Sistema de estacionamento inteligente usando IoT

O Departamento de Assuntos Econômicos e Sociais da ONU previu que toda a população mundial viverá em áreas urbanas. E a taxa de crescimento deverá atingir 68% em 2050. O crescimento populacional não é apenas um problema urgente para os governos, mas também uma realidade diária para a maioria dos cidadãos. Procurar um estacionamento resultará em uma enorme perda de tempo e combustível, e há... US$ 345 bilhões desperdiçado com isso a cada ano. Vamos nos aprofundar nos problemas de estacionamento e na necessidade de um sistema de estacionamento inteligente usando IoT.

O sistema de estacionamento inteligente é uma tendência moderna ou uma necessidade crescente?

O problema do estacionamento não é comum, especialmente em grandes cidades. De acordo com um relatório de análise de IoT, o investimento no mercado de produtos e serviços de estacionamento inteligente aumentará a uma taxa anual composta de 14% até 2023, ultrapassando US$ 3.8 bilhões. Na verdade, é uma ótima notícia, pois força as pessoas a encontrar maneiras de resolver os problemas de trânsito em vez de não fazer nada. Essa questão é bastante óbvia, mas o maior problema é o que a tecnologia pode fazer para resolvê-la, e existem maneiras de fazer isso?

Que problemas você enfrentaria ao estacionar veículos?

• O estacionamento está saturado– O problema mais grave é o aumento do número de veículos sem aumento da vaga de estacionamento, resultando em congestionamento.
• Pagar em excesso– Às vezes, motoristas ou clientes não sabem quanto tempo ficarão em um local específico. Por isso, às vezes pagam taxas de estacionamento a mais.
• Impacto ambiental– O estacionamento acumula quantidades de contaminantes que não conseguem ser absorvidas, que são lançadas no corpo d’água quando chove.
• Estacionamento na rua ou fora da rua– Não há espaço suficiente no estacionamento dos shoppings ou áreas de reserva; neste caso, um grande engarrafamento surgirá.
• Uso indevido do estacionamento existente– As pessoas estão sempre com pressa e ficam impacientes para estacionar corretamente, o que resulta em espaço insuficiente para outros veículos.

O que é um sistema de estacionamento inteligente usando IoT

Os componentes envolvidos no sistema de estacionamento inteligente que utiliza IoT geralmente incluem:

• Um sensor de estacionamento que pode detectar a presença de um veículo.
• Um gateway que pode ajudar a transmitir dados.
• Uma plataforma de nuvem processará e analisará os dados.
• Um aplicativo móvel permite que você monitore o status do estacionamento.

Entre os sensores de estacionamento populares no mercado, há vários tipos de sensores ultrassônicos, de detecção de campo eletromagnético e infravermelho.

Ultrassônico: A precisão do sensor de estacionamento inteligente é melhorada com o uso de ondas ultrassônicas. A desvantagem desse tipo de sensor é que ele pode ficar obstruído com sujeira.
Detecção de campo eletromagnético:O sensor pode detectar pequenas mudanças no campo magnético quando um objeto metálico está próximo dele.
Infravermelho: Este tipo de sensor mede mudanças na temperatura ambiente e detecta movimento.

Como você pode instalar um sensor de estacionamento inteligente usando IoT?

O número de vagas de estacionamento determina os requisitos de hardware e software da configuração de IoT e da arquitetura do sistema. Para um estacionamento grande, os sensores adotam o gateway e o protocolo LPWAN. A adoção do padrão LoRaWAN é uma das tendências da IoT, além de ser um método para aumentar o tempo de operação do sistema automático, reduzindo o consumo de energia. Ele está de acordo com a especificação LoRa Alliance para operar com baixo consumo de energia, e a vida útil da bateria é estendida para 5 a 10 anos.

Além disso, diferentes tipos de sensores são instalados de maneiras diferentes. Por exemplo, a câmera é complexa, por isso precisa ser instalada a uma certa distância e ângulo para evitar pontos cegos. Sensores de radar a laser geralmente são instalados em pilares de 30 a 80 centímetros e posicionados repetidamente em um determinado intervalo, mas isso só faz sentido ao realizar processamentos massivos.

