Интеллектуальные парковки
25 декабря 2017
Рубрика: Обзоры и мнения, Технологии.
Автор: Б. Шкляревский, Э. Максудов.

Всем известно, что наличие автомобиля, как средство передвижения, которое стало главным атрибутом в современном городе, зачастую обесценивается такими проблемами, как пробки и отсутствие парковок. Администрация многих городов прилагает значительные усилия по разрешению этих проблем.

Ввиду этого, не секрет, что инновационные решения в области интеллектуального развития городской инфраструктуры создаются изо дня в день. Однако их реализация и интеграция требуют тщательного внимания и индивидуального подхода в зависимости от страны, менталитета и других немаловажных факторов. В XXI веке, когда технологии получили достаточное развитие и охватили не только сферу информационных технологий, а стали играть ключевую роль в городском развитии и обустройстве, встает вопрос об использовании информационно-коммуникационных технологий, а также аппаратно-программных комплексов при создании парковочных мест для транспортных средств. С каждым днем машин становится все больше и больше, и если в этой связи приходится строить парковки, то с увеличением количества автомобилей и самих парковок нельзя не задуматься о внедрении в них «интеллекта». Таким образом, автостоянки превращаются в интеллектуальные («умные») парковки. Данные технологии в зарубежных странах практикуются уже давно и имеют достаточно широкое применение. Ниже попытаемся рассмотреть, что из себя вообще представляют эти «умные» парковки.

Рис. 1. Датчики присутствия автомобилей.

Интеллектуальными парковками (In­telligentParking) на сегодняшний день принято считать универсальные, много­функциональные, автоматизированные, информационно-навигационные комплексные системы управления парков­ками.

Во всех значимых общественных местах, будь то торговый или бизнес-центр, вокзал или аэропорт, гостиница или многоквартирный дом, наличие удобной парковки является одним из важных элементов. Абсолютно все владельцы транспорт­ных средств сталкивались когда-либо или же сталкиваются регулярно с проблемой ориентирования в заполненных лабиринтах многоярусных автостоянок. Неудивительно, что после такого испытания далеко не все из них пребывают в хорошем расположении духа. Раздражение и агрессия — явления, встречающиеся среди водителей в такие моменты, нередки. Технологии интеллектуальных парковок решают ряд проблем, в число которых входит и вышеупомянутая.

Назначение и принцип работы интеллектуальных парковок

Основным назначением интеллектуальных парковок является создание комфортных условий для граждан, повышение качества жизни и лояльности клиента к объекту, точное определение количества и расположения свободных мест на парковке, информирование об этом водителя и персонала, обеспечение простой и понятной навигации на парковке, регулирование трафика, управление системами жизнеобеспечения парковки.

В основе интеллектуальных парковок лежат датчики присутствия автомобилей, устанавливаемые над каждым парковочным местом. Датчики, о которых мы будем говорить, называются «умными» и используют такие технологии связи, как: LoRa, NB-IoT, SigFox, RFID. Диапазон рабочих температур таких датчиков составляет от -40 до +50°С. Напряжение питания периферийных устройств не превышает 24В и соответствует принятым нормам безопасности. Данные датчики питаются за счет аккумуляторов, таким образом, подключение к электросети не требуется, ввиду чего считаются эко­номичными. Это облегчает работу по проектированию установки сенсоров, а также непосредственно саму установку сенсоров и ускоряет процесс развертывания всего проекта. На территории парковочных площадок размещаются датчики, фиксирующие факт парковки авто. Информация, собранная датчиками, передается на базовую станцию и в дальнейшем консолидируется в городской базе данных. Там происходит обработка данных, формируются аналитические отчеты для дальнейшего использования различными службами. Данные с датчиков поступают на:

  1. визуальные индикаторы текущего состояния места, доступного для водителей (свободно/занято);
  2. информационное табло с указателями количества свободных мест, а также их направлений;
  3. сервер системы для программной обработки информации и отображения ее на мониторе оператора.

При въезде на парковку устанавливается информационное табло, указывающее на количество свободных мест на каждом уровне парковки. Табло в соответствии с требованиями заказчика бы­вает разных видов: двух- и трехразряд­ным, со стрелками и без. Далее, по стоянке водителя сопровождают указательные стрелки, показывающие направление движения, и информационные табло уровня, подсказывающие, в какой части парковочной площадки и в каком количестве имеются свободные места.

