IoT ban đầu chấp nhận nhất đối với kinh doanh và sản xuất, trong đó ứng dụng của nó đôi khi được gọi là machine-to-machine M2M, nhưng giờ đây người ta nhấn mạnh vào việc lấp đầy nhà cửa
CẤU TRÚC BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ INTERNET OF THINGS
Giới thiệu về công nghệ IoT
Internet of Things (IoT), vạn vật kết nối Internet là đề cập đến hàng tỷ thiết bị vật lý trên khắp thế giới hiện được kết nối với internet, thu thập và chia sẻ dữ liệu Nhờ bộ xử lý giá rẻ và mạng không dây, có thể biến mọi thứ thành một phần của IoT Điều này có được là sự bổ sung “kỹ thuật số thông minh” cho các thiết bị, cho phép chúng giao tiếp mà không cần có con người tham gia và hợp nhất thế giới kỹ thuật số và vật lý Ý tưởng về việc thêm cảm biến và trí thông minh vào các đối tượng cơ bản đã được thảo luận trong suốt những năm 1980 và 1990, nhưng ngoài một số dự án ban đầu – bao gồm cả máy bán hàng tự động kết nối Internet – nguyên nhân chỉ đơn giản là vì công nghệ chưa sẵn sàng
Bộ vi xử lý đủ rẻ và tiết kiệm năng lượng là đủ để kết nối hàng tỷ thiết bị Việc sử dụng thẻ RFID – chip năng lượng thấp có thể giao tiếp không dây – đã giải quyết được một số vấn đề này, cùng với sự sẵn có ngày càng cao của internet băng thông rộng và mạng di động và mạng không dây Việc áp dụng IPv6 sẽ cung cấp đủ địa chỉ
IP cho mọi thiết bị trên thế giới có thể sẽ cần – cũng là một bước cần thiết để IoT mở rộng quy mô Kevin Ashton đã đặt ra cụm từ ‘Internet of Things’ vào năm 1999, mặc dù phải mất ít nhất một thập kỷ nữa để công nghệ bắt kịp tầm nhìn
Gắn thêm thẻ RFID vào các thiết bị đắt tiền để giúp theo dõi vị trí của chúng là một trong những ứng dụng IoT đầu tiên Nhưng kể từ đó, chi phí cho việc thêm cảm biến và kết nối Internet vào các đối tượng đã tiếp tục giảm và các chuyên gia dự đoán rằng chức năng cơ bản này một ngày có thể chỉ tốn 10 xu, giúp kết nối gần như mọi thứ với Internet
IoT ban đầu chấp nhận nhất đối với kinh doanh và sản xuất, trong đó ứng dụng của nó đôi khi được gọi là machine-to-machine (M2M), nhưng giờ đây người ta nhấn mạnh vào việc lấp đầy nhà cửa và văn phòng của chúng ta bằng các thiết bị thông minh, biến nó thành thứ gì đó phù hợp với hầu hết tất cả mọi người
Internet của vạn vật lớn đến mức nào?
IoT rất lớn và ngày càng lớn hơn – đã có nhiều thứ kết nối hơn mọi người trên thế giới Analyst Gartner tính toán rằng khoảng 8.4 tỷ thiết bị IoT đã được sử dụng trong năm 2017, tăng 31% so với năm 2016 và con số này có thể sẽ đạt 20.4 tỷ vào năm 2020 Tổng chi tiêu cho IoT endpoint sẽ đạt gần 2 ngàn tỷ đô la trong năm
2017, với hai phần ba trong số các thiết bị được tìm thấy ở Trung Quốc, Bắc Mỹ và Tây Âu, Gartner cho biết
Trong số 8.4 tỷ thiết bị đó, hơn một nửa sẽ là các sản phẩm tiêu dùng như Tivi thông minh và loa thông minh Các thiết bị IoT dành cho doanh nghiệp được sử dụng nhiều nhất sẽ là đồng hồ điện thông minh và camera an ninh thương mại, theo Gartner
Bảng 1 1: Các đơn vị IoT được cài đặt cơ sở theo thể loại (Hàng triệu đơn vị)
Kinh doanh: Cross – Insdustri 1,102.1 1,501.0 2,132.6 3,171.0 Kinh doanh: Verticar – Specific 1,316.6 1,635.4 2,027.7 3,171,0
Một nhà phân tích khác, IDC, đặt chi tiêu trên toàn thế giới cho IoT ở mức 772.5 tỷ đô la trong năm 2018 – tăng gần 15% trên 674 tỷ USD sẽ được chi trong năm 2017 IDC dự đoán rằng tổng chi tiêu sẽ đạt 1 ngàn tỷ USD vào năm 2020 và 1.1 ngàn tỷ USD vào năm 2021
Theo IDC, phần cứng sẽ là hạng mục công nghệ lớn nhất trong năm 2018 với
239 tỷ USD đi vào các mô-đun và cảm biến, với một số chi tiêu cho cơ sở hạ tầng và bảo mật Dịch vụ sẽ là hạng mục công nghệ lớn thứ hai, tiếp theo là phần mềm và kết nối
Lợi ích của IoT cho doanh nghiệp Đôi khi được gọi là ngành công nghiệp IoT, lợi ích của IoT cho doanh nghiệp phụ thuộc vào việc triển khai cụ thể, nhưng điều quan trọng là doanh nghiệp nên có quyền truy cập vào nhiều dữ liệu hơn về các sản phẩm của chính họ và hệ thống nội bộ của riêng họ và khả năng thay đổi lớn hơn
Các nhà sản xuất đang thêm các cảm biến vào các thành phần của sản phẩm để họ có thể truyền lại dữ liệu về cách chúng hoạt động Điều này có thể giúp các công ty phát hiện ra khi một thành phần có khả năng lỗi và trao đổi nó trước khi nó gây ra thiệt hại Các công ty cũng có thể sử dụng dữ liệu do các cảm biến này tạo ra để làm cho hệ thống và chuỗi cung ứng của họ hiệu quả hơn, bởi vì họ sẽ có dữ liệu chính xác hơn nhiều về những gì đang thực sự xảy ra
Theo chuyên gia tư vấn McKinsey cho biết: “Với việc giới thiệu thu thập và phân tích dữ liệu toàn diện, theo thời gian thực, các hệ thống sản xuất có thể trở nên nhanh nhạy hơn đáng kể”
Việc sử dụng IoT cho doanh nghiệp có thể được chia thành hai phân khúc: các dịch vụ dành riêng cho ngành công nghiệp dọc như cảm biến trong nhà máy phát điện hoặc thiết bị định vị thời gian thực để chăm sóc sức khỏe và các thiết bị IoT có thể được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp, như điều hòa không khí thông minh hoặc hệ thống an ninh
Mặc dù các sản phẩm dành riêng cho ngành sẽ sớm ra mắt, đến năm 2020, Gartner dự đoán rằng các thiết bị công nghiệp chéo sẽ đạt 4.4 tỷ đơn vị, trong khi các thiết bị dành riêng cho ngành dọc sẽ lên tới 3.2 tỷ đơn vị Người tiêu dùng mua nhiều thiết bị hơn, các doanh nghiệp chi tiêu nhiều hơn: nhóm phân tích nói rằng trong khi chi tiêu của người tiêu dùng cho các thiết bị IoT là khoảng 725 tỷ USD vào năm ngoái, thì các doanh nghiệp chi cho IoT đạt 964 tỷ USD Đến năm
2020, chi tiêu của doanh nghiệp và người tiêu dùng cho phần cứng IoT sẽ đạt gần 3 nghìn tỷ USD
Hình 1 1: Chi tiêu dành cho IoT
Theo IDC, ba ngành công nghiệp dự kiến sẽ chi nhiều nhất cho IoT trong năm 2018 là sản xuất (189 tỷ USD), vận tải (85 tỷ USD) và tiện ích (73 tỷ USD) Các nhà sản xuất sẽ tập trung phần lớn vào việc cải thiện hiệu quả của quy trình và theo dõi tài sản của họ, trong khi hai phần ba chi tiêu IoT bằng vận tải sẽ chuyển sang giám sát vận chuyển hàng hóa, tiếp theo là quản lý đội tàu
Kiến trúc bãi đỗ xe thông minh dựa trên công nghệ IoT
