Smart & Autonomous Parking

Authors

Ουλής Ευάγγελος

Ουλής Νικόλαος

Κατσίμπρας Δρόσος

1. Smart Parking

Το "Smart Parking" Έξυπνο πάρκινγκ βασίζεται στη ιδέα όπου η κατάσταση του πάρκινγκ κοινοποιείται μέσω ενός συνόλου hardware και software στο διαδίκτυο έτσι ώστε να πετύχουμε η κατάσταση του να είναι διαθέσιμη "accesable" από το διαδίκτυο. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει αυτό το αντικειμένο μέρος του διαδικτύου και του κόσμου του IoT.

Η υλοποίηση του Smart Parking χωρίζεται σε 4 βασικά μέρη:

Το 1_ο μέρος αποτελείται από ένα σύνολο αισθητήρων (ultrasonic) που εγκαθιστούνται σε κάθε θέση parking (sensor) και έναν μικροελεγκτή (Arduino Uno), έτσι ώστε να ανιχνεύει και να κωδικοποιεί για μία συγκεκριμένη θέση έαν υπάρχει κάποιο όχημα ή όχι.

Φάκελος Κώδικα

https://git.swarmlab.io:3000/cs151051/smartParking/src/branch/master/sensorNode/sensorNode.ino

Το 2_ο μέρος αποτελείται από τον συσκευή gateway σε Raspberry Pi1, η οποία διαβάζει στη σειριακή του τη πληροφορία από το Arduino Uno, που κάνει "sense" μία θέση parking, και στέλνει αυτή την πληροφορία σε έναν web server με χρήση REST API.

Φάκελος Κώδικα

https://git.swarmlab.io:3000/cs151051/smartParking/src/branch/master/gatewayNode

To 3_o μέρος αποτελείται από τον WEB Server ο οποίος αποτελείται από ένα process υλοποιημένο σε γλώσσα προγραμματιμού python. Το proccess αυτό υλοποιεί έναν REST API WEB Server έτσι ώστε να μπορεί να αποθηκεύει την κατάσταση κάθε θέσης parking σε μία βάση δεδομένων δύο δομή λίστας με χαρακτηριστικό κλειδί τον κωδικό κάθε θέσης parking.

Φάκελος Κώδικα

https://git.swarmlab.io:3000/cs151051/smartParking/src/branch/master/serverNode

Το 4_o μέρος αποτελείται από την διεπαφή χρήστη (Interface), η οποία μέσω WEB σελίδας βλέπει κανείς την κατάσταση του parking, δηλαδή πόσες και ποιές θέσεις μέσα στον χώρο είναι ελεύθερες.

Φάκελος Κώδικα

https://git.swarmlab.io:3000/cs151051/smartParking/src/branch/master/webInterface

1.1. Parking Sensor Node (1_ο μέρος)

1.1.1. Υλικά Κόμβου

1 x Arduino Uno
1 x Red led
1 x Blue led
8 x links
1 x Ultrasonic Sensor

1.1.2. Υλοποίηση του Parking Sensor

Σε κάθε θέση parking υπάρχει ένας κόμβος που αποτελείται από ένα Arduino Uno και έναν αισθητήρα απόστασης (ultrasonic) εγκατεστημένο πάνω σε μικροελεγκτή Arduino Uno. Η λειτουργία αυτού βασίζεται στην ανίχνευση ύπαρξης οχήματος στην αντίστοιχη θέση μέσω μέτρησης της απόστασης από τον αισθητήρα μέχρι κάποιο αντικείμενο (πιθανό αυτοκίνητο) που εμποδίσει τη θέση του parking, καθώς και την εξαγωγή της κατάστασης της αντίστοιχης θέσης στη σειριακή θύρα του Arduino.

Figure 1. Ο κόμβος αντιλαμβάνεται παρουσία οχήματος στη θέση.

Figure 2. Ο κόμβος αντιλαμβάνεται κενή θέση.

Ο κόμβος διαθέτει επιπλέον δύο leds ένα κόκκινο και ένα μπλε, σαν έξοδο της κατάστασης της θέσης του parking για τον οποίο είναι υπεύθυνος. Με κόκκινο χαρακτηρίζεται η θέση που είναι δεσμευμένη από ένα όχημα και με μπλε η ελεύθερη θέση, όπως φαίνεται στις παραπάνω εικόνες.

