Smart City - Sensori di parcheggio intelligenti abilitati all’IoT

Un sistema di parcheggio intelligente composta un sistema basato su IoT che trasmette i dati sui parcheggi liberi (e occupati) attraverso un sistema cablato oppure wireless tramite il web o un’applicazione mobile. Il dispositivo IoT, che incorpora un controller e più sensori, verrebbe distribuito attraverso più parcheggi. Gli utenti potrebbero approfittare di un aggiornamento in tempo reale dei posti liberi e selezionare quello che preferiscono.

Modello architettonico del parcheggio intelligente IoT

Il sistema comprende sensori, gateway e cloud dati. I dati generati da una determinata posizione vengono trasmessi al gateway, che a sua volta li trasmette al punto di accesso da cui l’utente può accedere. Il gateway gestisce i dati all’interno della sua rete e i punti d’accesso vengono mantenuti da vari provider di servizi. I dati dalle reti a sensori vengono condivisi dagli utenti dei dispositivi mobili.

Fig: Architettura del parcheggio intelligente

I sensori più diffusi per i sistemi di parcheggio intelligente includono:

• Sistemi di visione
• Radar aerei
• Magnetometri
• Sensori ultrasonici
• Sensore a infrarossi (IR)

Sistemi di visione

I sistemi di visione sono basati su sensori digitali integrati all’interno di videocamere e ottica industriale, specializzati per l'acquisizione di immagini. Il processo integrato di hardware e software analizza e misura diversi attributi per offrire un risultato significativo.

La videocamera V2 Raspberry Pi esegue funzioni di controllo automatico con tecnologia OmniBSI ad alte prestazioni (elevata sensibilità, bassa diafonia e basso rumore). Come detto prima, identifica le targhe delle automobili, quando la presenza di un veicolo viene rilevata nel parcheggio.

Fig: Fotocamera Raspberry Pi

Sensori radar

Il sensore radar genera immagini 2D con l’aiuto dell’intelligenza artificiale ed è in grado di sostituire le videocamere. La rete neurale addestrata sintetizza le immagini e lo stato del parcheggio viene mostrato come risultato. I sensori offrono l’opportunità di utilizzare un unico potente dispositivo per coprire più posti di parcheggio liberi.

Magnetometri

Questi sensori utilizzano il campo magnetico circostante per individuare grandi oggetti metallici come i veicoli. Ad esempio, i sensori raccolgono le informazioni per creare un profilo di domanda per i parcheggi, in cui è data maggior rilevanza ai posti di parcheggio occupati (contrassegnati) rispetto a quelli vuoti. I rilevatori di loop magnetico sono simili a magnetometri, con la differenza che il campo magnetico è alterato quando gli oggetti passano attraverso il loop e vengono di conseguenza rilevati. Grazie al RFID integrato è possibile effettuare una prenotazione del parcheggio su strada

Infrarossi

I sensori a infrarossi misurano la distanza tra due oggetti. Quando un oggetto si avvicina a un sensore, la luce a infrarossi del LED si riflette sull’oggetto e viene tracciata dal ricevitore. Il sensore a infrarossi utilizza la luce, quindi qualsiasi oggetto di fronte al sensore può portare a un falso rilevamento.

Fig: Sensore a infrarossi

Sensori cellulari

I telefoni cellulari, ora parte integrante delle vite delle persone, vengono ampiamente utilizzati nei sistemi di parcheggio intelligente. Quasi tutti i moderni cellulari hanno uno scanner per codici QR integrati nella fotocamera. Una volta sottoposti a scansione, gli appositi codici QR aiutano gli utenti a trovare i rispettivi parcheggi. Le informazioni vengono quindi inviate al server della soluzione per aggiornarne lo stato. Il sistema consente agli utenti di acquisire con facilità la posizione del proprio veicolo qualora ne avessero bisogno.

Sensori ultrasonici

Questi sensori emettono onde sonore su una frequenza predeterminata e misurano la distanza tra loro e l’oggetto che si trova sul percorso delle onde. L'efficacia e precisione di questa tecnologia ha portato alla sua adozione in numerose soluzioni di parcheggio intelligente. Tali sensori vengono impiegati per rilevare se un parcheggio è libero oppure occupato (stato del parcheggio). Durante degli studi di ricerca, sono state utilizzate tecnologie di diversi tipi per trasmettere ed elaborare i dati generati dai sensori. Ad esempio, è stato posizionato un sensore su un piedistallo e i dati sono stati inviati a un Raspberry Pi tramite WiFi. Un’altra soluzione ha coinvolto l’utilizzo di un cavo connesso a un processore Arduino, con connessione a una rete XBee. È possibile connettere un sensore a un server HTTP che verifica la disponibilità delle aree di parcheggio. Allo stesso modo, un’altra soluzione ha proposto l’uso della rete wireless Xmesh. I continui progressi tecnologici hanno spronano nuove implementazioni che coinvolgono le tecnologie LPWAN come LoRa. Quest’ultima collega i sensori per la trasmissione dello stato degli spazi di parcheggio.

I sensori ultrasonici vengono implementati uno a uno. Significa che per ciascuna area di parcheggio viene posizionato un sensore. In aggiunta, è importante ricordare che questi sensori low-cost hanno un’elevata precisione di rilevamento.

Fig: Sensore Ultrasonico

Reti

Il networking può essere implementato utilizzando tecnologie di comunicazione mobile, Bluetooth, WiFi, oppure protocolli IoT wireless con occasionale implementazione come ZigBee, LoRa o NB-IoT.

I protocolli IoT wireless e le tecnologie WiFi vengono preferite per la comunicazione dei sensori, rispetto alle tecnologie 3G e 4G. Tuttavia, per raggiungere l’utente finale, si può utilizzare qualunque tecnologia in grado di fornire un accesso a Internet.

Strategia di selezione dei sensori

I sensori vengono selezionati in base all’autonomia di rilevamento, la facilità di installazione e il costo. L’autonomia di rilevamento è la capacità di un sensore di determinare da solo se un parcheggio è libero o occupato. Ad esempio, le videocamere hanno bisogno di ulteriori elementi da elaborare, mentre i sensori ultrasonici possono effettuare il rilevamento all’istante. L’espressione “facilità d’installazione” si riferisce all’azione di collocare un sensore ovunque, con il posizionamento occasionale in infrastrutture complesse come cablaggi strutturati, collegamenti elettrici e grondaie aeree. Altri sensori richiedono solo l’interramento.

Questa tabella ha lo scopo di guidare il lettore nella scelta del sensore in base alle condizioni descritte e come parte di una soluzione di smart parking. La seguente figura mostra un confronto tra i vari sensori.