Приближаясь к месту парковки, водитель видит световой индикатор статуса: «свободно» — зеленый и «занято» — красный. В зависимости от проекции (наличия колонн, стен, перегородок и т.п.) индикаторы статуса в парковочных местах могут быть размещены как на самих корпусах датчика присутствия, так и в выносном корпусе, что обеспечивает наилучший визуальный контакт для водителей.

Благодаря современным технологиям, огромный поток информации о парковках, поступающий с датчиков, камер видеонаблюдения, терминалов, мобильных приложений, а также других програм­мно-технических средств, может быть успешно получен и сохранен в базах данных Центра обработки данных (ЦОД). После чего полученная информация обрабатывается с помощью специальных программ. Тем самым, такие «умные» парковки помогают своим посетителям получить информацию о количестве свободных мест, что неизменно ведет к сокращению времени поиска. В свою очередь, это приводит к:

  • уменьшению заторов движения;
  • более эффективному использованию пропускной способности парковки;
  • использованию парковки как сервиса (комфортная «умная» парковка);
  • экономии времени и топлива, уменьшению выбросов углекислого газа.

Описание технологий связи

Для создания и обустройства интеллектуальных парковок необходимо прибегнуть к использованию технологий беспроводных связей. Точнее говоря, нужны технологии, которые имеют дальность действия, превышающую ра­диус покрытия обычных Wi-Fi-сетей. Wi-Fi-сети являются необходимым составляющим инфраструктуры интеллектуальных парковок, однако для таких основных задач, как подключение датчиков присутствия автомобиля и датчиков с поддержкой технологий GPS/Глонасс необходимы дальнодействующие технологии. В связи со всем вышеописанным, далее речь пойдет о технологиях связи, которые имеют достаточно дальний радиус действия и являются вспомогательным звеном в построении «умного города», в частности «умных» парковок.

LoRa (LongRange) — это технология беспроводной связи, предназначенная для низкоскоростного обмена данными между недорогими батарейными устройст­вами на достаточно большие расстояния. Приемники LoRa, благодаря используемым методам модуляции и обработки сигнала имеют высокую чувствительность (до -137 дБм), что в свою очередь обеспечивает большой радиус действия на открытом пространстве (до 10 км) и хорошую проникающую способность внутри помещений. Такие системы получили название «Low Power Wide Area Networks» (LPWAN). Протокол LoRaWAN разработан как стандарт сетевой инфраструктуры для интеграции конечных устройств LoRa в различные системы класса IoT (Internet of Things). Существуют три технологических варианта развертывания NB-IoT, а именно:

  • в полосе частот наряду с LTE-серви­сами;
  • в неиспользованной части радиоспектра между частотными диапазонами (в целях предотвращения помех от смежного канала на границах существующих LTE-частот);
  • использование отдельно выделенного спектра.

NB-IoT (NarrowBand IoT, Narrow Band Internet of Things) — стандарт сотовой связи для устройств телеметрии, обладающих низкими объемами обмена данных.

Также технологией NB-IoT обеспечивается широкое покрытие с усилением 20 дБ в GSM-сети. NarrowBand IoT — это достаточно новое направление развития сетевых IoT-технологий и, несмотря на то, что использование данной технологии предусматривает тесное взаимодействие и интеграцию c LTE, речь все же идет о создании нового типа радиодоступа, характеристики которого имеют больше отличий, чем сходства с имеющимися технологиями. Технология NB-IoT построена на стандарте 4.5G.

Ввиду своих особенностей и преимуществ технология NB-IoT дает операторам мобильной связи, строящим сети LPWA, преимущества в плане реализации, эксплуатации и повторного использования существующих процессов, ресурсов ИТ и инфраструктуры.

Среди достоинств NB-IoT можно отметить следующие:

  • гибкое управление энергопотреблением устройств (до 10 лет в сети от батареи емкостью 5 Вт.ч);
  • огромная емкость сети (возможность подключения десятки и сотни тысяч устройств на одну базовую станцию);
  • низкая цена устройств;
  • оптимизированная для улучшения чувствительности модуляция сигнала.