Với sự thay đổi của nền kinh tế toàn cầu và cuộc sống hiện đại, lĩnh vực Công nghệ Thông tin và Truyền thông (CNTT-TT) đã trải qua quá trình phát triển vượt bậc, bùng nổ của Cách mạng Công Nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ trên thế giới, ở Khu vực Châu Á Thái Bình Dương, đặc biệt là ở Việt Nam, quốc gia đang chứng kiến sự cải tiến và ứng dụng công nghệ tại nơi làm việc với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết và rất đa dạng trong các ngành nghề khác nhau, Ngành Công nghệ ô tô ngày càng phát triển hiện đại số lượng các phương tiện di chuyển ngày càng nhiều Điều này chắc chắn sẽ gây ra ùn tắc giao thông, làm giảm hệ sinh thái và trở thành một thách thức lớn trong việc phát triển hệ thống đỗ xe trong tương lai
Một hệ thống đỗ xe thông minh là một hệ thống quản lý việc đỗ xe trong thành phố ở khu vực công cộng hoặc tư nhân Một trong số công nghệ là WSN (Mạng cảm biến không dây) Mạng cảm biến không dây trong nghiên cứu [1-4] là mạng được trang bị các nút cảm biến phát hiện sự hiện diện của phương tiện ở nơi đỗ xe và dữ liệu này được truyền theo công nghệ truyền được sử dụng (ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi) đến (trạm Sink hoặc trạm gốc) lưu trữ thông tin này trong máy chủ để sử dụng trên các ứng dụng Web hoặc ứng dụng di động (hình 1.3) Các nút cảm biến bao gồm một số mô-đun: Mô-đun phát hiện, mô-đun xử lý và mô-đun thu phát Mô-đun phát hiện có thể là cảm biến siêu âm, cảm biến từ tính, cảm biến hồng ngoại, RFID Mô đun xử lý là mô đun chính quản lý và xử lý thông tin được cảm biến phát hiện và mô đun truyền thông chịu trách nhiệm truyền dữ liệu được phát hiện đến nút trung tâm (trạm Sink) thông qua một bước nhảy hoặc qua nhiều bước nhảy (hình 1.4)
Hình 1 3: Kiến trúc chung của WSN
Hình 1 4: Kiến trúc bên trong của một cảm biến
Kiến trúc bên trong sẽ giải quyết vấn đề đỗ xe trong bãi đỗ xe, bãi đỗ xe ngoài trời của thành phố và ngày nay được chia thành hai loại: Bãi đỗ xe lớn và bãi đỗ xe tuyến tính Bãi đỗ xe tuyến tính là bãi đỗ xe chủ yếu nằm ở các đường chính và ngõ nhỏ của thành phố và ở trung tâm của thành phố Hiện tại có ba loại không gian đỗ xe tuyến tính, như hình 1.5, không gian đỗ xe kiểu gạch chéo là dễ đỗ nhất trong thực tế ,trong khi ngang là khó nhất, tiếp theo là dọc Các bãi đỗ xe lớn là bãi đỗ xe có không gian rộng hơn bãi đỗ xe tuyến tính và chúng nằm ở các khu vực ngoại vi của thành phố và cả trên các bề mặt lớn như khu công nghệ, trung tâm mua sắm như trong hình 1.6
Hình 1 5: Các kiểu bãi đỗ xe
Hình 1 6: Bãi đỗ xe lớn
Một hệ thống đỗ xe thông minh mới xử lý tất cả các vấn đề đỗ xe trong thành phố bằng cách sử dụng các công nghệ mới nhất gần đây như mạng cảm biến không dây sẽ được triển khai trong tất cả các bãi đỗ xe trong thành phố để kiểm soát và giám sát tất cả các trạng thái của bãi đỗ xe Mỗi bãi đỗ xe là một khu vực tại đó các nút cảm biến được cài đặt trong mỗi chỗ đỗ xe trống trong bãi đỗ xe này sẽ thông báo và báo cáo định kỳ về sự sẵn sàng của những nơi này cho cổng kết nối (trạm gốc hoặc sink) của nó Sau đó, tất cả dữ liệu được thu thập từ mỗi bãi đỗ xe (từng khu vực) sẽ được gửi đến máy chủ trung tâm qua Wi-Fi hoặc Ethernet, sẽ đóng vai trò trung tâm quản lý thông tin toàn cục để xử lý và quản lý tất cả dữ liệu, để khai thác chúng trong một ứng dụng Web hoặc ứng dụng di động để có cái nhìn toàn cầu về tất cả các địa điểm có sẵn trong toàn thành phố
Hệ thống được đề xuất sẽ dựa trên việc sử dụng công nghệ RFID (thẻ RFID hay RFID tags và đầu đọc RFID reader) để xác minh và nhận dạng phương tiện đỗ ở những nơi thích hợp để quản lý địa điểm tốt hơn và cũng để tăng cường an ninh chống trộm, sau đó kiểm tra thanh toán thời gian đỗ xe Hệ thống này sẽ triển khai một ứng dụng Web và ứng dụng di động để tạo điều kiện cho các tài xế nhanh chóng tìm chỗ đỗ xe cuối cùng, mặt khác để thanh toán thời gian đỗ xe và thực hiện đặt chỗ trực tuyến trong trường hợp đỗ xe riêng giúp thuận tiện cho người dùng
Hình 1 7: Mô hình các khối bãi đỗ xe 1.2.1 Thành phần máy chủ - Server
Thành phần máy chủ trong một hệ thống bãi đỗ xe thông minh ứng dụng công nghệ IoT là một thành phần nòng cốt của toàn bộ hệ thống Máy chủ cho phép cài đặt một hệ hệ điều hành riêng biệt và chạy chương trình riêng cho một hệ thống, ở đây là chương trình điều khiển cho một bãi đỗ xe thông minh
Hình 1 8: Máy chủ kết nối với các máy trạm
Máy chủ sẽ kết nối với các máy trạm là các node cảm biến hay các máy tính cá nhân hay các nơi quản lý giám sát của các bãi đỗ xe trong trường hợp một hệ thống có nhiều bãi đỗ xe
Các thông tin về hình ảnh biển số xe, thông tin về thời gian ra vào và thời gian gửi xe của người dùng được các node cảm biến gửi về máy chủ để xử lý và truy xuất thông tin Các thông tin được đống gói và cập nhật liên tục theo thời gian thực thông qua chương trình điều khiển được khởi chạy cùng với Cloud hoặc ứng dụng Người dùng sẽ tìm kiếm thông tin về vị trí đỗ xe còn trống trong hệ thống thông qua các ứng dụng kết nối Internet hoặc gửi tin nhắn
1.2.2 Thành phần bãi đỗ xe
Thành phần bãi đỗ xe trong hệ thống bãi đỗ xe được ứng dụng công nghệ IoT bao gồm các cấu trúc của các bãi đỗ xe cơ bản hiện nay như:
- Ngoài ra còn có kiểu xếp tầng được ứng dụng tại một số thành phố lớn Cấu tạo của một bãi đỗ xe bao gồm:
Hình 1 9: Đầu vào đầu ra của bãi đỗ xe
Một bãi đỗ xe sẽ có một đầu vào, người dùng sẽ đưa phương tiện qua cửa vào để di chuyển tới các vị trí đỗ theo chỉ dẫn trên ứng dụng điện thoại hoặc chỉ dẫn trên biển báo tại bãi đỗ đồng thời để hệ thống có thể nhập thông tin người dùng khi vào bãi đỗ, các thông tin đó bao gồm biển số xe, tên người dùng và vị trí đỗ xe, các thông tin sẽ được gửi về máy chủ thông qua các node cảm biến hoặc thủ công từ người quản lý máy trạm tại bãi đỗ đó Đầu ra của một bãi đỗ là cổng ra cho người dùng điều khiển phương tiện ra khỏi bãi đỗ, đồng thời khi qua cổng này các thông tin của người dùng về thời gian gửi và chi phí được tính từ đây sau đó thông qua các node cảm biến hoặc thủ công do người quản lý trạm gửi lên Server để xử lý và cập nhật lại vị trí trống cho toàn bộ bãi đỗ xe.