Figure 3. Παρουσίαση ενός σχηματικού του κυκλώματος.

1.1.3. Προγραμματισμός Κόμβου

Για τον προγραμματισμό του Arduino Uno χρησιμοποιήσαμε μία σειριακή σύνδεση του μικροελεγκτή με τον υπολογιστή μας ο οποίος έφερε εγκατεστημένο το IDE του Arduino στον οποίο υπήρχαν όλες οι απαραίτητες βιβλιοθήκες για την υλοποίηση του. Η διαδικασία "καψίματος" ενός μικροελεγκτή Arduino είναι πολύ απλή. Το μόνο που χρειάζεται να κάνει κανείς είναι να δώσει δικαιώματα γραψήματος και ανάγνωσης στην συσκευή ttyACM0 που βρίσκεται στο directory (/dev/ στα linux) και λίγες γνώσεις από κώδικα.

Η γλώσσα του Arduino είναι γλώσσα που μοιάζει πάρα πολύ με τη C.

1.1.4. Λειτουργία του Parking Sensor

Κάθε κόμβος στέλνει στην σειριακή του τον κωδικό της θέσης, με τον οποίο έχει προγραμματιστεί το Arduino, και την κατάσταση του parking, κωδικοποιημένα με τον διαχωριστή "#". Για την κατάσταση του parking ορίζουμε με "1" ότι η θέση είναι ελεύθεση και με "0" ότι η θέση είναι δεσμευμένη. Ο έλεγχος του sensor γίνεται κάθε 500ms. Η έξοδος στη σειριακή γίνεται με την μορφή μίας συμβολοσειράς "string".

<κωδικός θέσης>#<διαθεσιμότητα 0 ή 1>

1.1.5. Διασύνδεση Κόμβου

Ο κόμβος αυτός συνδέεται με ένας "Gateway" κόμβο (βασισμένος σε Raspberry Pi) ο οποίος είναι υπεύθυνος για την μετάδοση της πληροφορίας στο διαδίκτυο. Η πληροφορία αυτή λαμβάνεται στον "Gateway" κόμβο ο οποίος στη συνέχεια την αποκωδικοποιεί με βάση το πρότυπο <κωδικός θέσης>#<διαθεσιμότητα> και την αποστέλει σε έναν WEB server μέσω του διαδικτύου.

1.2. Gateway Node (2_ο μέρος)

1.2.1. Υλικά Κόμβου

1 x Raspberry Pi 1
1 x Serial Link (Connects to Arduino)
1 x Power Link (Micro Usb)
1 x micro SD (Loaded with Raspbian OS)
1 x Ethernet Link (Connects to nearest Network) or WiFi adapter

1.2.2. Υλοποίηση Gateway Κόμβου

Η υλοποίηση αποτελείται από την εγκατάσταση του Raspbian OS (light version) στο Raspberry και τη δημιουργία ενός proccess σε γλώσσα Python (v3). Το process αυτό διαβάζει από την σειριακή θύρα του την πληροφορία που λαμβάνει από ένα Arduino Uno με την μορφή <κωδικός θέσης>#<διαθεσιμότητα 0 ή 1>. Ύστερα αποκωδικοποιεί αυτή την πληροφορία, η οποία περιγράφει τον κωδικό της θέσης και την διαθεσιμότητα της, και την αποστέλει μέσω ενός REST API με την μέθοδο POST σε έναν WEB Server. Για να αποσταλεί η πληροφορία στον WEB Server πρέπει να πάρει την μορφή JSON (JavaScript Object Notation) και να έχει αυθεντικοποιηθεί από αυτό (** βλέπε παρακάτω).

Η μέθοδος του [POST] γίνεται στην περίπτωσή που η κατάσταση του Parking μεταβληθεί. Σε αντίθετη περίπτωση ο Server δεν ενημερώνεται.

Στον ίδιο φάκελο του κώδικα βρίσκεται ένα configuration αρχείο το οποίο περιέχει κάποιες ρυθμίσεις του κόμβουσε μορφή JSON. Οι ρυθμίσεις αυτές αφορούν ουσιαστικά την IP και την πόρτα του WEB Server που ένας τέτοιος κόμβος θα πρέπει να επικοινωνεί, τα στοιχεία αυθεντικοποίησής του καθώς και τον κωδικό της θέσης του parking που εξυπηρετεί. Το αρχείο θα έχει τη μορφή:

{
    "ip": "iot-smart-parking.herokuapp.com",
    "port": "443",
    "username": "root",
    "password": "root",
    "device": 1
}

Μετά της αυθεντικοποίηση του από τον Server τότε λαμβάνει ένα μύνημα το οποίο περιέχει το Session ID το οποίο χρησιμοποιεί για την μετέπειτα επικοινωνία με αυτόν. Η απάντηση του αιτήματος αυθεντικοποίησης έχει την παρκάτω μορφή.

{
    "cookie": "8yhuxQL0iCid++BPZFXPM959EclBhDmvvrZrqt+yv1s="
}

1.2.3. Προγραμματισμός Κόμβου

Ο επικοινωνία και ο προγραμματισμός του κόμβου αυτού, που είναι βασισμένος σε ένα Raspberry Pi 1, έγινε με σύνδεση (ssh) έχοντας βέβαια και οι δύο (Raspberry και εμείς) πρόσβαση στο ίδιο δίκτυο. Η γλώσσα που χρησιμοποιήσαμε για τον έλεγχο της σειριακής θύρας και την επικοινωνία του με ένα REST WEB Server ήταν η Python (version 3).

1.2.4. Διασύνδεηση στο Διαδίκτυο

Ο κόμβος Gateway έχει διασύνδεση με το διαδίκτυο μέσω ενός καλωδίου Ethernet (UTP) έτσι ώστε να μπορέσει να στείλει την πληροφορία που παράγει από τα δεδομένα του μικροελεγκτή Arduino (sensor) στο διαδίκτυο, δηλαδή στον REST WEB Server. Από την άλλη επικοινωνεί με το Arduino με μία σειριακή σύνδεση.

1.3. Server Node (3_ο μέρος - Κεντρικός Server όπου κρατά την κατάσταση της κάθε θέσης του Parking)

Ο κόμβος αυτός υλοποιεί ένα process γραμμένο σε γλώσσα προγραμματισμού Python (v3). Αυτό το process υλοποιεί ένα REST API έτσι ώστε να μπορούν να επικοινωνούν εύκολα οι Gateway κόμβοι μας με αυτόν. Στην είσοδό του και στην έξοδό του η πληροφορία έχει την μορφή JSON.

Ο Server αποθηκεύει όλα τα απαραίτητα δεδομένα σε μία σχεσιακή βάση δεδομένων MySQL, η οποία διαθέτει έναν πίνακα. Ο πίνακας κρατά όλα τα απαραίτητα πεδία που είναι:

Τον κωδικό της θέσης parking
Την διαθεσιμότητά της αντίστοιχης θέση (0 ή 1)

Ακόμα υπάρχει και ένας δεύτερος πίνακας σε αυτή που έχει καταχωρημένα στοιχεία αυθεντικοποίησης που μπορεί να χρησιμοποιήσει ένας κόμβος (Gateway Node) για να μπορεί να ενημερώνει την κατάσταση μίας θέσης Parking. Ο πίνακας αυτός έχει τα απαραίτητα πεδία:

Τον κωδικό του χρήστη.
Το όνομα χρήστη (username).
Έναν κωδικό πρόσβασης (password).

Τέλος σε έναν τρίτο πίνακα καταχωρούμε ένα ιστορίκό για την διαθεσιμότητα άρα και για την ζήτηση που έχει το parking. Ελέγχοντας κάθε φορά που αλλάζει η κατάσταση μίας θέσης του parking, το πλήθος των ελεύθερων θέσεων, το καταχωρούμε σε αυτόν τον πίνακα σε συνδυασμό με ένα timestamp, εκείνης τις στιγμής.

CREATE TABLE IF NOT EXISTS PARKING (
    PARKING_CODE INT(4) NOT NULL UNIQUE,
    PARKING_STATUS BOOLEAN NOT NULL
);

CREATE TABLE IF NOT EXISTS USERS (
	USER_NO INT(4) AUTO_INCREMENT,
	USER_NAME VARCHAR(40) NOT NULL UNIQUE,
	USER_PASS VARCHAR(40) NOT NULL,
	PRIMARY KEY(USER_NO)
);

CREATE TABLE IF NOT EXISTS PARKING_USAGE (
	PARKING_USAGE_NO INT(10) AUTO_INCREMENT,
	PARKING_METER INT(10) NOT NULL,
	PARKING_DATE DATETIME NOT NULL,
	PRIMARY KEY(PARKING_USAGE_NO)
);