SigFox — это технология беспроводной низкоскоростной связи устройств в сетях с низким потреблением электроэнергии. Процесс передачи данных в технологии SigFox реализуется через ультраузкую полосу частот (Ultra-NarrowBand, UNB) с использованием двоично-фазовой манипуляцией (BPSK) и сменой фазы несущей волны для кодирования. Это в свою же очередь позволяет значительно уменьшить уровень шума на принимающей стороне, тем самым, делая принимающие устройства практически бесшумными и более дешевыми. Технология SigFox имеет следующие технические характеристики:

  • радиус действия: 30–50 км (3–10 км в зашумленных и труднодоступных районах);
  • срок службы устройств без замены батареи: 20 лет от двух батареек типа АА;
  • используемые частоты: 868 МГц (Европа) и 902 МГц (США);
  • топология сети: звезда (базовая станция, к которой подключаются конечные точки).

RFID (Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — это технология бесконтактного обмена данными. Любая RFID-система содержит:

  • считывающее устройство (считыватель, RFID-Reader или интеррогатор);
  • транспондер (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег);
  • программное обеспечение.

Использование технологии RFID — это способ автоматической идентификации объектов, в котором данные считываются и записываются посредством радиосигналов, а для хранения используются так называемые транспондеры или же RFID-метки.

По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы:

  • ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см);
  • идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м);
  • дальней идентификации (от 5 м до 300 м).

Существует несколько способов систематизации RFID-меток и систем:

  • по рабочей частоте;
  • по источнику питания;
  • по типу памяти;
  • по исполнению.

По типу источника питания RFID-метки делятся на:

  • пассивные;
  • активные;
  • полупассивные.

Основные преимущества интеллектуальных парковок

Создание интеллектуальных парковок решает следующие проблемы:

  1. Сокращает время поиска свободного места на парковке и упрощает навигацию (ориентирование) в незнакомом месте;
  2. ПО интеллектуальной парковки позволяет объединить в единую систему весь комплекс пожарно-охранной сигнализации, систему видеонаблюдения и вентиляции (регулировать мощность вытяжки при изменении количества выхлопных газов в воздухе);
  3. Создание удобных условий оплаты;
  4. Увеличение посещаемости и арендных ставок торговых центров.

Преимущества интеллектуальных парковок заключаются в следующем:

  1. Наличие навигационных указателей, информационных табло, мобильных приложений и других вспомогательных навигационных устройств;
  2. На сегодняшний день существуют аппаратно-программные средства, позволяющие синхронизировать и визуализировать информацию в доступном для чтения виде;
  3. Установка терминалов с поддержкой всех национальных банковских карт, возможность использования технологий NFC, поддержка «AndroidPay» и «ApplePay», а также создание мобильных приложений, с помощью которых можно будет оплачивать за парковку;
  4. Увеличение продуктивности объекта и человекопотока, как следствие, позволяет арендодателям повышать ставку аренды, окупая расходы по созданию интеллектуальной парковки.

Таким образом, создавая интеллектуальные парковки, нужно уделять внимание не только изолированным системам и датчикам, но и продумывать интеграцию всех аппаратно-программных комплексов для дальнейшего осуществления сбора и предоставления данных, объединяя основную Wi-Fi-инфраструктуру решения с IP-камерами, датчиками и приложениями для мобильных устройств. Подключенная система должна быть связана со всеми служебными системами управления, направлять сотрудникам дорожно-патрульной службы уведомления об истечении срока парковки для начисления платы. Помимо этого, такое аппаратно-комплексное решение предусматривает возможность просмотра аналитических данных с парковок, включая время использования и простоя, что помогает при долгосрочном планировании.

Другими словами, нужно создавать «умную» и подключенную (Smart + Connected) систему, а не просто «интеллектуальную» систему с собственной (отдельной) аналитикой. Такого рода системы определяют состояние занятости конкретного места, затем при помощи беспроводной связи передают соответствующую информацию на центральный сервер. Оператор парковки и водители могут просмотреть данные о доступных местах через веб-интерфейс или приложение для смартфона. После этого водители транспорт­ных средств будут иметь возможность, используя гаджеты, быть проинфор­мированными и проинструктированными о том, как добраться до выбранного места.