Các thành phần phần cứng của bãi đỗ xe
Cảm biến siêu âm HC - SR04 (cảm biến đo khoảng cách) sử dụng rất phổ biến để xác định khoảng cách HC - SR04 sử dụng sóng siêu âm và có thể đo khoảng cách trong khoảng từ 2 đến 300 cm, với độ chính xác gần như chỉ phụ thuộc vào cách lập trình của nó
Cảm biến siêu âm được đặt trong vị trí đỗ xe trong bãi đỗ xe để đo khoảng cách từ vị trí đặt cảm biến siêu âm đến xe Nếu khoảng cách từ cảm biến siêu âm lớn thì không có xe, còn khoảng cách siêu âm nhỏ là có xe rất gần
Hình 1 10: Cảm biến siêu âm HC-SR04
Tín hiệu đầu ra xung: HIGH (5V) và LOW (0V)
Khoảng cách đo: 2cm – 300cm
Sơ đồ chân của HC-SR04 gồm 4 chân:
trig > chân digital (OUTPUT): đây là chân sẽ phát tín hiệu từ cảm biến
echo > chân digital (INPUT): đây là chân sẽ nhận lại tín hiệu được phản xạ từ vật cản
Nguyên lý hoạt động Để đo khoảng cỏch, ta sẽ phỏt 1 xung rất ngắn (5 microSeconds – às) từ chõn trig Sau đó, cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân echo cho đến khi nhận lại được sóng phản xạ ở pin này Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm được phát từ cảm biển và quay trở lại
Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s (hằng số vật lý), tương đương với 29,412 às/cm (106 / (340*100)) Khi đó tớnh được thời gian, ta sẽ chia cho 29,412 để nhận được khoảng cách
Hình 1 11: Kết nối giữa cảm biến siêu âm với Aduino
Trong hệ thống bãi đỗ xe để kết nối nhiều cảm biến tương ứng vỡi mỗi vị trí trong bãi đỗ xe thì cần tạo thành mạng cảm biến, bên cạnh đó dữ liệu từ cảm biến phải được gửi về máy chủ, chính vì thế phải có phương pháp kết nối các node cảm biến (ở đây là Arduino) với Internet Để làm điều này có nhiều cách và cách đơn giản và hiệu quả nhất là sử dụng Wifi hoặc các giao thức truyền nhận không dây như Lora, Ziggbe, Bluetooth
Hình 1 12: Kết nối Node cảm biến với máy chủ qua Module ESP8266
RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Hiểu một cách đơn giản thì hai thiết bị phát ra sóng điện từ, có cùng một tần số khi gặp nhau có thể nhận dạng được nhau Tần số 125Khz và 900Khz là hai tần số thường được sử dụng trong RFID mà chúng ta có thể gặp
Thiết bị RFID được cấu tạo từ 2 thành phần chính là: thiết bị phát mã đã được gắn chip và thiết bị để đọc Thiết bị phát mã sẽ được gắn vào vật cần được nhận dạng còn thiết bị đọc sẽ được gắn anten giúp thu phát sóng điện tử Thiết bị RFID khác nhau sẽ có mã số khác nhau và không bị trùng lặp Khi hai thiết bị gặp nhau, tần số trùng khớp thì sẽ nhận dạng được nhau
Nguyên lý hoạt động của RFID:
Công nghệ RFID hoạt động theo nguyên lý khá đơn giản, đó là: Thiết bị RFID đọc được đặt cố định ở một vị trí Chúng sẽ phát ra sóng vô tuyến điện ở một tần số nhất định để phát hiện thiết bị phát xung quanh đó
Hình 1 14: Nguyên lý hoạt động của RFID
Khi RFID phát đi vào vùng sóng vô tuyến điện mà RFID đọc phát ra, hai bên sẽ cảm nhận được nhau RFID phát sẽ nhận sóng điện tử, thu nhận và phát lại cho RFID đọc về mã số của mình Nhờ vậy mà RFID đọc biết được thiết bị RFID phát nào đang nằm trong vùng hoạt động
Bên trong thẻ chip của công nghệ RFID chứa các mã nhận dạng Đối với thẻ 32bit có thể chứa tới 4 tỷ mã số Khi sản xuất, mỗi một thẻ chip RFID sẽ được gắn 1 mã số hoàn toàn khác nhau Điều này sẽ giúp cho RFID đọc nhận dạng chính xác mà không bị nhầm lẫn Chính nhờ điều này giúp cho các thiết bị đã được gắn RFID mang lại độ an toàn, tính bảo mật cao
Tương tự với Arduino và cảm biến siêu âm, với hệ thống các module RFID cũng cần phải được kết nối thành mạng cảm biến và kết nối với máy chủ
Camera giám sát có thể hiểu một cách đơn giản là một thiết bị được lắp đặt để hỗ trợ việc giám sát, quản lý khi ở xa Nếu định nghĩa có tính kỹ thuật hơn thì camera giám sát là “con mắt điện tử” có thể “nhìn”, “tiếp nhận” hình ảnh một cách chính xác tuyệt đối sau đó truyền tín hiệu về thiết bị phát
Hình 1 15: Hình ảnh Camera Wifi
Hiện nay công nghệ với camera đang phát triển cực kỳ mạnh mẽ và kết quả mang lại là rất lớn, với camera người dùng có thể quản lý giám sát bằng hình ảnh trực quan ngay lập tức thông qua kết nối internet, bên cạnh đó camera được ứng dụng phổ biến tại các thành phố lớn trong việc giám sát quản lý giao thông, hay cũng được dùng trong các hệ thống bãi đỗ xe lớn để chụp lại hình ảnh biển số xe và lưu lại làm cơ sở dữ liệu, tiện cho việc quản lý
Arduino một nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý) được phát minh tại thị trấn Ivrea ở Ý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++
Lưu lượng truy cập Websocket Lưu lượng truy cập Websocket giao thức MQTT
Công khai/ đăng ký Giao thức MQTT
Hình 1 16: Kết nối giữa các Node điều khiển với Server
Trong một hệ thống bãi đỗ xe ứng dụng công nghệ IoT thì nếu sử dụng arduino làm một Node điều khiển thì phải đảm bảo arduino kết nối được với hệ thống thông qua Internet hoặc mạng Lan Để làm được điều đó thì có thể dùng các Shield kết nối Internet hoặc sử dụng các module Wifi như ESP8266, ESP32
Hình 1 17: Shield Ethernet cho arduino
Các thành phần phần mềm
Bãi đỗ xe thông minh ứng dụng công nghệ IoT sử dụng máy chủ và các công nghệ điện toán đám mây kết hợp với chương tình quản lý và điều khiển riêng cho phép người dùng sử dụng điện thoại thông minh kết nối với hệ thống thông qua các ứng dụng được thiết kế trên nền tàng Android và IOS
1.4.1 Các ứng dụng đặt chỗ cho bãi đỗ xe thông minh trên Android và IOS
Thông thường một hệ thống bãi đỗ xe thông minh khi đi vào hoạt động thường cung cấp kèm theo các ứng dụng trên điện thoại thông minh và các phần mềm quản lý
Một số ứng dụng tiêu biểu trong việc tìm kiếm bãi đỗ xe hiện nay trên IOS và Android:
Google Map cho phép người dùng sử dụng vị trí của mình và bản đồ toàn thế giới để tìm vị trí của bãi đỗ xe gần nhất thông qua các thẻ vị trí, chỉ đường cho người dùng đi theo đường nhanh nhất và gần nhất tới bãi đỗ xe đó Tuy nhiên ứng dụng không cho phép người dùng có thể đặt chỗ hay xem trước vị trí còn trống trong bãi đỗ xe
Hình 1 21: Ứng dụng My Parking
Với ứng dụng My Parking người dùng có thể tìm kiếm bãi đỗ xe gần nhất trong hệ thống bãi đỗ của nhà cung cấp ứng dụng, đặt chỗ và thanh toán qua Internet Chỉ cần kết nối Internet và tạo một tài khoản trong hệ thống người dùng sẽ tìm được bãi đỗ như ý Thông tin lịch sử của người dùng được lưu trữ và hiển thị trực tiếp trong ứng dụng
1.4.2 Các phần mềm quản lý bãi đỗ xe
Các hệ thống bãi đỗ xe sẽ có một phần mềm quản lý riêng do các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho người quản lý
Một phần mềm quản lý bãi đỗ xe sẽ bao gồm các thành phần sau:
- Quản trị nhóm người dùng trong hệ thống
- Quản trị người dùng trong hệ thống
- Lưu vết tài khoản đăng nhập, sử dụng hệ thống
Hình 1 22: Cấu hình quản trị hệ thống
- Quản lý danh sách khách hàng đăng ký mua vé tháng
- Quản lý tra cứu thông tin xe trên từng bãi
- Cấp phát tài khoản cho khách hàng
- Quản lý vé & xem thông tin vé
- Phân quyền người quản lý đến từng bãi xe
- Quản lý danh sách cấu hình thông tin bãi
- Quản lý danh sách các camera giám sát trong từng bãi và xem camera của từng bãi
- Tìm kiếm, sắp xếp, lọc dữ liệu trên từng bãi
- Xem biểu phí của từng bãi
- Thông báo số xe trong từng bãi
- Thông báo số xe vào ra trong ngày
- Đánh giá hiệu quả làm việc của nhân viên
- Quản lý quyền thao tác của nhân viên
1.4.3 Một số phần mềm quản lý bãi đỗ xe thông minh
Hình 1 23: Phần mềm quản lý bãi đỗ xe thông minh I-Park
Phần mềm quản lý bãi đỗ xe thông minh I-Park của Công ty TNHH Công Nghệ Ứng Dụng và Truyền Thông DTC
Hình 1 24: Phần mềm quản lý bãi đỗ xe VASSParking
Phần mềm quản lý bãi đỗ xe VASSparking của Công ty cổ phần Công nghệ và Giải pháp tự động hóa Việt Nam - VASS JSC.
So sánh các hệ thống bãi đỗ xe thông minh đã triển khai
Việc triển khai hệ thống bãi đỗ xe thông minh ở các thành phố lớn như là một yêu cầu cấp thiết, nhằm giải quyết tình trạng thiếu diện tích đỗ xe cũng như xây dựng thành phố thông minh trong tương lai theo các kiến trúc khác nhau của hệ thống đỗ xe thông minh Trong nghiên cứu [5], hệ thống đề xuất là một hệ thống sử dụng hai module: module giám sát đặt phòng và module bảo mật, Trong đề xuất [6], nghiên cứu này được dựa trên việc sử dụng các mạng cảm biến không dây có nút là hồng ngoại cảm biến giúp phát hiện sự hiện diện của chiếc xe ở những nơi đỗ xe, Đề xuất [7], hệ thống được dựa trên việc sử dụng các cảm biến hồng ngoại để phát hiện sự hiện diện của chiếc xe trong bãi đỗ xe Trong nghiên cứu [8], hệ thống quản lý một bãi đỗ xe thông minh kết hợp cảm biến (giám sát chỗ đỗ xe) và RFID (xác thực vào/ra bãi đỗ xe, định vị vị trí xe và phòng chống trộm) Trong nghiên cứu [9], các tác giả đề xuất giới thiệu một hệ thống đỗ xe thông minh SPS mới dựa trên việc sử dụng các công nghệ IoT như WSN, Zigbee, RFID và NFC Trong đề xuất [10], hệ thống đỗ xe mới PGIS được đề xuất dựa trên việc sử dụng các mạng lưới cảm biến không dây để điều khiển và quản lý bãi đậu xe tại một bãi đậu xe bằng cách thực hiện một hệ thống dẫn đường sử dụng màn hình LED Trong nghiên cứu [11], một hệ thống đỗ xe thông minh dựa trên việc triển khai mạng cảm biến không dây cho việc quản lý và giám sát những vị trí đỗ xe trống và trợ giúp người lái xe tìm kiếm những vị trí trống để đỗ xe Trong nghiên cứu [12], một hệ thống đỗ xe thông minh mới dựa trên thực hiện các công nghệ khác nhau như WSN, RFID và ZigBee Nghiên cứu [13], các tác giả đã phát triển một hệ thống đỗ xe thông minh dựa trên việc sử dụng các công nghệ cảm biến kết hợp (cảm biến hồng ngoại + RFID), hình thành nên một cấu trúc cụm cây Trong đề xuất [14], các tác giả tạo ra một hệ thống SIMERT thông minh Đây là hệ thống bãi đậu xe mới dựa trên lắp đặt hai bộ cảm biến không dây ở mỗi chỗ đậu xe để phát hiện sự hiện diện của các phương tiện và cũng để kiểm soát xe tốt xe trong chỗ đậu xe Trong nghiên cứu [15], tác giả triển khai hệ thống đỗ xe bằng các sử dụng cảm biến mạng không dây để theo dõi và quản lý chỗ đậu xe trong một bãi đậu xe
Bảng 1 2: Ưu điểm và nhược điểm của các hệ thống bãi đỗ xe thông minh
1: Hệ thống dễ dàng thực hiện
3: Hệ thống RFID được triển khai
4: Hệ thống sử dụng cho bãi đõ xe bên trong
5: Sử dụng đèn LED để hiển thị số lượng vị trí trống
6: Sử dụng hệ thống thanh toán NFC
7: Điều hướng bên ngoài dựa trên API GOOGLE
8: hệ thống chỉ dẫn dựa trên màn hình LCD
9: Hệ thống dựa trên việc
Có không không không không không
Có không không không không
Không gửi dữ liệu qua IPV6
Google Map để xác định chỗ đỗ xe có sẵn không không không Không không không Không không không không không
1: Không có ứng dụng để theo dõi các vị trí từ xa
2: Không có hệ thống hướng dẫn và định vị
3: Không thực hiện thanh toán từ xa
4: Sử dụng cảm biến hồng ngoại nhạy cảm với đèn xe
5: Hệ thống chỉ hợp với bãi đỗ xe ngoài
Trong phần này đã giới thiệu tổng quan được bãi đỗ xe thông minh dựa trên công nghệ IoT và đem so sánh các hệ thống bãi đỗ xe thông minh đã được triển khai và thực hiện các công nghệ mới nhất như WSN, IoT, RFID Triển khai các nút cảm biến để tối đa hóa hiệu suất của mạng cảm biến không dây.
CÁC MÔ HÌNH CUNG CẤP DỊCH VỤ ĐỖ XE THÔNG MINH (PARKING SERVICES)
Dịch vụ đặt chỗ đỗ xe thông qua tin nhắn nhanh (SMS)
Hiện nay, hầu hết các bãi đỗ xe hiện tại không có hệ thống được quản lý thủ công và không hiệu quả Vấn đề luôn xảy ra tại bãi đỗ xe thời gian bị lãng phí trong việc tìm kiếm chỗ đỗ xe có sẵn Người dùng sẽ tiếp tục đi vòng quanh khu vực đỗ xe cho đến khi họ tìm thấy một chỗ đỗ xe trống Vấn đề này thường xảy ra ở khu vực thành thị, nơi số lượng phương tiện cao hơn so với chỗ trống của bãi đỗ xe Những điều này đã xảy ra do thiếu triển khai các công nghệ có sẵn trên thị trường Nhiều hệ thống đã được thực hiện để đảm bảo việc lưu thông giao thông trong khu vực đỗ xe Từ việc triển khai thủ công được sử dụng trong các hệ thống cũ, chúng đã phát triển thành các hệ thống máy tính hoàn toàn tự động Lối vào bãi đỗ xe được kiểm soát bởi các cổng vào bãi đỗ, theo đó vé xe được sử dụng rộng rãi cho mục đích truy cập Với sự phát triển của công nghệ, các hệ thống này đã được đơn giản hóa theo nhiều cách Công nghệ RFID có thể được sử dụng để vào và ra khỏi khu vực đỗ xe Sử dụng phương pháp này, xếp hàng để nhận vé vào cổng cũng như thanh toán khi ra khỏi khu vực đỗ xe có thể được loại bỏ hoàn toàn Tuy nhiên phương pháp này không giải quyết được vấn đề, người dùng phải tìm kiếm bãi đỗ xe có sẵn
Một trong những cách để giải quyết vấn đề này là bằng cách hiển thị số chỗ đỗ xe có sẵn ở mỗi tầng của khu vực đỗ xe bằng màn hình LCD Một cách khác là gắn đèn chỉ dẫn trên đầu mỗi bãi đỗ xe để thông báo cho người dùng về tình trạng sẵn có của bãi đỗ xe Hạn chế của các phương pháp này là mặc dù thời gian tìm kiếm đã giảm, người dùng vẫn sẽ cần phải khoanh tròn để tìm kiếm các khoảng trống Ở một số nơi, người dùng có thể đặt chỗ đỗ xe trực tuyến Tất cả những gì họ cần làm là đăng nhập vào trang web được chỉ định để đặt chỗ Ở các khu vực khác, người dùng thực sự có thể kiểm tra tính khả dụng của chỗ đỗ xe bằng Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và dành chỗ đỗ xe qua trang web hoặc điện thoại di động Một công nghệ khác trong hệ thống đỗ xe thông minh là người dùng thực sự được hướng dẫn đến các chỗ đỗ xe trống bằng các chỉ báo mũi tên nằm trên đường Người dùng cần đặt chỗ đỗ xe trước qua trực tuyến và sẽ nhận được mã xác nhận qua SMS Công việc đề xuất nhằm mục đích phục vụ cho số lượng lớn người dùng tiềm năng hơn Theo thống kê của Ủy ban Truyền thông và Đa phương tiện Malaysia, số lượng điện thoại di động và người dùng internet trên 100 dân tại Malaysia trong năm 2007 lần lượt là 85,1 và 57,8 Trên hết, tổng số lượng sử dụng SMS và MMS trong quý đầu tiên của năm 2008 là khoảng 16,8 triệu, trong đó số lượng tăng đều đặn hàng năm Các số liệu thống kê cho thấy việc sử dụng điện thoại di động và SMS phổ biến hơn so với Internet
Do đó, người dùng có thể chỉ cần đặt chỗ đỗ xe bằng SMS mà không cần phải truy cập trực tuyến Họ sẽ nhận được mật khẩu để vào khu vực đỗ xe cũng như vị trí để đỗ sau khi xác nhận Nếu họ vượt quá thời gian để đến khu vực đỗ xe, mật khẩu sẽ hết hạn và họ sẽ được thông báo qua SMS
Phương pháp triển khai Để thực hiện được phương pháp này hệ thống được chia thành hai phần đó là hệ thống đặt chỗ và truy cập hệ thống Hệ thống đặt chỗ tập trung vào quá trình đặt chỗ thông qua hệ thống thông tin di động / không dây trong khi hệ thống truy cập tập trung vào khả năng tiếp cận khu vực đỗ xe
Lưu đồ thuật toán cho việc đặt chỗ đỗ xe trước được thể hiện như sau:
Hình 2 1: Lưu đồ thuật toán đặt trước chỗ đỗ xe Đầu tiên, người dùng gửi một thông báo đặt trước tới bộ điều khiển từ xa (RTU) bằng các ký tự lệnh RTU này, được phát triển bởi Specialist System Engineering (SSE) là một phần của thiết bị đầu cuối từ xa tiên tiến được sử dụng để giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị và máy móc trong khoảng cách xa RTU được phát triển riêng cho các ứng dụng có số lượng Đầu vào / Đầu ra (I / O) thấp và có mức tiêu thụ điện năng rất thấp
Bộ điều khiển từ xa sẽ yêu cầu SMS và trả lời lại cho người dùng sau khi xác nhận đặt chỗ đỗ xe Đồng thời, RTU cũng sẽ kích hoạt I / O thích hợp và các tín hiệu sẽ được truyền đến mạch điều khiển chính Ở giai đoạn này, mạch điều khiển chính sẽ hoạt động như một người giữ thời gian Khi tin nhắn xác nhận đã được gửi, bộ đếm thời gian đặt trước sẽ tự động bắt đầu Người dùng phải đến khu vực đỗ xe trong thời gian giới hạn nếu không quy trình đặt chỗ sẽ hết hạn Sau khi kết thúc thời gian, micro-RTU sẽ gửi tin nhắn hết hạn để thông báo đặt chỗ đã hết hạn Để dự trữ một lần nữa, người dùng cần làm theo tất cả các bước trước đó
Máy chủ OPC (OLE for Process Control) được sử dụng để đảm bảo liên lạc giữa bộ điều khiển từ xa và bộ điều khiển chính OPC chỉ có thể được thực hiện giữa ứng dụng khách và máy chủ Đối với dự án này, SSE OPC đã được sử dụng cho cấu hình của RTU để thao tác tính năng SMS của nó và lập trình thiết bị đầu cuối, đầu vào và đầu ra kỹ thuật số với kết nối mong muốn Máy chủ OPC này cũng hữu ích để giám sát hệ thống SMS vì có thể lấy thêm thông tin ở đây so với màn hình SMS
Kết nối giữa micro-RTU với máy tính sử dụng cáp RS – 232 Điều này rất hữu ích để tải xuống chương trình cần thiết và định cấu hình micro-RTU Việc truyền dữ liệu SMS được thực hiện thông qua hệ thống GSM GSM được chọn so với 3G vượt trội hơn vì nó có mạng phân phối dịch vụ rộng với tốc độ truyền dữ liệu cao đáng kể với chi phí thấp hơn Đối với mô hình thử nghiệm này, các ăng ten sử dụng đã được xây dựng từ một ăng ten lưỡng cực, sử dụng dây đồng để giảm chi phí mua ăng ten GSM mới Đầu dây được nối với ăng ten thép nhỏ để mở rộng vùng phủ sóng tín hiệu
Hình 2.2 cho thấy cách bố trí bãi đỗ xe được đề xuất để thể hiện chức năng của hệ thống truy cập Bố trí bãi đỗ xe bao gồm tám bãi đỗ xe và hai cổng vào/ra bãi đỗ xe Bộ điều khiển chính và bộ điều khiển từ xa được đặt ở cổng vào khu vực đỗ xe
Hình 2 2: Bố trí bãi đậu xe được đề xuất
Người dùng sẽ cần sử dụng mật khẩu được cung cấp khi xác nhận đặt chỗ để vào qua cổng đầu vào bãi đỗ xe PIC16F877 được sử dụng làm bộ điều khiển chính cho hệ thống này Loại vi điều khiển này được chọn vì nó có thiết kế tĩnh hoàn toàn, công suất thấp, công nghệ Flash / EEPROM tốc độ cao với khả năng ngắt lên đến
14 Bộ vi điều khiển này được thiết kế để đo khoảng thời gian xác thực mật khẩu, lưu trữ / cung cấp thông tin về tính khả dụng của chỗ đỗ xe cũng như cho phép hoặc từ chối truy cập vào khu vực đỗ xe
Các thiết bị khác được sử dụng cho hệ thống là bảng lập trình WARP-13 cho mục đích lập trình, rơle 12V cho cổng rào cản, bàn phím ma trận để nhập mật khẩu cũng như màn hình LCD chữ số để hiển thị Để cho phép vi điều khiển hoạt động, phần mềm PCWH Compiler, WARP-13 cũng như PIC Simulator IDE đã được sử dụng rộng rãi.