1.3.1. Υλοποίηση Κόμβου

Για τον προγραμματισμό του κόμβου επιλέχθηκε η γλώσσα προγραμματισμού Python (version 3). Για την υλοποίηση του WEB Server χρησιμοποιήσαμε ένα WSGI και συγκεκριμένα το FLASK module της Python. Για την εκτέλεσή του έχουμε δύο υλοποιήσεις. Τη μία που είναι με το FLASK όπου η εκτέλεση θα πραγματοποιηθεί σε έναν από τους υπολογιστές μας και η άλλη που είναι με gunicorn- WEB Server στη Python όπου η εκτέλεση θα πραγματοποιηθεί σε μία υπηρεσία του Heroku.

1.3.2. Προγραμματισμός REST API WEB Server

Το REST API ενεργοποιεί δύο (τρεις) υπηρεσίες. Αυτές είναι:

/ [GET]: επιστρέφει ένα Array από JSON objects, ένα JSON για κάθε θέση του parking αν είναι διαθέσιμη ή όχι κωδικοποιημένα με 0 ή 1. Τα δεδομένα που επιστρέφει γίνονται fetch από τη βάση δεδομένων.

Για παράδειγμα:

[{"no": 1, "status": false}, {"no": 2, "status": false}, {"no": 3, "status": false}, {"no": 4, "status": true}, {"no": 5, "status": false}, {"no": 6, "status": false}, {"no": 7, "status": false}, {"no": 8, "status": false}]

/chart [GET]: επιστρέφει ένα array από JSON objects, το καθένα από τα οποία εκφράζουν το πλήθως των ελεύθερων parking και το αντίστοιχο timestamp της ενημέρωσης. Αυτή η υπηρεσία θα μας βοηθήσει στο να σχεδιάσουμε ένα γράφημα με ματρήσεις ενός 24 ώρου, της ημέρας.

[
 {
    "usage": 6,
    "time": "2020-01-23 01:15:52"
  },
  {
    "usage": 1,
    "time": "2020-01-23 01:22:29"
  },
  {
    "usage": 0,
    "time": "2020-01-23 01:22:33"
  },
  {
    "usage": 1,
    "time": "2020-01-23 01:23:01"
  }
]

/parkingStatus [POST] (content-type = "application/json"): που μας επιτρέπει να αλλάξουμε την κατάσταση μίας θέσης parking. Στο POST τα δεδομένα ορίζονται στο body σε αναπαράσταση JSON, έτσι ώστε ο Server να είναι ικανός να τα επεξεργαστεί και να τα αποθηκεύσει στη βάση δεδομένων που χρησιμοποιούμε.

Για παράδειγμα:

{"no": 2, "status": false}

Ακόμα το REST API υλοποιεί μηχανιμσό αυθεντικοποίησης έτσι ώστε οι μεταβολές-ενημερώσεις των θέσεων του parking να γίνονται μόνο από τους εξουσιοδοτημένους κόμβους του συστήματος. Αυτό επιτυγχάνεται με την ενεργοποίηση μίας υπηρεσίας όπως περιγράφεται παρακάτω:

/authentication [POST] (content-type = "application/json): Η υπηρεσία αυτή κάνει register ένα Session σε κάθε εξουσιοδοτημένο κόμβο ο οποίος αυθεντικοποιείται από τον Server με username και password. Όταν ο server αυθεντικοποιήσει έναν κόμβο τότε ορίζει για αυτόν ένα χαρακτηριστικό που είναι ο κωδικός της θέσης που βρίσκεται, και ο Server του γυρνάει ένα Session_id. Με βάση αυτό το κλειδί μπορεί ο κάθε (εξουσιοδοτημένος) κόμβος να χρησιμοποιήσει μία τέτοια υπηρεσία όπως αυτή της καταχώρησης της διαθεσιμότητας κάθε θέσης από τους κόμβους αντίστοιχα.

1.3.3. Εκτέλεση του Process στο Cloud

Για την εκτέλεση του process χρησιμοποιούμε μία πλατφόρμα IAAS (Infrastructure as a Service) - Heroku, για την οποιά μπορούμε να βρούμε περεταίρω πληροφορίες στον σύνδεσμο παραπάνω.

Η πλατφόρμα μας επιτρέπει να ανεβάσουμε τον κώδικα του Server μας (Python) και να τον εκτελέσουμε στο Cloud.

Στην δωρεάν έκδοσή του δεν έχουμε περιορισμούς στο τμήμα του HTTP service που εκτελούμε, ενώ στη βάση δεδομένων υπάρχουν περιοριμοί στις συνδέδεις που μπορούν να γίνουν ανα κάποιο χρονικό διάστημα (περίπου 10 συνδέσει ανα 1 ώρα) και ένας αριθμός Query (~3500) ανά 1~2 ώρες.

Στα πλαίσια της άσκησης δεν θα δημιουργηθεί κάποιο πρόβλημα όσων αφορά την εκτέλεση του κεντρικού Server στο Cloud.

Figure 4. Describe Infrastructure as a Service as an example.

Για το deployment εκτελούμε ένα σύνολο βημάτων τα οποία αποτελούνται από την ανάρτηση του κώδικα σε ένα repository του GitHub και την δημιουργία ενός project στην πλατφόρμα Heroku. , περισσότερα για το deployment εδώ. Ακόμα εγκαθισούμε στο project που μόλις φτιάξαμε μία MySQL βάση δεδομένων για να μπορούμε να αποθηκεύσουμε τα δεδομένα μας.

1.3.4. Deployment

Το πρώτο πράγμα που χρειαζόμαστε είναι όλες οι απαραίτητες βιβλιοθήκες που χρησιμοποιεί ο κώδικας, έτσι ώστε να γνωρίζει το Heroku τι να μας προσφέρει. Αυτό επιτυγχάνεται με την αρχειοθέτηση αυτών σε ένα αρχείο με όνομα requirements.txt .

Το αρχείο που περιέχει όλα τα απαραίτητα modules για τον κώδικά μας είναι:

flask
flask_restful
flask_cors
gunicorn==19.9.0
mysql-connector

Έπειτα την δημιουργία ενός αρχείου που περιγράφει το που βρίσκεται η κύρια συνάρτηση μας (main) για την έναρξη του process. Αυτό το αρχείο ονομάζεται Procfile . Στο αρχείο αυτό αναφέτεται ένα gunicorn module. Το gunicorn είναι ένα Python HTTP WEB server. Αυτό ουσιαστικά είναι ο πυρήνας για την εκτέλεση του REST API μας.
Έπειτα με μια απομακρυσμένη σύνδεση στη βάση μας της οποίας τα στοιχεία πρόσβασης γίνονται στο Heroku, πραγματοποιούμε μία σύνδεση και δημιουργούμε τον πίνακά μας για την αποθήκευση.
Τέλος το αρχείο Procfile το οποίο περιέχει το αρχείο το οποίο φορτώσει το gunicorn το οποίο έχει τη μορφή:

web: gunicorn serv:app --preload --timeout 150000

Gunicorn

Gunicorn 'Green Unicorn' is a Python WSGI HTTP Server for UNIX. It’s a pre-fork worker model. The Gunicorn server is broadly compatible with various web frameworks, simply implemented, light on server resources, and fairly speedy.

Source: https://gunicorn.org

Έπειτα με μια απομακρυσμένη σύνδεση στη βάση μας της οποίας τα στοιχεία πρόσβασης δίνονται από Heroku, πραγματοποιούμε μία σύνδεση και δημιουργούμε τον πίνακά μας για την αποθήκευση των δεδομένων.

1.3.5. Σε άλλη περίπτωση Deployment στο Localhost

Στην περίπτωση όπου η πλατφόρμα Heroku μας περιορίζει στα ερωτήματα στη βάση δεδομένων που χρησιμοποιούμε κάνουμε deploy της εφαρμογής στον localhost. Για να το επιτύχουμε αυτό θα εκτελέσουμε τις εξής εντολές στο terminal.

export FLASK_APP=serv
export FLASK_DEBUG=1
flask run --host=[IP-v4] --port=8080

1.4. Διεπαφή Χρήστη (4_ο μέρος)

1.4.1. Η διεπαφή του χρήστη

Η διεπαφή του χρήστη αποτελείται από μία HTML σελίδα η οποία ενσωματώνει δύο JavaScript Processes. Σκοπός αυτής είναι η αναπαράσταση της κατάστασης του Parking σε ένα γραφικό, φιλικό προς τον χρήστη περιβάλλον. Η σελίδα λοιπόν επεικονίζει για κάθε θέση parking με χρώμα κόκκινο την "μη ελεύθεση" και με πράσινο την "ελεύθερη".

Ακόμα, μέσω της υπηρεσία /charts [GET] του REST API, απεικονίσεται ένα διάγραμμα με βάση την διαθεσιμότητα του parking το τελευταίο 24 ώρο, πιο συσκεκριμένα την τελευταία μέρα.

Ένα παράδειγμα μέσω στιγμιοτύπου παρουσιάζεται παρακάτω.

Figure 5. Στιγμιότυπο παραδείγματος εκτέλεσης της διεπαφής χρήστη.

2. Autonomous Parking

Το αυτόνομο παρκάριμα αποτελείται από το όχημα με εγκατεστημένους τους απαραίτητους αισθητήρες και ελεγκτές καθώς & έναν μικροελεγκτή (Arduino) για τον έλεγχο αυτών των ελεγκτών και ένα Raspberry Pi1. Σκοπός είναι το όχημα να μπορεί να μάθει μέσω του διαδικτύου το "Status" του parking και να παρκάρει στην 1η διαθέσιμη θέση εφ' όσων υπάρχει μία τουλάχιστoν διαθέσιμη θέση στον χώρο στάθμευσης.

Η υλοποίηση του αυτόνομου parking χωρίζεται σε δύο βασικά μέρη.

Το 1_ο μέρος αποτελείται από τον μικροελεγκτή για τον έλεγχο των αισθητήρων και των κινητήρων του οχήματος και εκτελώντας τα απαραίτητα βήματα, να μπορέσει να παρκάρει το όχημα.
Το 2_ο μέρος αποτείται από τον κόμβο ο οποίος θα έχει πρόσβαση στο διαδίκτυο, όπου αφού ελέγξει αν υπάρχει διαθέσιμη θέση και γνωρίζει ποια είναι η πρώτη ελεύθερη θέση, να δώσει εντολή στον μικροελεγκτή να παρκάρει σε αυτή.

2.1. Microcotroller and Car (1_ο Μέρος)

2.1.1. Υλικά Κόμβου

1 x Arduino Uno
1 x Servo Motor
1 x Motor Driver (Shield 1.1 - L2981)
4 x Moter για τους 4 τροχούς
1 x Ultrasonic
1 x USB Power from Raspberry PI
1 x Car

2.1.2. Υλοποίηση Microcontroller on Car

Ο motor driver, το Servo motor καθώς και ο Ultrasonic αισθητήρας κουμπώνουν στον μικροελεγκτή Arduino Uno που χρησιμοποιούμε, τον οποίο τον εγκαθηστούμε πάνω στο καλούπι του οχήματος το οποίο έχει εγκατεστημένα 4 τροχούς. Οι τροχοί οδηοούνται από 4 moters τα οποία τροφοδοτούνται από τον motor driver. Ο motor driver πέρνει εντολές από το Arduino , ενώ το Arduino περιμένει μέχρι το Rasperry να στείλει πληροφορία. Μόλις λάβει την πληροφορία από το Rasperry, υπολογίζουμε με το υπόλοιπο & το πηλίκο της θέσης του parking με το 2, την γραμμή και την θέση που το όχημα πρέπει να παρκάρει. Στην συνέχεια , μόλις το όχημα έχει φτάσει μπροστά από την θέση που πρέπει να παρκάρει , με τις μετρήσεις του ultrasonic ελέγχει το πόσο μπροστά ή πίσω θα πάει το όχημα.

row = (parkingNo / 2);
side = (parkingNo % 2);

if (side == 0) {
	row = row - 1;
}

2.1.3. Προγραμματισμός Microcontroller on Car

O προγραμματισμός του Arduino έγινε με την ίδια λογική όπως έγινε και ο προγραμματισμός του Arduino παραπάνω.

Η συνδεσμολογία έχει την διάταξη που παρουσιάζεται παρακάτω:

Figure 6. Συνδεσμολογία moter, motor driver, arduino, ultrasonic sensor και servo motor.