Сложности реализации

Основной проблемой, возникающей при создании «умных» парковок, встает денежный вопрос. Именно ценовая политика является одной из причин, по которой технологии «умных» парковок не реализованы во всем мире. Данная проблема является решаемой, однако, в свою очередь, требует времени. Таким образом, для решения данной проблемы многие специалисты в области финансового и экономического прогнозирования обратились к следующему продуманному маркетинговому ходу: создание интеллектуальных парковочных мест около торговых центров и преобразование таких «умных» парковок в своего рода услугу. Цены устанавливаются в зависимости от популярности торговых центров, посещаемости и независимого прогнозирования.

В этой связи в процессе анализа, учитывая результаты и статистику за определенный период времени, можно варьировать цены на парковку.

Проблема обеспечения комфортных условий для осуществления платежей за парковку решается с помощью установки терминалов с поддержкой национальных банковских карт и возможностью бесконтактного платежа, используя мобильные устройства. Основным недостатком в данной ситуации является то, что не все банки на сегодняшний день поддерживают технологию бесконтактной оплаты.

Еще одна менее сложная проблема предстает при решении не менее важной задачи, которой является создание мобильного приложения с возможностью синхронизации с АГИС (автоматизированная геоинформационная система) и интеграции со всеми другими системами. Кроме того, в данном мобильном ПО можно рассмотреть возможность поиска и резервирования свободного места для парковки.

Заключение

«Умные» парковки необходимы не только для достижения комфортных условий для граждан, экстренных и дорожно-патрульных служб, но с их помощью также возможно достижение общественного порядка и безопасности на улицах и в парковках. Иными словами, в результате создания и оборудования интеллектуальных парковок можно решить возможные финансовые проблемы, проблемы экологии, загруженности на дорогах и другие не менее важные и существенные аспекты. Вышеописанные технологии интеллектуальных парковок могут быть применены в оборудовании жилых домов, торговых и бизнес-центров, аэропортов и других объектов, требующих наличия парковочных мест. Также возможно размещение «умных датчиков присутствия» совместно с видеокамерами на улицах города для составления карты или списка свободных для парковки мест. Следует взять во внимание то, что инновационные проекты, требующие использование интернета вещей, достаточно сложные и строятся не сразу. Рассматривая проект «умных» парковок, можно смело оглянуться назад и вспомнить начальные стадии развития данного проекта. Первое поколение «умных» парковок имело множество недочетов, недоработок и работало не совсем корректно по причине того, что было основано на несовершенных технологиях, а именно на «уличных» датчиках. Установка таких датчиков стоила дорого, кроме того, устройства могли легко быть повреждены машинами, погодными условиями или даже вандалами. Однако, сегодня технологии «уличных» датчиков движения заменяют «датчики присутствия автомобилей», видеосенсоры (более надежные и дешевые в плане установки), и проекты «умных» парковок начали набирать популярность.

Подытоживая, хотелось бы отметить, что интеллектуальные парковки являются одним из составляющих элементов «умных городов», проектирование и построение которых процесс достаточно сложный и требует тщательного изучения геологических условий и других особенностей. Таким образом, если приложить усилия и учесть все важные факторы, интеллектуальные парковки в скором времени заполнят город и начнут приносить пользу и наглядный результат.

Использованная литература:

  • Мерритт М. Безопасность беспроводных сетей / М. Мерритт. — М.: Книга по Требованию, 2015. — 282 c.
  • Новиков Ю. В. Аппаратура локальных сетей: функции, выбор, разработка / Ю.В. Новиков, Д.Г. Карпенко. — М.: Эком, 2011. — 288 c.
  • Тихвинский В. О., Коваль В. А., Бочечка Г. С., Бабин А. И.               «Сети IoT/M2M: технологии, архитектура и приложения», 2017 — 320 с.
  • Мачей Кранц. «Создавая интернет вещей, воплощайте в жизнь новые бизнес-модели, реализуйте подрывную конкуренцию, трансформируйте индустрии», 2016 — 272 с.

Авторы: Богдан Шкляревский, врио начальника департамента технического обучения АПК «Безопасный город», Эльёр Максудов, специалист 1-й категории отдела мониторинга функционирования АПК «Безопасный город»

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте