DE102015202812A1 - Parking Management System - Google Patents
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Abstract
Parkverwaltungssystem 10 umfassend: – einen Parkverwaltungssystem-(PMS-)Back-End-Dienst 45 zum Sammeln von Informationen von einem oder mehreren Parkplätzen, – wenigstens einen Parkverwaltungssensorknoten 30 eingebaut an einem Parkplatz 21, 22 eines Parkbereichs 20, wobei Erkennung der Gegenwart eines Fahrzeugs 60 in einem Parkplatz 21, 22 unter Verwendung der Parkverwaltungssensorknoten 30 geschieht; – wenigstens ein Gateway-System 40 eingebaut in physikalischer Nähe des Parkplatzes 21, 22, wobei das Gateway-System 40 mit dem wenigstens einen Sensorknoten 30 an einem Ende kommuniziert und Informationen von und zu dem PMS-Back-End-Dienst übermittelt.A parking management system 10 comprising: - a park management system (PMS) back-end service 45 for collecting information from one or more parking spaces, - at least one parking management sensor node 30 installed on a parking lot 21, 22 of a parking area 20, detecting the presence of a vehicle 60 happens in a parking lot 21, 22 using the parking management sensor node 30; At least one gateway system 40 installed in physical proximity of the parking lot 21, 22, the gateway system 40 communicating with the at least one sensor node 30 at one end and transmitting information to and from the PMS backend service.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Parkplatzverwaltungssystem mit einem innovativen Sensornetz.The present invention relates to a parking lot management system having an innovative sensor network.
Stand der TechnikState of the art
Zum wirkungsvollen Verwalten von Parkplätzen ist ein Sensornetz erforderlich, um zu bestimmen, ob Parklücken verfügbar sind. Ein Sensornetz für diesen Zweck besteht aus Sensorknoten an einzelnen Parklücken zum Bestimmen ihrer Verfügbarkeit, und gewöhnlich einem zentralen Back-End-System, das diese Informationen verarbeitet, um die Anzahl noch verfügbarer leerer Plätze zu bestimmen und anzuzeigen, und wo sie zu finden sind. Bestehende Sensornetze sind hauptsächlich in Innenräumen anzutreffen, z. B. in mehrstückigen Parkhäusern oder Tiefgaragen, und weisen wie unten beschrieben mehrere Mängel auf.
- • Kostspieliger Einbau und Ausbau: Sensorknoten sind über den Parklücken eingebaut und erfordern nicht nur Vorrichtungen, um sie am Platz zu halten, sondern auch weitläufige elektrische Verkabelung. Diese Kosten werden durch die für solche Einbauten, wie auch für das Ausbauen am Ende der Pachtdauer des Parkplatzbetreibers notwendigen Ressourcen an Arbeitskräften vermehrt.
- • Unflexibles Netz: Sensorknoten, die eingebaut worden sind, sind nicht leicht rekonfigurierbar, d. h. Sensorknoten können nicht in einfacher Weise zugefügt oder entfernt werden. Bestehende Innenraumlösungen sind aufgrund der Schwierigkeiten, Sensorknoten über Außenparkplätzen zu befestigen, außen nicht anwendbar.
- • Sendeleistung. Sensoren senden die Sensordaten nur zu einer höheren Instanz oder mittels einer Art von Maschennetz. Dies erfordert viele energieverbrauchenden Übertragungs-Vorgänge.
- • Funkversorgung. Das benutzte Funkgerät besitzt eine kurze Reichweite, wodurch Wiederholungsmechanismen oder vielfache Gateways notwendig sind, um größere Flächen oder mehrstückige Gebäude zu versorgen. Daher steigen die Einbaukosten oder es werden mehr Verarbeitungsschnitte benötigt und mehr Übertragungen werden in den Sensorknoten benötigt, was zu einem gesteigerten Energieverbrauch führt.
- • Costly installation and removal: Sensor nodes are installed over the parking spaces and not only require fixtures to hold them in place, but also extensive electrical wiring. These costs are increased by the labor resources required for such installations, as well as for the removal at the end of the rental period of the car park operator.
- • Unflexible network: sensor nodes that have been installed are not easily reconfigurable, ie sensor nodes can not be easily added or removed. Existing interior solutions are due to the difficulties to attach sensor nodes on outdoor parking, outside not applicable.
- • transmission power. Sensors send the sensor data only to a higher level or via a kind of mesh network. This requires many energy consuming transmission operations.
- • radio coverage. The radio used has a short range, which requires repeating mechanisms or multiple gateways to service larger areas or multi-piece buildings. Therefore, the cost of installation increases or more processing cuts are needed and more transfers are needed in the sensor nodes, resulting in increased power consumption.
Allgemeine Beschreibung der ErfindungenGeneral description of the inventions
Um die oben beschriebenen Mängel zu überwinden wird nach der Erfindung ein Parkverwaltungssystem mit einem innovativen Sensornetz vorgeschlagen.In order to overcome the deficiencies described above, the invention proposes a parking management system with an innovative sensor network.
Das erfindungsgemäße Parkverwaltungssystem umfasst:
- • einen Parkverwaltungssystem-(PMS – Parking Management System)Back-End-Dienst, der im Back-End abläuft und Informationen aus einem oder mehreren Parkplätzen sammelt;
- • wenigstens einen Parkverwaltungssensorknoten;
- • wenigstens ein Gateway-System, das in physikalischer Nähe von Parkplätzen eingebaut ist. Das Gateway-System kommuniziert mit wenigstens einem Parkverwaltungssensorknoten an einem Ende und übermittelt Informationen von und zu dem PMS-Back-End-Dienst.
- • a Parking Management System (PMS) back-end service that runs in the back-end and collects information from one or more parking spaces;
- At least one parking management sensor node;
- • at least one gateway system installed in physical proximity to parking lots. The gateway system communicates with at least one park management sensor node at one end and communicates information to and from the PMS backend service.
Dabei versteht es sich, dass der Back-End-Dienst eine auf einem entfernten Gerät (Server) ablaufende Anwendung ist. Die Sensoren sind mit dem PMS-Back-End-Dienst verbunden und der Dienst wird den Zustand von den Sensoren auswerten, um diese Informationen für andere Anwendungen/Benutzer bereitzustellen (z. B. Belegungslage des Parkplatzes, Preisangaben, Navigationsdienste usw.)It should be understood that the back-end service is an application running on a remote device (server). The sensors are connected to the PMS back-end service and the service will evaluate the condition of the sensors to provide this information to other applications / users (eg parking lot location, pricing, navigation services etc.).
Vorzugweise umfasst jeder Sensorknoten ein Gehäuse geeignet für den Einbau des Sensorknotens auf dem Boden des durch den Sensorknoten zu überwachenden Parkplatzes. Jeder Sensorknoten wird durch eine geeignete Energiequelle (z. B. Batterie, möglicherweise kombiniert mit Energieerntefähigkeiten) bestromt, die jedem Sensorknoten ermöglicht, für bis zu mehrere Jahre Betrieb eingerichtet zu sein. Leistungsverwaltung wird durch Verwenden aktiver und passiver Sensor(en) optimiert (z. B. Magnetsensor, Radar, usw.), die nur wenn nötig aktiviert werden, vorzugweise durch Verwenden eines vorteilhaften, lokal auf dem Sensorknoten ablaufenden energiesparenden Algorithmus. Zusätzlich wird ein Kleinleistungs-Funksender/Empfänger (z. B. LoRa) für Datenkommunikation benutzt. Erkennung der Gegenwart eines Fahrzeugs auf einem Parkplatz geschieht durch Verwenden der Sensoren.Preferably, each sensor node comprises a housing suitable for the installation of the sensor node on the floor of the monitored by the sensor node parking lot. Each sensor node is energized by a suitable power source (eg, battery, possibly combined with energy harvesting capabilities) that allows each sensor node to be set up for up to several years of operation. Power management is optimized by using active and passive sensor (s) (eg, magnetic sensor, radar, etc.) that are activated only when necessary, preferably by using an advantageous energy saving algorithm running locally on the sensor node. In addition, a low power radio transceiver (eg LoRa) is used for data communication. Detecting the presence of a vehicle in a parking lot is done by using the sensors.
Für jeden Sensorknoten wird ein geeigneter drahtloser Sender/Empfänger (z. B. LoRa) ausgewählt, um gute Versorgung im gesamten Parkbereich zu erreichen (ob im Innenraum oder im Freien) oder selbst durch Betonwände oder innerhalb mehrerer Stockwerke in Übergrund- oder Untergrund-Parkgaragen. Diese Arten Sender/Empfänger kombinieren niedrige Sendeleistung mit hoher Empfindlichkeit.For each sensor node, a suitable wireless transceiver (eg LoRa) is selected to achieve good coverage throughout the park area (whether indoors or outdoors) or even through concrete walls or within multiple floors in overground or underground parking garages , These types of transceivers combine low transmission power with high sensitivity.
Alle Informationen von den Sensorknoten werden zu einem oder mehreren im Parkhaus und/oder -bereich installierten zentralen Gateways gesendet. Auswertung der Parkdaten kann entweder durch den Gateway selbst ausgeführt werden und/oder wird zu einem Back-End-Dienst zur weiteren Auswertung und/oder Anwendung(en) weitergeleitet.All information from the sensor nodes is sent to one or more central gateways installed in the parking garage and / or area. Evaluation of the parking data can either be performed by the gateway itself and / or forwarded to a back-end service for further evaluation and / or application (s).
Zusammen bilden das PMS, das/die Gateway(s) und die Sensorknoten ein Sensornetz. Der Parkverwaltungssensorknoten mit mit einem Gateway verbundener eingebauter Anschlussfähigkeit kann vorzugsweise eine oder mehrere der Folgenden Wahlmöglichkeiten ausführen:
- • Die Sensorknoten umfassen einen passiven Sensor, der eine Integritätsprüfung unter Verwendung eines aktiven Sensors, z. B. eines radarbasierenden Sensors, ultraschallbasierenden Sensors oder Trägheitssensoren umfasst, mit einer Bewegungs-Aufwachfunktion: Wenn durch den passiven Sensor eine Bewegung erkannt wird, aktiviert er den aktiven Sensor, der eine genauere Messung bereitstellen wird;
- • Die Sensorknoten umfassen einen Magnetometer-Sensor als den passiven Sensor und umfassen zusätzlich einen Radar-Sender/Empfänger als aktiven Sensor zum Auswerten, ob die Sensordaten erwiesen sind. Während angenommen werden kann, dass der Radar-Sender/Empfänger 100% sichere Erkennung bereitstellt, kann er aufgrund seines vergleichsweise hohen Energieverbrauchs nicht die ganze Zeit angeschaltet sein. Durch Kombinieren eines passiven und aktiven Sensorkonzepts kann hohe Erkennungszuverlässigkeit wie auch niedriger Energieverbrauch erreicht werden.
- • Sensorknoten nach einer der oben beschriebenen Wahlmöglichkeiten, die zusätzlich eine Weitbereichs, Kleinleistungs-Funktechnologie benutzen (wie beispielsweise LoRa, Sigfox usw.) zur Anschlussfähigkeit zwischen den Parkverwaltungssensoren und dem Gateway;
- The sensor nodes comprise a passive sensor that performs an integrity check using an active sensor, e.g. A radar-based sensor, ultrasound-based sensor or inertial sensors, with a motion wake-up function: when motion is detected by the passive sensor, it activates the active sensor, which will provide a more accurate measurement;
- The sensor nodes comprise a magnetometer sensor as the passive sensor and additionally include a radar transmitter / receiver as an active sensor for evaluating whether the sensor data is proven. While it can be assumed that the radar transceiver provides 100% secure detection, it can not be turned on all the time because of its comparatively high power consumption. By combining a passive and active sensor concept, high recognition reliability as well as low energy consumption can be achieved.