2.2. Gateway Κόμβος (2_ο Μέρος)

2.2.1. Υλικά Κόμβου

1 x Raspberry Pi 1
1 x TP-Link WiFi Adapter
1 x Powerbank Power

Ο Gateway κόμβος του αυτόνομου οχήματος που θα έρθει στην θέση να παρκάρει μόνο του στο parking, είναι υπεύθυνος για την διασύνδεση του οχήματος με το διαδίκτυο. Γι' αυτό το λόγο το process που σχεδιάσαμε να τρέχει σε αυτό το σημείο είναι υπεύθυνο για την αναζήτηση της πληροφορίας, ποια είναι η πρώτη ελεύθερη για να παρκάρει το όχημα και στη συνέχεια να αποστέλει τον αριθμό της θέσης στον μικροελεγκτή Arduino ο οποίος είναι υπεύθυνος να πάρει αυτή την τιμή και να κατευθύνει το όχημα.

2.2.2. Υλοποίηση Gateway on Car

Ο gateway κόμβος ξεκινά μια HTTP σύνδεση με τον κετντρικό Server, ζητώντας μέσω υπηρεσίας REST API το 1_ο διαθέσιμο parking. Αφού διαβάσει την απάντησή του τότε την απόστέλει σε μορφή String στο Arduino μέσω σειριακής επικοινωνίας στο arduino.

2.2.3. Προγραμματιμός Gateway on Car

Το process που εκτελεί αυτή την επικοινωνία μεταξύ του κεντρικου Server και το Arduino στο όχημα είναι προγραμματισμένο σε γλώσσα προγραμματισμού Python.

3. Προβλήματα που αντιμετωπίσαμε

Δεν καταφέραμε να κάνουμε Deploy στο swarmlab τον κεντρικό Server μας έτσι ώστε να έχουμε via Internet επικοινωνία.
Δεν καταφέραμε να τελειοποιήσουμε το αυτόνομο παρκάριμα, και την ενορχύστρωσή του με το υπόλοιπο σύστημα. Το πρόβλημα που αντιμετωπίσαμε συγκεκριμένα ήταν ο έλεγχος των δεδομένων που από το raspberry στο Arduino και το καθαρισμό του buffer στο Arduino. Αυτό συνεπώς δεν μας επέτρεπε στο Arduino να διαβάσουμε από την σειριακή τον ακέραιο αριθμό (θέση parking) που έστελνε το raspberry.

Reminder

SLOW SUCCESS BUILDS CHARACTER, FAST SUCCESS BUILDS EGO.

Smart & Autonomous Parking

1. Smart Parking

1.1. Parking Sensor Node (1ο μέρος)

1.1.1. Υλικά Κόμβου

1.1.2. Υλοποίηση του Parking Sensor

1.1.3. Προγραμματισμός Κόμβου

1.1.4. Λειτουργία του Parking Sensor

1.1.5. Διασύνδεση Κόμβου

1.2. Gateway Node (2ο μέρος)

1.2.1. Υλικά Κόμβου

1.2.2. Υλοποίηση Gateway Κόμβου

1.2.3. Προγραμματισμός Κόμβου

1.2.4. Διασύνδεηση στο Διαδίκτυο

1.3. Server Node (3ο μέρος - Κεντρικός Server όπου κρατά την κατάσταση της κάθε θέσης του Parking)

1.3.1. Υλοποίηση Κόμβου

1.3.2. Προγραμματισμός REST API WEB Server

1.3.3. Εκτέλεση του Process στο Cloud

1.3.4. Deployment

1.3.5. Σε άλλη περίπτωση Deployment στο Localhost

1.4. Διεπαφή Χρήστη (4ο μέρος)

1.4.1. Η διεπαφή του χρήστη

2. Autonomous Parking

2.1. Microcotroller and Car (1ο Μέρος)

2.1.1. Υλικά Κόμβου

2.1.2. Υλοποίηση Microcontroller on Car

2.1.3. Προγραμματισμός Microcontroller on Car

2.2. Gateway Κόμβος (2ο Μέρος)

2.2.1. Υλικά Κόμβου

2.2.2. Υλοποίηση Gateway on Car

2.2.3. Προγραμματιμός Gateway on Car

3. Προβλήματα που αντιμετωπίσαμε

1.1. Parking Sensor Node (1_ο μέρος)

1.2. Gateway Node (2_ο μέρος)

1.3. Server Node (3_ο μέρος - Κεντρικός Server όπου κρατά την κατάσταση της κάθε θέσης του Parking)

1.4. Διεπαφή Χρήστη (4_ο μέρος)

2.1. Microcotroller and Car (1_ο Μέρος)

2.2. Gateway Κόμβος (2_ο Μέρος)