها و مشاهده اخطارها
• UPS و باتری پشتیبان ، جهت تامین انرژی اضطراری برای تمامی تجهیزات ، محاسبه توان خروجی آن بر اساس تعداد سنسور ها و سایر تجهیزات مورد استفاده خواهد بود
• رک ، جهت نگهداری رایانه پردازشگر و تجهیزات تامین انرژی اضطراری
• آژیر جهت اعلام اخطار های لازم

ساختار حسگر های محلی و چراغ های هدایتگر

هر حسگر محلی جای پارک از پنج قسمت به شرح زیر تشکیل شده است:

1.سنسور مشخص کننده  وضعیت           

 بمنظور جمع آوری اطلاعات موثر از محل جای پارک­ها، وضعیت هر جای پارک باید بصورت قابل اطمینان بالا و پایدار مشخص گردد. نیاز به استفاده از یک سنسور مناسب برای تعیین وضعیت  داریم .  این سنسور  (سنسور آلتراسونیک )  دارای قیمت مناسب و مدارات راه اندازی ساده می­باشد. فواصل بین 2 سانتیمتر تا پنج متر با دقت مورد نیاز با این سنسور قابل اندازه­گیری است. مدارات راه اندازی آنها طراحی و ساخته شده است. شمای کلی نحوه عملکرد سنسور آلتراسونیک در شکل زیر نشان داده شده است.2.ماژول ارتباط بی­سیم

ارتباطات بی­سیم از طریق یک ماژول NRF  انجام می­شود. مشخصات این ماژول به شرح زیر است :

• بسیار کم مصرف
  این ویژگی باعث می شود در زمان قطع برق مدت زمان زیادتری سامانه با باتری پشتیبان فعال بماند.
• فرکانس کاری 2.4 که مناسب استفاده در صنعت، پزشکی و امورات تحقیقاتی است. لازم به ذکر است که با توجه به تعداد زیاد این سنسور ها در فضای پارکینگ بایستی به امن بودن تجهیزات جهت سلامتی و حفظ محیط زیست دقت شود . لذا علت انتخاب این ماژول در این فرکانس  موضوع امن بودن آن است .
• سیستم مدیریت توان بسیار پیشرفته، بگونه ای که این ماژول قادر است با یک باتری معمولی بیش از شش ماه روشن بماند.
• پهنای باند و سرعت انتقال مناسب برای حجم داده های مورد نیاز جهت انتقال.

3.پردازشگر
در این سامانه بنابر الزامات مورد نیاز از دو نوع سیستم پردازشی بهره برداری میشود. نوع اول از میکروکنترلر های بسیار پر سرعت و پیشرفته ARM (Advanced Risk Machine) و نوع دوم میکروکنترولرهای رایج AVRاست.

میکروکنترلرهای ARM  انتخاب شده و مناسب این پروژه دارای ویژگی های منحصر به فردی  به شرح زیر می­باشد:

• Core: ARM 32-bit Cortex™-M3 CPU
  72 MHz maximum frequency,1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1) , performance at 0 wait state
• memory access
• Single-cycle multiplication and hardware division
• Low power
• Sleep, Stop and Standby modes
• VBAT supply for RTC and backup registers
• Up to 13 communication interfaces
• Up to 2 × I2C interfaces (SMBus/PMBus)
• Up to 5 USARTs (ISO 7816 interface, LIN,IrDA capability, modem control)
• Up to 3 SPIs (18 Mbit/s), 2 with I2S interface multiplexed
• CAN interface (2.0B Active)
• USB 2.0 full speed interface
• SDIO interface

میکروکنرلرهای آرم قادر خواهند بود در حالت استندبای با یک باتری معمولی مدت زمان زیادی (بیشتر از چند ماه) روشن بمانند. سرعت پردازشی و امکانات ارتباطی بسیار بالا و متنوعی نیز در اختیار قرار می­دهند.

4.نمایشگر وضعیت جای پارک  

از یک نمایشگر با میزان نور مناسب در سه رنگ سبز، قرمز و زرد به ترتیب به معنای فضای خالی،پر و رزرو در بالای ورودی هر کدام از نود ها استفاده شده است. نمایشگر قادر به اعلام ضعیت های دیگر با نورهای رنگی با توجه به نیاز میباشد. مثلا نور آبی به معنای محل پارک معلولین  یا نور سفید به معنای رزرو.

5.مدارات تغذیه و شارژر           

تنها سیم کشی هر نود یک زوج کابل تغذیه از نزدیکترین محل ممکن است. مدارات تغذیه و شارژر شامل باتری، مبدل برق شهر به جریان مستقیم، رگولاتورها و مدار شارژ است.  یک مبدل تغذیه تبدیل برق شهر به ولتاژ مناسب برد طراحی شده است. خروجی این مبدل همزمان به ورودی تغریه برد و مدار شارژ وارد می­شود. باتری شارژ شده به مدت چندین ساعت، در شرایط مورد نیاز برق کل نود را تامین می­کند.

شبکه بی سیم پارکینگ هوشمند

1.معماری شبکه                                                                              

شبکه ارتباطی مهمترین نقش را در سامانه اطلاعات و راهنمایی پارکینگ دارد. تمامی بخش ها اعم از نودهای مانیتورینگ، کنترلرهای محلی و نمایشگرها بوسیله شبکه بی­سیم با هم در ارتباط هستند. کارآیی و قابلیت اعتماد زیر ساخت شبکه، از مهمترین نکات در یک شبکه سنسورهای بی­سیم است. در پیکره­بندی انجام شده در این سیستم مواردی مانند مصرف کمترین توان و انعطاف پذیری شبکه جهت اجرا در شرایط مکانی مختلف در نظر گرفته شده است.
ار جمله مهمتربن مزیت شبکه­های بیسیم،کاهش بسیار چشمگیر میزان سیم کشی ( وایرینگ ) است که این موضوع از لحاظ مالی  و زمان مورد نیاز برای نصب، بسیار به صرفه خواهد بود. از لحاظ زیبایی نیز، نسبت به وجود انبوهی از سینی ، داکت و کابل  بهتر است.
تعمیر و نگهداری یک شبکه بیسیم بسیار سریع تر و کم هزینه تر خواهد بود.         

2.پروتکل شبکه   

در این سامانه یک شبکه با پروتکل غیر استاندارد بر پایه ماژول های NRFنزدیک که بیشتر در لایه MACو لایه فیزیکی درگیر خواهیم بود، توسعه داده شده است.  این پروتکل توسعه داده شده تا حد زیادی شبیه به پروتکل معروف   AD-HOC می باشد. ماژول های ارتباطی به گونه ای نصب می­شوند که بتوانند کنترلر های محلی خود را در دید داشته باشند . در صورتیکه موفق به اینکار نشوند، میتوانند داده های خود را از طریق نود های دیگر به مقصد برسانند. این تکنیک پیاده ساری شبکه را در پارکینگ های بزرگ و پر پیچ و خم را ممکن می­سازد.

در اینجا با معرفی پارکینگ هوشمند بی سیم، این قسمت از مجموعه مقالات معرفی سامانه مدیریت و هدایتگر هوشمند پارکینگ به پایان میرسد. در قسمت بعدی به سامانه مدیریت سیستم خواهیم پرداخت.

مرجع: سامانه های هوشمند