Os sensores de estacionamento inteligentes montados na superfície são os mais fáceis de instalar e geralmente são instalados na superfície de cada estacionamento para detectar o status da vaga. Esses sensores de IoT podem ser simplesmente colados na superfície ou fixados com parafusos. Além disso, esses sensores de IoT são fáceis de transformar, sem nenhuma prática específica de instalação e a maioria deles não requer manutenção. O sistema de estacionamento inteligente que utiliza IoT pode se comunicar com o gateway através do local de estacionamento e transferir os dados para a internet.

Três possíveis condições de detecção

Ocupação do espaço: A distância do objeto detectada pelos sensores é entre 10~50 centímetros (cerca de 4~20 polegadas)
Espaço livre: A distância do objeto detectado é superior a 50 centímetros (cerca de 20 polegadas)
Espaço sujo:A distância do objeto detectado é inferior a 10 centímetros (cerca de 4 polegadas)

Se a condição for “suja”, os sensores podem estar cobertos ou bloqueados por algo e precisam ser inspecionados.

Configurar um sistema de estacionamento inteligente IoT

Detecte a presença de um veículo em duas etapas. Primeiro, o sensor de estacionamento precisa identificar a presença de carros estacionados no estacionamento específico. Segundo, você precisa garantir que o estacionamento seja detectado como ocupado, pois há apenas um carro. Ambas as etapas podem ser realizadas por meio de diversas abordagens tecnológicas de engenharia, que permitem que o sistema de estacionamento inteligente, utilizando IoT, ofereça busca, navegação e reserva de vagas.

Visão computacional, detecção de proximidade, detecção de distância e até mesmo presença RF/magnética podem ser utilizadas para a construção de sensores de estacionamento inteligentes. Essas tecnologias oferecem vantagens como detecção de estacionamento de alta precisão, detecção de estacionamento com ângulo amplo, economia de energia e monitoramento simultâneo de múltiplas vagas de estacionamento. Portanto, o uso de sensores de estacionamento mistos com comunicação remota é a melhor escolha. O sensor de estacionamento LoRa oferece o alcance estendido necessário e reduz o custo total do sistema devido ao número mínimo de dispositivos de gateway.

Como funciona o estacionamento inteligente LoRa

Sensores de estacionamento LoRaWAN da MOKOSmart permitem o monitoramento e a detecção em tempo real da ocupação de vagas de estacionamento.

1. Cada vaga de estacionamento é equipada com um sensor de ocupação alimentado por bateria que detecta a ausência, chegada, presença e saída de veículos. Devido ao seu design de baixo consumo de energia, esses sensores podem ser autoconfigurados para atribuir a cada unidade um endereço MAC exclusivo, associado a um número de série e código de barras. O LW009 pode funcionar por até 5 anos sem fiação externa.

2. Quando um sensor de ocupação detecta atividade do veículo, o receptor LoRa incorporado enviará um pacote de mensagem curta contendo a alteração de status para qualquer gateway de rede sem fio dentro de seu alcance.

3. O gateway pode fazer parte de uma rede LoRa privada ou de um nó de um provedor de serviços LoRaWAN público. Ele transmite pacotes para o aplicativo de serviço de estacionamento em nuvem PIN, que pode residir em um servidor baseado em nuvem ou em um servidor dedicado. Esta solução de gerenciamento de estacionamento pronta para uso utiliza informações de sensores para rastrear vagas abertas e ocupadas. Ele pode apresentar os eventos de estacionamento na página da web e fornecer dados de estacionamento para aplicativos de terceiros que geram informações de cobrança e notificam os motoristas sobre as vagas disponíveis por meio de smartphones e outros dispositivos sem fio. Além disso, monitores de estacionamento e câmeras de rua baseados em sensores funcionam em conjunto com outras tecnologias de estacionamento para eliminar o "acampamento".

O protocolo LoRaWAN suporta recursos de comunicação bidirecional, permitindo que os administradores do estacionamento gerenciem os sensores finais.

Como funciona o sinalizador inteligente Bluetooth

O diagrama abaixo mostra a arquitetura de um dos nossos sistemas de gerenciamento de estacionamento de rua, que tem quatro funções: Sinalizador Bluetooth, leitor de beacon, gateway e servidor de estacionamento.

1. Transmissores de Beacon: Os motoristas que têm direito a usar o Smart Street Parking devem registrar seus carros para obter um transmissor de beacon registrado. Assumimos que o transmissor de beacon esteja instalado no espelho retrovisor direito do veículo (para países com trânsito pela direita), que fica mais próximo da lateral quando o veículo está estacionado. O transmissor de beacon transmite regularmente um pacote de dados, que pode ser detectado pelo leitor de beacon. O endereço MAC Bluetooth de origem de um determinado veículo é fixo, e o leitor de beacon consegue distinguir o proprietário do pacote de beacon recebido (ou seja, o veículo).

2. Leitor de beacon: O leitor de beacon está posicionado próximo ao canto da vaga de estacionamento, conforme mostrado na imagem. O leitor verifica periodicamente os pacotes de beacon com UUIDs específicos do serviço, provenientes de emissores de beacon registrados. Assim que o UUID corresponder, o leitor processa o RSSI do pacote usando um filtro de Kalman e gera uma estimativa de distância. Por fim, os leitores publicarão os seguintes dados no gateway: endereço MAC Bluetooth detectado, distância estimada e tempo detectado.

3. Gateway: A principal função do gateway é garantir a ocupação de cada vaga de estacionamento de acordo com os dados fornecidos pelo leitor de beacon. Especificamente, ao comparar as distâncias estimadas medidas ao mesmo transmissor de beacon em diferentes leitores, o gateway pode deduzir que o veículo está estacionado em uma vaga específica. Em seguida, o gateway enviará o resultado para o banco de dados do servidor de estacionamento remoto.

4. Servidor de estacionamento: O servidor de estacionamento é responsável por restaurar o status de ocupação e a identidade dos veículos que utilizam a vaga. Os gerentes podem acessar o banco de dados do sistema e verificar as informações de ocupação e o histórico de estacionamento. Com essas informações, o sistema de gerenciamento pode gerar faturas eletrônicas de estacionamento para os motoristas. Além disso, o servidor de estacionamento também permite que os motoristas verifiquem seu próprio histórico de estacionamento.

Benefícios do sistema de estacionamento inteligente usando IoT

Em áreas urbanas:

Benefícios diretos

•  Otimizar vagas de estacionamento
• Permissão especial para carga e descarga, táxis, etc.
• Monitorar vagas de estacionamento para deficientes
• Identificar as zonas para veículos de emergência
• Oferecer pontos de recarga para veículos elétricos

Benefícios indiretos:

• Reduz as infrações de estacionamento
• Reduz a poluição sonora
• Reduz as emissões de gases
• Aumenta a receita de estacionamento em até 35%
• Melhora a reputação de ser uma cidade/instalação mais verde
• Melhora a mobilidade urbana e o planejamento da cidade

Áreas privadas: shoppings, hotéis, parques temáticos…

Benefícios diretos

• Otimizar vagas de estacionamento
• Permissões especiais: carga e descarga, táxis, etc.
• Monitorar vagas de estacionamento para pessoas com deficiência
• Pontos de recarga para veículos elétricos
• Aumente as receitas

Benefícios indiretos:

• Estratégias de preços dinâmicos com base na ocupação
• Usos abertos a novos clientes: vagas de estacionamento para veículos de compartilhamento de carros.
• Melhorando a experiência do cliente
• Otimizando os recursos humanos para os hábitos de consumo

Levar 10 minutos procurando uma vaga para estacionar várias vezes ao dia significa que você deve gastar 240 horas por ano e uma média de 700 dias de toda a sua vida.

Sistema de estacionamento inteligente usando IoT pode reduzir

Volume de tráfego: -8%
Emissões de gases: -40%
Km. percorridos: -30%
Tempo gasto: -43%

Aplicações da solução de estacionamento inteligente IoT

Há uma quantidade de carros que precisa ser posicionada para evitar congestionamentos. Nesse caso, o sistema de orientação de estacionamento fornece ao motorista a direção e a precisão do estacionamento.

• Shoppings
• Aeroportos
• Hospitais
• Centros esportivos
• Universidades

Inovações em soluções de estacionamento inteligentes

De acordo com a pesquisa do Smart Parking Institute, 42% dos entrevistados votaram a favor da necessidade de sistemas de estacionamento. A boa notícia é que, graças ao estacionamento sensor de lote Com sistemas, plataformas de conectividade e outras aplicações de IoT, os motoristas podem saber onde fica a vaga de estacionamento mais próxima, caso esteja ocupada. Mapas de estacionamento em tempo real serão comuns no futuro.

Quanto às inovações já existentes na área, aqui estão os principais aplicativos de estacionamento inteligente que foram lançados ou serão lançados em breve.

• Rastreamento de veículos com sistemas de sensores

A Internet das Coisas é a tecnologia central da plataforma de rastreamento de veículos. Ferramentas como sensores GPS ou OBD podem ajudar a coletar dados de localização de carros ou frotas e monitorar a ocupação de vagas de estacionamento. As informações são transmitidas ao CSA, processadas e, em seguida, enviadas ao servidor de rede. Esses dados serão exibidos aos motoristas e gerentes da montadora de forma compreensível e clara.

Atualmente, rastreadores de veículos baseados na Internet das Coisas são usados principalmente para o gerenciamento de frotas de grandes empresas. No futuro, quando a implementação do 5G tornar a Internet das Coisas mais acessível, a tecnologia de estacionamento se espalhará entre os motoristas e será usada para gerenciar deslocamentos diários e aliviar os desafios de estacionamento.

• Sistemas de medidores inteligentes

O sistema de medição conectado detecta quando um carro entra e sai do estacionamento. Dessa forma, uma plataforma de IoT poderá fornecer aos motoristas um medidor de vagas disponíveis em tempo real.

Os gerentes das instalações podem usar o sistema de medidores para melhorar a eficiência dos estacionamentos, identificar tendências e padrões sobre o número de passageiros e prever o aumento futuro do número de veículos.

• Sistemas de estacionamento automático

Os sistemas de estacionamento automático ajudam a reduzir o número de vagas e maximizar a eficiência do espaço. Um sistema automatizado é usado para mover o carro para cima e para baixo até o andar superior da instalação. Como a instalação do APS é totalmente automatizada e possui restrições de acesso, é mais seguro estacionar lá.

Os sistemas de estacionamento automático ajudam a reduzir o tempo de busca e as emissões do motor, que se acumulam devido ao aumento do tempo de condução. Em instalações como essa, o uso de recursos é minimizado, pois há pouca luz e ventilação necessárias para manter o sistema de estacionamento automático.

• Sistemas de controle

A Internet das Coisas, como um poderoso agente de fiscalização do trânsito, contribui para a segurança e a ordem urbana. Utilizando uma rede de sensores e algoritmos rápidos de processamento de dados, o sistema de controle de estacionamento pode detectar, registrar, coletar e armazenar as evidências necessárias, emitir multas e notificar infrações de estacionamento em segundos.

O papel da Internet das Coisas na tecnologia de estacionamento

O estacionamento inteligente terá um impacto significativo em todas as partes interessadas ao longo do processo. Os motoristas podem reservar vagas de estacionamento com antecedência, planejar viagens e deslocamentos e levar em consideração a ocupação do estacionamento. O mecanismo de reforço será capaz de detectar e avaliar a gravidade do estacionamento ilegal em uma fração de segundo.

Os gestores de estacionamento poderão otimizar o uso do espaço e dos recursos em seus estacionamentos, formulando com eficácia os desenvolvimentos futuros. Os líderes comunitários melhorarão o conforto dos moradores da cidade aplicando soluções de estacionamento baseadas em IoT.

Aqui estão alguns benefícios adicionais que a Internet das Coisas oferece no estacionamento:

• Tempo do medidor estendido

Quando o parquímetro estiver prestes a expirar, a plataforma conectada notificará o motorista. Essa ferramenta ajudará a estender o tempo de estacionamento com apenas um clique, assim que o motorista pagar pela extensão. O sistema de extensão automática de parquímetros reduzirá as infrações de trânsito e aumentará a receita do estabelecimento.

• Soluções inovadoras de estacionamento que identificam a segurança dos lugares de estacionamento

Áreas vermelhas, como pontos de ônibus, áreas de embarque e desembarque de passageiros e vagas de estacionamento para pessoas com deficiência, serão identificadas pela plataforma e notificadas aos motoristas. Dessa forma, o número de infrações de estacionamento negligente será reduzido. Se um motorista ainda estacionar em uma área onde o estacionamento é proibido, uma plataforma conectada notificará imediatamente o infrator do departamento de reforço, aumentando as chances de uma multa para o infrator.