- Sensor nodes according to one of the options described above, which additionally use a wide-area, low-power radio technology (such as LoRa, Sigfox, etc.) for connectivity between the parking management sensors and the gateway;
Der Gateway kann eine Zwischenstelle sein, vorzugweise als gemeinsame Gatewaylösung, die alle empfangenen Datenpackungen zu einem Netzserver weiterleitet. Ein Netzgateway ist ein Netzknoten ausgerüstet zum Ankoppeln an ein anderes Netz, das unterschiedliche Protokolle benutzt. Ein Gateway kann Geräte wie beispielsweise Protokollumsetzer, Widerstandsanpassungsgeräte, Bitratenwandler, Fehlertrenner oder Signalumsetzer wo notwendig zum Bereitstellen von Systeminteroperabilität enthalten. Auch erfordert er die Herstellung gegenseitig annehmbarer Verwaltungsverfahren zwischen beiden Netzen.The gateway may be an intermediate, preferably a common gateway solution that forwards all received data packets to a network server. A network gateway is a network node equipped for docking with another network using different protocols. A gateway may include devices such as protocol converters, resistor matchers, bit rate converters, fault isolators or signal converters where necessary to provide system interoperability. It also requires the establishment of mutually acceptable administrative procedures between the two networks.
Das Erfordernis, dass ein System nach den oben beschriebenen Wahlmöglichkeiten gebaut wird, ist die Verwendung wenigstens eines Parksensorknotens für jeden Parkplatz und wenigstens eines Gateways für jeden Parkbereich. Ein Parkplatz kann aus einer Vielzahl von Parkbereichen wie beispielsweise mehreren Stockwerken oder Etagen in einer mehrstückigen Parkgarage bestehen. In gewissen Fällen kann ein Gateway mehrere Parkbereiche abdecken, wenn die geografische Entfernung das zulässt.The requirement that a system be built according to the options described above is the use of at least one parking sensor node for each parking space and at least one gateway for each parking area. A parking lot may consist of a plurality of parking areas such as several floors or floors in a multi-piece parking garage. In certain cases, a gateway may cover multiple parking areas, if geographical distance permits.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das vorgeschlagene Parkplatzverwaltungssystem zeigt eine Anzahl wesentlicher Vorteile im Vergleich zu bestehenden Systemen:
Drahtloses System: Die Erfindung überwindet bestehende Mängel durch die Verwendung von energieeffizienten Sensorknoten, die leicht auf dem Parkplatzboden eingebaut und davon entfernt werden können. Dadurch wird die Notwendigkeit elektrischer Verkabelung behoben und die Möglichkeit der Ausführung von Parkverwaltung auf Außenplätzen wie auch Innenplätzen hinzugefügt und zusätzlich ein schnelles Einbauverfahren ermöglicht. Als Beispiel kann die LoRa-Funktechnologie zum Herstellen von Weitbereichs-Funkkommunikation mit geringeren Infrastrukturkosten benutzt werden, während zur gleichen Zeit aufgrund der niedrigen Sendeleistung kombiniert mit niedrigen Datenraten eine längere Batterielebensdauer bereitgestellt wird. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit für Stern- oder Maschennetzarchitekturen. Auch ist eine gemischte Stern-/Maschenarchitektur möglich.The proposed parking management system has a number of significant advantages over existing systems:
Wireless System: The invention overcomes existing deficiencies through the use of energy efficient sensor nodes that can be easily installed and removed from the parking lot floor. This eliminates the need for electrical cabling and adds the ability to perform park management on both outdoor and indoor sites, as well as allowing a quick installation procedure. As an example, the LoRa wireless technology can be used to fabricate long-range wireless communication with lower infrastructure costs, while at the same time providing longer battery life due to the low transmit power combined with low data rates. In addition, there is the possibility for star or mesh network architectures. Also a mixed star / mesh architecture is possible.
Wirtschaftliche Umsetzung: Im Vergleich zu bestehenden Systemen sind bedeutend geringere Einbaukosten erforderlich aufgrund der Verwendung drahtloser Technologie und geeigneter Stromquellen. Zusätzlich ist die Verwendung einfacher Sensoren (Endverbraucherqualität), z. B. MEMS-Sensoren, Ultraschall-, Radar-, ... -Sensoren, als Hauptmittel zur Fahrzeugerkennung kostengünstiger als bestehende Umsetzungen mit Kameras. Eine passende Wahl von drahtloser Technologie bedeutet auch, dass in besten Fällen nur ein Gateway für eine gesamte Parkeinrichtung erforderlich sein würde.Economical Implementation: Compared to existing systems, significantly lower installation costs are required due to the use of wireless technology and appropriate power sources. In addition, the use of simple sensors (consumer quality), z. As MEMS sensors, ultrasonic, radar, ... sensors, as a main means of vehicle detection cost-effective than existing implementations with cameras. An appropriate choice of wireless technology also means that in best cases only one gateway would be required for an entire parking facility.