Dịch vụ đặt chỗ thông qua ứng dụng chạy trên Smart phone của người dùng
Tương tự với dịch vụ đặt chỗ qua SMS, với ứng dụng trên Smart Phone thì người dùng chỉ cần có kết nối với internet và cài đặt ứng dụng sau đó tìm kiếm bãi đỗ xe và tiến hành đặt chỗ
2.2.1 Tìm kiếm và đặt chỗ theo yêu cầu của người dùng
Những ai tham gia giao thông đều hiểu khó khăn như thế nào khi phải đi tìm bãi đỗ xe, nhất là vào các ngày cuối tuần, khi chúng ta đến những khu vực trung tâm Trước thực tế đó hàng loạt các ứng dụng trên điện thoại thông minh ra đời để đáp ứng được nhu cầu tìm kiếm và đặt chỗ của người tiêu dùng như tìm theo khoảng cách gần nhất, nhiều chỗ trống nhất, và hình thức thanh toán qua thẻ
Với ứng dụng ezPark của công ty Start-up chúng ta chỉ cần sử dụng chức năng tìm kiếm trên điện thoại thông minh, bạn sẽ thật dễ dàng tìm ra bãi đỗ xe gần nhất với vị trí của mình Hơn thế nữa, ezPark còn cho phép bạn theo dõi số lượng chỗ trống, đặt trước chỗ đỗ xe online Hiện nay ezPark mới triển khai hoạt động tại thành phố Hồ Chí Minh
Bốn bước sử dụng ứng dụng đơn giản:
Bước 1: Tải app ezPark trên Google Play hoặc App Store
Bước 2: Nhập nơi chúng ta muốn đến và chọn bãi đỗ xe gần nhất
Bước 3: Chọn giờ vào và đặt chỗ
Bước 4: Nhập thông tin xe và hoàn tất quá trình đặt chỗ
Giao diện ezPark đơn giản, thân thiện và hoạt động thông qua một bản đồ tương tác như khi bạn sử dụng google map Ngoài ra, ezPark còn có tính năng SOS, cho phép chúng ta gọi “cứu hộ” đến đưa xe đi, trong trường hợp xe trục trặc, không thể di chuyển trên đường
Hình 2 3: Tính nắng của ezPark
My parking là ứng dụng đang phát triển dùng để tìm kiếm và tra cứu thông tin bãi đỗ dễ dàng, đặt chỗ nhanh chóng, thanh toán linh hoạt qua mobile Hỗ trợ dẫn đường, xem trực tiếp hình ảnh bãi đỗ qua camera
Hình 2 4: Ứng dụng My Parking Ứng dụng My Parking do Viettel phát triển giúp người dùng có thể tìm kiếm thông tin về bãi đỗ xe như: Số chỗ còn trống, lộ trình lưu thông đến vị trí bãi và có thể thanh toán trước phí đặt chỗ Ứng dụng My Parking hiện đã có mặt trên cả hai hệ điều hành phổ biến là iOS và Android
Bảng 2 1: Quy định giá dịch vụ trông giữ xe trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh
I Trông giữ xe ô tô theo lượt Đơn vị tính Giá tối đa
1 Xe từ 9 chỗ ngồi trở xuống và xe có trọng tải 1,5 tấn trở xuống đ/xe/lượt 24.000
2 Xe từ 10 ghế ngồi đến 29 ghế ngồi và xe có trọng tải 1,6 tấn đến 10 tấn đ/xe/lượt 36.000
3 Xe từ 30 ghế ngồi trở lên và xe có trọng tải trên 10 tấn đ/xe/lượt 60.000
II Trông giữ xe theo tháng
1 Xe từ 9 chỗ ngồi trở xuống và xe có trọng tải 1,5 tấn trở xuống đ/xe/tháng 700.000
2 Xe từ 10 ghế ngồi đến 29 ghế ngồi và xe có trọng tải 1,6 tấn đến 10 tấn đ/xe/tháng 1.000.000
3 Xe từ 30 ghế ngồi trở lên và xe có trọng tải trên 10 tấn đ/xe/tháng 1.700.000
Google Maps đã giới thiệu công cụ giúp người dùng tìm chỗ đỗ xe Bất cứ ai đi trong hoặc vào thành phố đều biết rằng tìm được chỗ đậu xe là một vấn đề khá nan giải Hơn nữa, nếu bạn đang lái xe vào một nơi mà bạn chưa thuộc đường thì thực sự khó để tìm được vị trí đỗ xe hợp lý Hiểu được khó khăn của người dùng, Google Maps đã tung ra tính năng này giúp người dùng giải quyết vấn đề
Hình 2 5: Người dùng sử dụng Google Maps
Google Maps giải quyết vấn đề khó khăn trong việc đỗ xe Để làm được điều này, đầu tiên bạn cần chọn điểm đầu và điểm đến, sau đó nhấp chọn biểu tượng gặp khó khăn về chỗ đỗ xe ở phía cuối màn hình Tính năng này hiện đã có sẵn trên ứng dụng Google Maps dành cho cả IOS và Android Công cụ thứ hai giúp bạn tìm thấy chỗ đỗ xe gần điểm đến của bạn Tại các thành phố có trong danh sách tìm kiếm của Google, nhấn chọn Find Parking trên thẻ hướng dẫn Thao tác này sẽ hiển thị danh sách các nhà để xe và bãi đỗ gần nơi bạn đến
Khi đã tìm thấy nơi đậu xe phù hợp, bạn chỉ cần bấm vào đó và vị trí của nó sẽ được thêm vào hành trình của bạn Google Maps thậm chí còn chỉ đường đi bộ từ nơi đậu xe tới điểm bạn muốn đến Tuy nhiên, tính năng này mới chỉ có trên Google Maps dành cho hệ điều hành Android
Google Maps ngày càng trở nên thiết yếu trong cuộc sống của mỗi chúng ta Đặc biệt đối với những người cần tìm chỗ đậu xe nhưng không quen đường, tính năng này càng trở nên hữu ích hơn
Ngày nay những công nghệ không dây trở nên vô cùng phổ biến Chúng ta có thể kể đến một số công nghệ tiêu biểu như Li-Fi, RFID, NFC, GPS hay BLE Đây đều là những công nghệ với những tiến bộ vượt bậc kết hợp Những công nghệ này đã được sử dụng trong việc dẫn đường bên trong bãi đỗ xe với khoảng cách ngắn bước đầu cho thấy rất hiệu quả
- Bluetooth Low Energy (BLE), hay còn được biết đến là “Bluetooth Smart” Bluetooth Low Energy còn được gọi là Bluetooth năng lượng thấp, Bluetooth công suất thấp, là công nghệ mạng cá nhân Hiện nay, có rất nhiều công nghệ không dây được giới thiệu, tuy nhiên BLE vẫn được yêu thích sử dụng trong nhiều dự án, với lý do nó có tính tương thích cao với nhiều nền tảng Đặc biệt với các nền tảng mobile như (iOS, Android,Windows Phone, ) Các ứng dụng điển hình sử dụng BLE như thiết bị theo dõi sức khỏe, beacons, nhà thông minh, an ninh, giải trí, cảm biến tiệm cận, ô tô Các thiết bị triển khai các hệ thống ứng dụng BLE thường là
Smart phones, tablets và PCs Công nghệ BLE kết hợp với cảm biến dẫn đường (các bluetooth Beacons) cho phép nhận biết điểm dừng đầu và cuối giúp người dùng dừng đúng vị trí cần mong muốn
- NFC (Near-Field Communications) là công nghệ kết nối không dây phạm vi tầm ngắn trong khoảng cách 4 cm, sử dụng cảm ứng từ trường để thực hiện kết nối giữa các thiết bị khi có sự tiếp xúc trực tiếp hay để gần nhau NFC được phát triển dựa trên nguyên lý nhận dạng bằng tín hiệu tần số vô tuyến (Radio-frequency identification - RFID), hoạt động ở dải băng tần 13.56 MHz và tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa 424 Kbps.Do khoảng cách truyền dữ liệu khá ngắn nên giao dịch qua công nghệ NFC được xem là an toàn.Thiết bị được trang bị NFC thường là điện thoại di động, có thể giao tiếp với các thẻ thông minh, đầu đọc thẻ hoặc thiết bị NFC tương thích khác Ngoài ra, NFC còn được kết hợp nhiều công nghệ sử dụng trong các hệ thống công cộng như bán vé, thanh toán hóa đơn…Công nghệ NFC trong bãi đỗ xe với tính năng cho phép chia sẻ nhanh đường đi trên bản đồ với khoảng cách ngắn, người dùng biết mình đang ở vị trí nào trong bãi đỗ xe giúp tiết kiệm thời gian và công sức
Công nghệ RFID (Radio – Frequency Identification) và NFC (Near Field Commnication) ứng dụng trong thanh toán điện tử là một giải pháp đã được đưa vào sử dụng tại nhiều nước trên thế giới trong các lĩnh vực như thu phí giao thông công cộng, thanh toán tiền tại các hiệu ăn nhanh, siêu thị, máy bán hàng tự động, kiểm soát cửa ra vào
Khảo sát các dịch vụ đỗ xe đã triển khai tại Việt Nam
Ngày nay tại nước ta số lượng ô tô và xe máy ngày càng tăng nhanh trong khi số lượng và diện tích các bãi đỗ xe chưa đủ để đáp ứng Thực trạng này đòi hỏi sự ra đời của các bãi đỗ xe thông minh Bãi đỗ xe thông minh là một ý tưởng xây dựng đỗ xe kết hợp với công nghệ và sự đổi mới của con người với nỗ lực sử dụng ít tài nguyên nhất có thể Mô hình bãi đỗ xe thông minh chính là việc sử dụng nhiên liệu, thời gian và không gian để có được chỗ đậu xe nhanh hơn, dễ dàng hơn Bãi đỗ xe thông minh hay hệ thống giao thông thông minh đều dựa trên nguyên tắc cơ bản là sự kết nối của tất cả các thiết bị, các thành phần Bãi đỗ xe là một trong những yếu tố cần thiết cho sự chuyển động, lưu thông của con người
Nắm bắt được quy hoạch của thành phố cũng như nhu cầu cấp thiết của xã hội, nhiều bãi đỗ xe thông minh ở Hà Nội đã được đi vào hoạt động và bước đầu cho thấy những kết quả khả quan Một trong những bãi đỗ xe thông minh đầu tiên tại Hà Nội là hệ thống giàn thép đỗ xe cao tầng tại phố Nguyễn Công Hoan, quận Ba Đình
Hệ thống giàn thép cao 4 tầng với 221 chỗ đỗ xe được vận hành dễ dàng và an toàn tuyệt đối Giống như bãi đỗ xe Nguyễn Công Hoan, bãi đỗ xe Trần Nhật Duật cũng là hệ thống giàn thép cao tầng có cơ cấu nâng và dịch chuyển ngang bằng dây cáp, tấm pallet chuyên dụng Với hệ thống điều khiển thông minh, thời gian lấy và gửi xe chỉ khoảng 2 phút/xe Bãi đỗ xe dạng quay vòng tại đường Lê Văn Lương có kiến trúc độc đáo, mới mẻ Hệ thống bãi đỗ xe quay vòng có sức chứa gấp 6-7 lần khi được lắp đặt trên một diện tích chỉ để được từ 2-3 xe.Những bãi đỗ xe thông minh ở Hà Nội là một trong những sản phẩm của nền công nghệ hiện đại được tạo ra để hỗ trợ tốt nhất cho cuộc sống con người Sự kết hợp giữa bãi đỗ xe thông minh và những ứng dụng điện tử như iParking là giải pháp tuyệt vời trong tương lai gần để giải quyết vấn đề nhiều bức xúc về chỗ đậu xe hiện nay
Với bãi giữ xe thông thường, chúng ta đang bị tốn kém rất nhiều thời gian và đôi khi cảm thấy mệt mỏi trong việc check-in, check-out cũng như tìm vị trí trống để đỗ xe Bãi đỗ xe thông minh ở Thái Nguyên đi vào hoạt động bước đầu giái quyết được bài toán thực tế, một trong những bãi đỗ xe thông minh tại Thái Nguyên là bãi đỗ xe của bến xe Thái Nguyên với tiêu chí ứng dụng công nghệ 4.0 rộng rãi và toàn diện, hệ thống bãi đỗ xe được chủ đầu tư xây dựng nghiêm túc, bài bản bằng việc áp dụng các công nghệ thông minh, hiện đại bậc nhất trong quản lý và vận hành nhằm giúp cư dân tối ưu “trải nghiệm” hơn là việc đơn thuần đỗ 1 chiếc xe Các thiết bị sử dụng bao gồm: Máy tính, hệ thống phần mềm quản lý, thẻ từ giữ xe, đầu đọc thẻ RFID, camera giám sát, thanh chắn barrier, gờ giảm tốc, các thiết bị khác Các thiết bị được lắp đặt và kết nối với nhau theo nguyên lý hoạt động của bãi đỗ xe thông minh Một trong những đặc điểm nổi bật là chức năng nổi bật là bằng cách quẹt thẻ ra/vào bãi đỗ xe giúp quản lý số lượng xe ra vào một cách chính xác nhất
Các bãi đỗ xe thông minh hiện nay đã và đang trong quá trình hoạt động sử dụng các dịch vụ cung cấp bãi đỗ xe như dịch vụ đặt chỗ đỗ xe thông qua tin nhắn nhanh (SMS), dịch vụ đặt chỗ thông qua ứng dụng chạy trên Smart phone của người dùng đem lại hiểu quả cao trong việc tìm kiếm bãi một vị trí đỗ xe gần nhất, nhiều chỗ trống nhất, nhanh nhất, cho phép xuất thông tin về thời gian vào/ra, biển số, giá gửi xe Từ đó tiết kiệm thời gian và công sức cho người lái xe tạo ra một thành phố thông minh và hiện đại.
MÔ PHỎNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH VÀ TRIỂN KHAI THỰC NGHIỆM PHẦN MỀM HỆ THỐNG
Kịch bản mô phỏng
3.1.1 Cài đặt tham số mô phỏng Để mô phỏng hệ thống bãi đỗ xe thông minh, cấu trúc hệ thống sẽ bao gồm các thành phần sau:
- Các nút cảm biến RFID dùng để nhận thực kiểm soát vào/ra người dùng trong hệ thống và thống kê số lượng vị trí đỗ xe còn trống
- Các module kết nối (là các arduino hoặc các vi điều khiển) có chức năng chính là đọc các giá trị của RFID và gửi về máy chủ Server
- Server là một máy chủ lưu trữ dữ liệu của hệ thống bãi đỗ
Các tham số kỹ thuật cấu hình phần cứng các thành phần mô phỏng trong hệ thống được mô tả như trong bảng 3.1 sau đây:
Bảng 3 1: Các tham số cài đặt cho các thành phần trong hệ thống
- Dải băng tần 13,56MHZ, tốc độ truyền tối đa 424 Kbps và có khoảng cách đọc < 3 feet (0.91m)
Server - Tốc độ xử lý lên đến 54Mbps Server có IP tĩnh và khả năng xử lý cao
- WiFi: Tần số thường sử dụng 2.4GHZ, 5GHZ và Tốc độ 15-30Mbps nhiều người sử dụng, cống suất tiêu thụ trung bình là: 6W
- Ethernet tốc độ truyền tải ban đầu là 2.9Mbps Tốc độ 10/100Mbs đây là tốc độ mạng đạt chuẩn Megabit truyền tải ở nhu cầu phổ thông đa số các kết nối internet mà chúng ta đang sử dụng đều có tốc độ đạt chuẩn Gigabit này
Tốc độ 10/100/1000Mbps là tốc độ mạng đạt chuẩn Gigabit truyền tải dành cho nhu cầu cao cấp hơn, thường bắt gặp ở các điểm dịch vụ internet hoặc các doanh nghiệp có tính chất công việc sử dụng kết nối internet nhiều
- Arduino một nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32- bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau
- Raspberry Pi: Tiêu thụ điện năng thấp: Raspberry Pi có công suất chưa tới 5W
- HTTP/HTTPS hoạt động dựa trên mô hình client-server Trình duyệt client thực hiện yêu cầu, nhận và hiển thị đối tượng web
- MQTT với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định, có độ trễ cao
Cấu hình máy chủ cơ sở dữ liệu bãi đỗ xe và cấu hình module nút xử lý thu thập dữ liệu trong mô phỏng hệ thống được cho như trong bảng 3.2:
Bảng 3 2: Cài đặt các tham số Parking Data server và Sink Node
Parameter Parking Data Server Sink Node
Sơ đồ mô phỏng hệ thống như được mô tả trong hình 3.1 Trong đó số lượng người dùng tương ứng với số thẻ RFID sẽ tăng dần từ {2, 4, 10} Mỗi người dùng sẽ sử dụng thẻ RFID để nhận thực vào/ra các bãi đỗ Dữ liệu thông tin về người dùng sau đó sẽ được gửi đến Sink node Nút Sink này sẽ gửi dữ liệu đến máy chủ cơ sở dữ liệu Parking Data Server để lưu trữ thông tin của người dùng và sử dụng cho các mục đích sau này ví dụ như người dùng tìm kiếm và đặt chỗ đỗ xe
Hình 3 1: Sơ đồ mô phỏng bãi đỗ xe với IFogsim
Phân tích kết quả
Kết quả mô phỏng của hệ thống bãi đỗ xe khi số lượng thẻ RFID tăng từ {2, 4, 10} được thống kê như được mô tả trong hình 3.2 và 3.3
Hình 3.2 cho thấy băng thông tiêu thụ khi số thẻ RFID thay đổi từ sử dụng 2 thẻ RFID đến 10 thẻ RFID Băng thông là thông số chỉ mức dung lượng truyền tải dữ liệu trong mạng Giới hạn băng thông phụ thuộc vào gói dịch vụ mua từ nhà cung cấp, giới hạn băng thông càng cao thì mức dữ liệu cho phép truyền tải sẽ càng lớn, băng thông càng lớn thì khả năng hoàn thành các tác vụ, đặc biệt là xử lý yêu cầu của khách hàng càng nhanh Đồng thời nó cho phép lượng lớn người dùng truy cập vào trang web cùng một thời điểm mà không gặp phải bất kỳ vấn đề gì Băng thông khi sử dụng 2 thẻ RFID có mức băng thông tiêu thụ là 4989,56 Kb/s là mức tiêu thụ băng thông thấp nhất, khi tăng lên 4 thẻ RFID thì băng thông tiêu thụ là 11570,32 Kb/s và khi sử dụng 10 thẻ RFID mức băng thông tiêu thụ tăng lên đến 415708,56 Kb/s là cao nhất
Hình 3 2: So sánh băng thông tiêu thụ khi thẻ RFID thay đổi
Hình 3.3 cho thấy năng lượng tiêu thụ khi số thẻ RFID thay đổi trong mô phỏng Thẻ có mạch thu thập năng lượng từ các sóng vô tuyến của máy đọc RFID phát ra khi truy vấn, và dùng năng lượng này phát sóng mang mã thông tin của thẻ Do đó như trong hình 3.3, khi số lượng thẻ RFID tăng lên thì năng lượng tiêu thụ cũng tăng lên Khi sử dụng 2 thẻ RFID mức năng lượng tiêu thụ là 11205.57 J và khi sử dụng 4 thẻ RFID mức năng lượng tiêu thụ tăng gấp đôi là 226363,34 J và 1660870,94 J là mức năng lượng tiêu thụ khi sử dụng 10 RFID – mức năng lượng cao nhất
Hình 3 3: So sánh năng lượng tiêu thụ khi thẻ RFID thay đổi
Triển khai thực nghiệm phần mềm hệ thống
Triển khai phần mềm đặt chỗ đỗ xe thời gian thực như được mô tả trong hình 3.4 Phần mềm người dùng cài đặt trên điện thoại chạy hệ điều hành Android, người dùng muốn sử dụng hệ thống cần đăng ký thành viên và đăng nhập để thực hiện các chức năng tìm kiếm và đặt trước chỗ đỗ xe
Hình 3 4 Giao diện đăng nhập đăng kí thông tin người quản lý bãi đỗ
Các thông tin bãi đỗ sẽ được tải trực tiếp lên map để hiển thị cho người dùng thấy được danh sách bãi đỗ 1 cách trực quan như hình 3.5 dưới đây (danh sách các bãi đỗ tại địa điểm muốn đến của người dùng):
Hình 3 5 Map hiển thị vị trí các bãi đỗ xe trên phần mềm ứng dụng
Người dùng sau khi tìm kiếm danh sách bãi đỗ xe theo một khu vực cụ thể sẽ sử dụng gợi ý trên giao diện phần mềm như hình 3.6 Chức năng này sẽ hiển thị danh sách các bãi đỗ xe xung quanh khu vực và các thông tin chi tiết về các bãi đỗ xe này như chi phí đỗ, khoảng cách đến bãi đỗ và số lượng vị trí đỗ xe còn trống Các thông tin này giúp người dùng đưa ra quyết định lựa chọn đặt trước bãi đỗ xe của mình
Hình 3 6 Giao diện thông tin danh sách các bãi đỗ xe theo gợi ý tìm kiếm
Người dùng sau khi xem danh sách các bãi đỗ xe hiển thị tại khu vực tìm kiếm sẽ lựa chọn một vị trí đỗ xe phù hợp như hình 3.7
Hình 3 7 Giao diện người dùng đặt trước chỗ đỗ
Sau khi lựa chọn bãi đỗ xe, phần mềm hệ thống sẽ chuyển đến giao diện cài đặt thời gian đến vị trí đỗ như hình 3.8 Sau khi cài đặt xong, hệ thống sẽ dành trước thời gian cho vị trí đỗ được đặt Nếu quá hạn thời gian này hệ thống sẽ giải phóng vị trí đỗ đã được đặt và gửi thông báo tới người dùng
Hình 3 8 Người dùng chọn ngày và giờ để được đặt chỗ đỗ xe
Sau khi xác nhận xong việc đặt chỗ, người dùng sẽ được điều hướng tới dịch vụ dẫn đường bên ngoài trời đến bãi đỗ như hình 3.9 Phần mềm hệ thống tích hợp chức năng dẫn đường trong Google Maps, do đó người dùng sẽ ước lượng được thời gian và di chuyển chính xác tới vị trí cần đỗ
Hình 3 9 Giao diện hỗ trợ dẫn đường bên ngoài bãi đỗ xe