• Uso eficiente de vagas de estacionamento nas cidades

Com uma rede de sensores, planejadores automatizados de estacionamento podem coletar dados de ocupação de todos os estacionamentos. Para distribuir uniformemente o número de vagas em uma cidade, as comunidades municipais podem usar os dados fornecidos pela plataforma de IoT para ajustar as tarifas e os horários de estacionamento permitidos no processo de tomada de decisão.

Software de gerenciamento de estacionamento IoT

Um sistema de gestão de estacionamentos pode ser um ponto de contato único, unindo gestores de estacionamentos, órgãos de segurança pública, motoristas e outras partes interessadas em uma rede conectada. As partes afetadas pela transformação da gestão de estacionamentos contribuem para o bem-estar geral das comunidades urbanas, conectando-se entre si, fazendo e respondendo perguntas.

Para funcionar corretamente, os sistemas de gestão de estacionamento baseados na Internet das Coisas devem aproveitar ao máximo as vantagens da tecnologia de estacionamento inteligente. Aqui estão os recursos que uma plataforma inteligente deve aproveitar no setor de estacionamento:

• A tela exibe as vagas de estacionamento disponíveis e ocupadas. Plataformas de IoT, idealmente baseadas em nuvem, devem agregar dados de sensores e transformá-los em uma visão clara e concisa da ocupação das vagas de estacionamento do estabelecimento.
• Monitore a ocupação do estacionamento em tempo real a partir de qualquer PC ou smartphone. Os motoristas devem poder ver quantas vagas de estacionamento estão disponíveis perto de todos os estacionamentos em tempo real. Um mapa de ocupação interativo é essencial para uma ferramenta de gestão de estacionamento eficiente e conectada.
• API para usuários finais e aplicativos de gerenciamento. Como o impacto de uma ferramenta de gerenciamento de estacionamento é vital para o bem-estar dos membros da comunidade, os desenvolvedores de programas precisam garantir que a ferramenta ofereça integração com terceiros e possa ser implementada em outras ferramentas de gerenciamento e monitoramento de estacionamentos.
• Direitos de acesso e interface amigável para diferentes grupos de usuários. Nem todo motorista é proficiente e experiente em navegar em plataformas. Para facilitar ao máximo a busca ou a verificação de um estacionamento, os desenvolvedores de aplicativos devem priorizar uma interface minimalista e usar elementos de orientação, como setas e ÍCONES, para ajudar os usuários a se movimentarem pelo aplicativo. Os desenvolvedores de aplicativos devem ter como público-alvo diferentes grupos de usuários, como pessoas com deficiência visual, motoristas com mais de 50 anos, etc.

Estacionamento 4.0: o futuro e as oportunidades das cidades inteligentes

Sistemas de estacionamento inteligentes são amplamente utilizados para melhorar o dia a dia das pessoas, portanto, espera-se que seu uso aumente constantemente. O sistema também pode adicionar as seguintes funções avançadas, tornando-se uma ferramenta de gestão multifuncional.

• Gestão da demanda de estacionamento e otimização de espaço
• Orientação de estacionamento personalizada
• sistema de reserva de estacionamento
• otimização dinâmica de preços e políticas de estacionamento
• área de estacionamento, cobrança, detecção de estacionamento ilegal

Para grandes estacionamentos, a realidade aumentada pode criar uma função de mapeamento em imagens reais capturadas por smartphones. Esses sistemas de navegação interna e externa com RA podem guiar os motoristas até seus carros estacionados por meio de caminhos virtuais.

Outra inovação é o uso da tecnologia de processamento visual de imagens para capturar a placa de um carro e identificá-lo com a ajuda da tecnologia de reconhecimento óptico de caracteres. Em seguida, o portão do estacionamento é aberto automaticamente e o sistema guia o motorista até uma vaga adequada.

O futuro dos sistemas de estacionamento inteligentes parece promissor. As tecnologias por trás dessa solução incluem a Internet das Coisas, inteligência artificial, aprendizado de máquina e realidade aumentada, que também estão impulsionando a transformação digital das empresas em termos da Indústria 4.0. Aproveitando essas inovações, o Estacionamento 4.0 aumentará a eficiência dos sistemas de estacionamento, abordando os desafios da urbanização.