Universelle Anwendung: Die Sensorknoten lassen sich leicht auf einer großen Vielzahl von Oberflächen einbauen, z. B.:
- • im Innenraum, durch Ankleben der Basis am Betonboden in mehrstückigen Parkhäusern; oder
- • im Freien, durch z. B. Anschrauben der Basis am Asphalt von Parkplätzen am Straßenrand; oder
- • Vergraben nur des Sensorknotens unter der Erdoberfläche, wobei dies besonders für Orte mit starker mechanischer Beanspruchung zu bevorzugen ist, z. B. Parkplätze für schwere Fahrzeuge.
- • in the interior, by gluing the base to the concrete floor in multi-storey car parks; or
- • outdoors, by z. B. screwing the base to the asphalt of parking lots at the roadside; or
- • Burying only the sensor node under the earth's surface, which is particularly preferable for places with heavy mechanical stress, eg. B. Parking for heavy vehicles.
Gemäß der Erfindung kann das gleiche System zur Verwaltung von Parkplätzen sowohl im Innenraum als auch im Freien benutzt werden. Zusätzlich erlaubt das System auch einem Parkplatzbetreiber, leicht zeitweilige Parkplätze für einmalige Ereignisse wie beispielsweise Konzerte, Versammlungen oder Ausstellungen zu erstellen und zu verwalten, z. B. durch zeitweiliges Zufügen zusätzlicher Sensorknoten zum Netz. Weiterhin kann das System leicht zum Nachrüsten bestehender Parkbereiche benutzt werden, erleichtert durch seine niedrigen Erfordernisse betreffs der Infrastruktur und des leichten Einbaus.According to the invention, the same system can be used for the management of parking spaces both indoors and outdoors. In addition, the system also allows a car park operator to easily create and manage temporary parking for one-time events such as concerts, gatherings or exhibitions, such as: B. by temporarily adding additional sensor nodes to the network. Furthermore, the system can be easily used to retrofit existing parking areas, facilitated by its low infrastructure and ease of installation requirements.
Das erfindungsgemäße Parkplatzverwaltungssystem ermöglicht auch vorteilhafte Geschäftsmodelle einschließend:
- 1) Differenzierte Abrechnungsmodelle, z. B. basierend auf Nutzung des Parkplatzes mit einem kleinen oder einem großen Auto
- 2) Zuweisen von Strafzetteln für Parkverstöße auf wirkungsvolle und schnelle Weise für a. Fristverstöße durch Überprüfen kontinuierlicher Belegungszeit b. Bereiche, wo Parken verboten ist, durch Einbauen von Sensoren in diesen Bereichen und Reagieren auf Belegungsbenachrichtigung
- 3) Wagennavigation zum nächsten leeren Parkplatz
- 4) Automatische Auswertung von Parkplatzbelegung zum Anpassen der Preise an den Bedarf.
- 1) Differentiated accounting models, eg. B. based on use of the parking lot with a small or a large car
- 2) Assign parking lot violations in an effective and fast way for a. Deadline violations by checking continuous occupancy b. Areas where parking is prohibited by installing sensors in these areas and responding to occupancy notification
- 3) Car navigation to the next empty parking lot
- 4) Automatic evaluation of parking space allocation to adjust the prices to the needs.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Es wird ein Parkbereich
Die Parksensorknoten
Vorzugsweise geschieht die Kommunikation der Parksensorknoten
Die Parksensoren
Auch ist es möglich, ein erfindungsgemäßes System
Ein Fachmann wird leicht verstehen, dass das beschriebene Beispiel nur eine mögliche Weise zum Ausführen der Erfindung ist und wie die Grundidee der Erfindung auf andere Parkplatzgeometrien erweitert werden kann.One skilled in the art will readily understand that the example described is just one possible way of carrying out the invention and how the basic idea of the invention can be extended to other parking space geometries.
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