Автоматизированная парковка

Автоматизированная парковка на микрокнтроллере arduino

В современном мире происходит централизация  торговли. Большинство товаров  в мегаполисах продаются через крупные торговые центры.  Такие центры, как правило, имеют подземные парковки. В часы пик данные парковки перегружены  и владельцам автомобилей часто  приходится довольно долго искать свободное место. Кроме того при поиске свободного места большого количества машин могут произойти заторы. Все это существенно усложняет парковку автомобилей, создает дополнительные автомобильные пробки. Чтобы решить данные проблемы необходимо автоматизировать процесс поиска свободных мест на парковках, построения оптимального маршрута до свободного места. Именно это и стало целью данного проекта. На данный момент такие системы не внедрены. Поэтому особо актуальным становится разработка прототипов данных систем автоматизированных парковок. Системы построения оптимальных маршрутов могут быть использованы не только для парковок,  но и для оптимизации и автоматизации складских операций.
Проблема:  Отсутствие автоматизированных  систем парковок.
Цель проекта: Разработка прототипа системы  автоматизированной парковки
Объект исследования:  Автоматизированные системы оптимизации маршрутов
Предмет исследования:  Автоматизированные парковки.
Задачи проекта:
1 Разработать  прототип системы автоматизированной парковки на микроконтроллере  Arduino Mega.
2 Разработать математический алгоритм поиска оптимального маршрута до ближайшего свободного места.
3 Запрограммировать систему в среде Arduino IDE на языке программирования С++.
4 Протестировать данную систему.
Описание системы автоматизированная парковка
   Система состоит из микроконтроллера Arduino Mega  к которому подсоедены ультарзвуковые датчики расстояния и свтеодиоды. Ультрозвуковые датчики крепятся снизу на каждое парковочное место. Таким образом, если автомобиль занимает парковочное место, то соотвествествующий ультарзвуковой датчик фиксирует уменьшение расстояния.
Обработка данных  производится с помощью специальной библиотеки
Согласно заложенному алгоритму в микркоконтроллере  регулярно, с большой частотой происзводится считывание данных с  ультразвуковых датчиков какие места заняты, какие свободны.
 Каждое место имеет свой порядковый номер и координаты  по оси x по оси y.
Чтобы определить ближайшее свободное место,   рассчитывается расстояние до каждого свободного места по формуле:
S=|Xдатчика – Xвход| +|Yдатчика –Yвход|
Выбирается свободное место,  у которого минимальное расстояние.
Все парковочные места распорлогаются в виде матрицы. Xвход -номер столбца  в котором распологается парковочное место( индекс J.).
Yвход -номер строки,  в которой  распологается парковочное место( индекс I.).
Для  оперделенного по данному алгоритму ближайщего свободного  места определяется маршрут и включаются соотвествующие светодиоды. Светодиоды горят  до тех пор, пока автомобиль не достигнет нужного парковочного места.
В нашем прототипе для наглядности используется 9 датчиков ультразвука и 20 светодиодов.
На рисунке 1 проиллюстрирована работа прототипа системы.

Рис. 1 пример работы автоматизированной парковки.
На рисунке 2  приведена принципиальная  схема  прототипа автоматизированной системы парковки.

Рис.2 Принципиальная схема прототипа автоматизированной парковки
Для увеличения числа  подключаемых датичков можно использовать аналоговый мультиплексор. Для увеличения числа светодиодов можно использовать драйвер светодиодов.

Рис.3 Реализация  прототипа автоматизированной системы
Реализация алгоритма в программной среде IDE Arduino на языке Си ++.  Приведена в Приложении 1. Каждая строка программного кода сопровождается комментариями. Общий алгоритм  работы системы приведен ниже.

Описание используемых компонентов.
Arduino Mega 2560  это расширенная версия Arduino Uno. Платформа выполнена на базе более продвинутого чипа ATmega2560, имеет больше контактов и большее количество аппаратных serial-портов для взаимодействия с компьютером и другими устройствами. Так как в нашем проекте используется много ультразвуковых датчиков и светодиодов то была применена  в проекте Arduino Mega 2560.
Для подключения большего количества светодиодов можно использовать драйвер светодиодов. tlc5940 . Для работы с драйвером нужно скачать библиотеку Tlc5940.           
Ультразвуковой дальномер определяет расстояние до объектов, генерируя звуковые импульсы на частоте 40 кГц и слушая эхо.
 Решены сформулированные задачи проекта:
1 Создан прототип  автоматизированной системы парковки на микроконтроллере Arduino.
2 Составлена программа в среде Arduino IDE,    которая  определяет ближайшее  свободное место и строит маршрут к нему из горящих светодиодов.
3 Система была успешно протестирована. Система определяет ближайшее свободное место и  строит  до него маршрут

 Перспективы проекта:
1 Подсоединение системы к персональному компьютеру и управление с компьютера. Это позволит увеличить количество датчиков и светодиодов.
2 разработка промышленного образца . для этого необходимо управление световыми сигналами (большой внешней нагрузкой) с помощью реле.
3 Разработка программного комплекса на Си++ и Visual для управления автоматизированной парковкой.
4 Разработка автоматизированного склада. В этой системе определяется  ближайшее свободное складское место и строится к нему маршрут. Данная система позволит оптимально загрузить склад и существенно сократить затраты на транспортировку грузов по складу. Это особо актуально для крупных  производств и торговых центров.       

Список литературы по робототехнике

1 Большая книга экспериментов для школьников/под ред. А. Мейяни; пер.: Э.И. Мотылева. – М.: Росмэн-Пресс, 2007. – 260 с.
2 Улли Соммер – Программирование микроконтроллерных плат Arduino Freeduino 2012г.
3 Чарльз Платт -Электроника для начинающих «БХВ-Петербург» 2012 г.

Познакомиться с другими проектами  по робототехнике и компьютерному моделированию

Поделиться: