Помощь студентам в учебе
РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ «УМНОГО» ПАРКОВОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА С ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ПРЕИМУЩЕСТВ И НЕДОСТАТКОВ СУЩЕСТВУЮЩИХ «УМНЫХ» ПАРКОВОЧНЫХ СИСТЕМ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 9
1.1 « Умные» парковочные системы в зарубежных странах 9
1.2 «Умные» парковочные системы в России 17
1.3 Постановка задачи 19
Вывод по разделу один 20
2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ И ВНЕШНЕГО
ОБЛИКА «УМНОГО» ПАРКОВОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА 21
2.1 Разработка концептуальной модели 21
2.2 Разработка внешнего облика 22
Вывод по разделу два 32
3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА 33
3.1 Выбор элементной базы 33
3.1.1 Выбор датчиков 33
3.1.2 Выбор устройства приема и передачи информации 38
3.1.3 Выбор блока коммутации индикации 42
3.1.4 Выбор индикаторов 44
3.1.5 Выбор головного устройства 46
3.2 Разработка принципиальной электрической схемы модели 46
3.3 Расчет потребления электроэнергии 50
3.4 Выбор источников питания 22
3.5 Выбор токопроводящих кабелей 57
Вывод по разделу три 60
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ
«УМНЫМ» ПАРКОВОЧНЫМ ПРОСТРАНСТВОМ 61
4.1 Разработка ПО общения датчик - блок управления 61
4.2 Разработка ПО общения блок управления - блок
управления - сервер 66
4.3 Разработка ПО сервера 67
Вывод по разделу четыре 68
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
«УМНОГО» ПАРКОВОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА 69
Вывод по разделу пять 77
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 78
Вывод по разделу шесть 81
7 СБОРКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ МОДЕЛИ И ТЕСТИРОВАНИЕ РАБОТЫ .82
Вывод по разделу семь 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
92
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРОГРАММНЫЙ КОД СВЯЗИ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА NODEMCU LUA V3 ESP86 И УСТРОЙСТВ
ПЕРИФЕРИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПРОГРАММНЫЙ КОД ВЕБ-СЕРВЕРА
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ПРЕИМУЩЕСТВ И НЕДОСТАТКОВ СУЩЕСТВУЮЩИХ «УМНЫХ» ПАРКОВОЧНЫХ СИСТЕМ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 9
1.1 « Умные» парковочные системы в зарубежных странах 9
1.2 «Умные» парковочные системы в России 17
1.3 Постановка задачи 19
Вывод по разделу один 20
2 РАЗРАБОТКА КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ И ВНЕШНЕГО
ОБЛИКА «УМНОГО» ПАРКОВОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА 21
2.1 Разработка концептуальной модели 21
2.2 Разработка внешнего облика 22
Вывод по разделу два 32
3 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА 33
3.1 Выбор элементной базы 33
3.1.1 Выбор датчиков 33
3.1.2 Выбор устройства приема и передачи информации 38
3.1.3 Выбор блока коммутации индикации 42
3.1.4 Выбор индикаторов 44
3.1.5 Выбор головного устройства 46
3.2 Разработка принципиальной электрической схемы модели 46
3.3 Расчет потребления электроэнергии 50
3.4 Выбор источников питания 22
3.5 Выбор токопроводящих кабелей 57
Вывод по разделу три 60
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ
«УМНЫМ» ПАРКОВОЧНЫМ ПРОСТРАНСТВОМ 61
4.1 Разработка ПО общения датчик - блок управления 61
4.2 Разработка ПО общения блок управления - блок
управления - сервер 66
4.3 Разработка ПО сервера 67
Вывод по разделу четыре 68
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
«УМНОГО» ПАРКОВОЧНОГО ПРОСТРАНСТВА 69
Вывод по разделу пять 77
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 78
Вывод по разделу шесть 81
7 СБОРКА ДЕЙСТВУЮЩЕЙ МОДЕЛИ И ТЕСТИРОВАНИЕ РАБОТЫ .82
Вывод по разделу семь 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
92
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРОГРАММНЫЙ КОД СВЯЗИ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА NODEMCU LUA V3 ESP86 И УСТРОЙСТВ
ПЕРИФЕРИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПРОГРАММНЫЙ КОД ВЕБ-СЕРВЕРА
На сегодняшний день автомобиль является частью повседневной жизни каждого третьего жителя нашей страны. По данным аналитического агентства «АВТОСТАТ», на территории Российской Федерации насчитывается 44,5 млн легковых автомобилей (по состоянию на 1 января 2020 года), это, несомненно, говорит о том, что личный транспорт перестал быть роскошью, а стал, скорее, необходимостью. При этом с каждым годом общее число автомобилей только растет.
Тенденция к увеличению количества личного транспорта приводит к возникновению парковочного коллапса в современных городах, особенно городах миллионниках, которые были основаны несколько столетий назад и сегодня не могут обеспечить потребности людей в парковочных местах. О возникновении парковочного коллапса в крупных городах России (Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург) начали говорить уже в первом десятилетии этого века. За последние десять лет число парковок стремительно увеличивается, часто это происходит за счет сокращения территорий зеленых насаждений и тротуаров, но проблема остается актуальной.
Лучшее решение сегодня - это создание «умных» парковок, которые позволяют населению более рационально использовать уже существующие парковочные места, ведь человек обычно стремится оставить свой транспорт на парковке, которую он видит с проезжей части, и может попросту не знать о существовании парковок с большим количество свободных мест во дворах, за административными или жилыми зданиями.
«Умная» парковка может передавать сведения о занятости парковочных мест на каждой отдельной парковочной площадке в мобильное приложение или интернет страницу, где водитель может найти ближайшее к нему свободное парковочное место. Так же стоит учитывать тот факт, что большинство паркингов сегодня являются платными, а оплата через паркоматы отнимает драгоценное время, поэтому так важно оборудовать такие парковки современными технологиями, чтобы водитель мог с легкостью найти, забронировать и оплатить свое парковочное место из приложения, еще до того, как доберется до пункта назначения.
Массовое создание «умных» парковок началось не так давно и многие компании, работающие в этой области, до сих пор находятся в поиске оптимальных технических решений своих систем.
Как и любая современная система, «умная» парковка является совокупностью электронных технологий, а значит, не может существовать без источника электроэнергии. Пока «умные» парковки не распространены повсеместно, влияние их на энергосистему не ощутимо, но с течением времени, когда таких парковок будет становиться все больше, потребление электроэнергии вырастет и может стать ощутимым. Поэтому необходимо внедрять в такие парковочные системы возобновляемые источники электроэнергии, чтобы обеспечивать собственное
потребление электроэнергией, а избыток ее возможно передавать в общую энергосистему или к расположенным близко зданиям.
Конечной целью работы является разработка и реализация системы «умного» парковочного пространства на придомовой территории в г. Челябинске.
Для достижения поставленной цели необходимо проанализировать существующие в мире системы «умных» парковок, выявить преимущества и недостатки существующих решений, и на базе данного анализа разработать систему «умного» парковочного пространства удовлетворяющую заданным к «умным» парковкам требованиям.
Тенденция к увеличению количества личного транспорта приводит к возникновению парковочного коллапса в современных городах, особенно городах миллионниках, которые были основаны несколько столетий назад и сегодня не могут обеспечить потребности людей в парковочных местах. О возникновении парковочного коллапса в крупных городах России (Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург) начали говорить уже в первом десятилетии этого века. За последние десять лет число парковок стремительно увеличивается, часто это происходит за счет сокращения территорий зеленых насаждений и тротуаров, но проблема остается актуальной.
Лучшее решение сегодня - это создание «умных» парковок, которые позволяют населению более рационально использовать уже существующие парковочные места, ведь человек обычно стремится оставить свой транспорт на парковке, которую он видит с проезжей части, и может попросту не знать о существовании парковок с большим количество свободных мест во дворах, за административными или жилыми зданиями.
«Умная» парковка может передавать сведения о занятости парковочных мест на каждой отдельной парковочной площадке в мобильное приложение или интернет страницу, где водитель может найти ближайшее к нему свободное парковочное место. Так же стоит учитывать тот факт, что большинство паркингов сегодня являются платными, а оплата через паркоматы отнимает драгоценное время, поэтому так важно оборудовать такие парковки современными технологиями, чтобы водитель мог с легкостью найти, забронировать и оплатить свое парковочное место из приложения, еще до того, как доберется до пункта назначения.
Массовое создание «умных» парковок началось не так давно и многие компании, работающие в этой области, до сих пор находятся в поиске оптимальных технических решений своих систем.
Как и любая современная система, «умная» парковка является совокупностью электронных технологий, а значит, не может существовать без источника электроэнергии. Пока «умные» парковки не распространены повсеместно, влияние их на энергосистему не ощутимо, но с течением времени, когда таких парковок будет становиться все больше, потребление электроэнергии вырастет и может стать ощутимым. Поэтому необходимо внедрять в такие парковочные системы возобновляемые источники электроэнергии, чтобы обеспечивать собственное
потребление электроэнергией, а избыток ее возможно передавать в общую энергосистему или к расположенным близко зданиям.
Конечной целью работы является разработка и реализация системы «умного» парковочного пространства на придомовой территории в г. Челябинске.
Для достижения поставленной цели необходимо проанализировать существующие в мире системы «умных» парковок, выявить преимущества и недостатки существующих решений, и на базе данного анализа разработать систему «умного» парковочного пространства удовлетворяющую заданным к «умным» парковкам требованиям.
В данной работе был рассмотрен процесс создания и реализации «умного» парковочного пространства на основе возобновляемых источников энергии на придомовой территории в г. Челябинске.
Для разработки и реализации «умной» парковочной системы был проведен анализ существующих аналогов, рассмотрены положительные и отрицательные стороны данных проектов. На основании данных, полученных в результате анализа, была разработана новая модель системы «умного» парковочного пространства, с учетом решений проблем существующих систем. Так же были описаны требования, предъявляемые к системе «умного» парковочного пространства.
В процессе разработки системы были исследованы характеристики ультразвуковых датчиков, микроконтроллеров, микрокомпьютеров и другой периферии и на основании данного исследования отобраны элементы для реализации системы.
Так же выбраны элементы фотоэлектрической системы для питания «умного» парковочного пространства, произведен экономический расчет стоимости системы «умного» парковочного пространства, проведены мероприятия по снижению потребляемой системой мощности, повышению эффективности использования фотоэлектрической системы. На основании данных расчетов определена удельная стоимость парковочного места и срок окупаемости фотоэлектрической системы.
Под выбранные для реализации системы элементы были выбраны протоколы связи, разработано программное обеспечение общения между датчика и микроконтроллером, микроконтроллером и сервером, разработана Mesh-сеть для передачи информации по ячеестой магистрали к серверу.
После разработки системы были проведены работы по созданию рабочей модели, оптимизации ее работы, и реализации ее на придомовой территории. При реализации системы удалось добиться ее соответствия предъявляемым к ней требованиям, установленным на этапе разработки системы.
Тестирование работы реализованной системы «умного» парковочного пространства проводилось в реальных условиях, жителями данного дома. Как отметили многие, система является необходимой в условиях перенасыщенности города автотранспортом, так же жители высказывали свое положительное отношение к созданию такой системы и на придомовой территории.
Несомненно, создание систем «умного» парковочного пространства является перспективным и важным направлением деятельности, так как подобные «умные» системы полезны для применения людям в реальной жизни, повышая комфорт водителей и в целом уровень жизни населения.
Проект имеет дальнейшие перспективы развития такие как: оптимизация программного обеспечения для повышения энергоэффективности, создание мобильного приложения и взаимодействие с другими «умными» городскими системами.
Для разработки и реализации «умной» парковочной системы был проведен анализ существующих аналогов, рассмотрены положительные и отрицательные стороны данных проектов. На основании данных, полученных в результате анализа, была разработана новая модель системы «умного» парковочного пространства, с учетом решений проблем существующих систем. Так же были описаны требования, предъявляемые к системе «умного» парковочного пространства.
В процессе разработки системы были исследованы характеристики ультразвуковых датчиков, микроконтроллеров, микрокомпьютеров и другой периферии и на основании данного исследования отобраны элементы для реализации системы.
Так же выбраны элементы фотоэлектрической системы для питания «умного» парковочного пространства, произведен экономический расчет стоимости системы «умного» парковочного пространства, проведены мероприятия по снижению потребляемой системой мощности, повышению эффективности использования фотоэлектрической системы. На основании данных расчетов определена удельная стоимость парковочного места и срок окупаемости фотоэлектрической системы.
Под выбранные для реализации системы элементы были выбраны протоколы связи, разработано программное обеспечение общения между датчика и микроконтроллером, микроконтроллером и сервером, разработана Mesh-сеть для передачи информации по ячеестой магистрали к серверу.
После разработки системы были проведены работы по созданию рабочей модели, оптимизации ее работы, и реализации ее на придомовой территории. При реализации системы удалось добиться ее соответствия предъявляемым к ней требованиям, установленным на этапе разработки системы.
Тестирование работы реализованной системы «умного» парковочного пространства проводилось в реальных условиях, жителями данного дома. Как отметили многие, система является необходимой в условиях перенасыщенности города автотранспортом, так же жители высказывали свое положительное отношение к созданию такой системы и на придомовой территории.
Несомненно, создание систем «умного» парковочного пространства является перспективным и важным направлением деятельности, так как подобные «умные» системы полезны для применения людям в реальной жизни, повышая комфорт водителей и в целом уровень жизни населения.
Проект имеет дальнейшие перспективы развития такие как: оптимизация программного обеспечения для повышения энергоэффективности, создание мобильного приложения и взаимодействие с другими «умными» городскими системами.
