Опыт внедрения p2p-датчиков занятости парковочных мест (и суровый российский трамвай)
Магнитооптический датчик, проверяющий наличие автомобиля над ним.
Город обычно хочет знать, где свободны парковочные места. Например, в Европе есть даже приложения, которые не только показывают, где и как можно запарковаться, но и, если вы всё делаете правильно, не мешаете другим водителям и заранее бронируете место, дают вам лотерейный билетик на бесплатную парковку (вероятность выигрыша — около 1/10).
В нашем случае всё было прозаичнее. Под парковкой — дата-центр, поэтому монтировать что-то врезное не представлялось возможным, и всё же мы решили вопрос.
История
Производитель этих датчиков — Nedap AVI — специализируется на СКУДах разного типа. В 2008 году, например, мы поставили на въезде на парковку их RFID-считыватели и раздали сотрудникам RFID-метки с пропусками для крепления на лобовом стекле. В 2012 на базе этой же системы они сделали ещё систему распознавания номеров по видеопотоку (которая реально втыкалась в стандартный Wiegand, который позволяет подключить систему как обычный считыватель к контроллеру СКД) и была заранее готова к нашим локальным номерам). Пост про это вот. В 2013 году они показали вот эти вот штуки, а в 2015 была достигнута договорённость о небольшой пилотной зоне (36 единиц).
Задача
У нас большая многоэтажная парковка на примерно 650 машиномест для сотрудников. Первый этаж для топ-менеджеров. Там система мониторинга не нужна, всё равно там всё под тщательным контролем. Второй этаж (1А) — он уже для гостей офиса и ряда руководителей подразделений компании, и вот там-то имеет смысл начинать показывать, где есть свободные места.
Под частью парковки находится наш подземный дата-центр. Архитекторы и конструкторы не разрешили проводить никакие строительные работы над ним и в некотором радиусе, поэтому сразу пришлось отказаться от идеи врезных датчиков, да и с обычными проводными ультразвуковыми датчиками, которые вешаются сверху и пускают вниз луч сонара, проверяя расстояние до поверхности, возиться не хотелось. Очень много проводов тянуть.
Потом, когда внедрение вот этой беспроводной системы закончилось, мы посчитали итоговые затраты (с учётом всех работ) по внедрению по ним и сопоставили с затратами на проводную классическую систему — разница получилась всего около 10%. То есть беспроводные хоть и несколько дороже, зато внедряются невероятно быстро (особенно накладного типа) и не требуют привлечения какой-то специальной рабочей силы.
Датчики и их p2p-сеть
Вот так выглядит накладной датчик Sensit. Крепится к земле на 4-х болтах, выдерживает проезд сверху БТР (производитель проверял). Класс защиты корпуса — IP67, срок наработки на отказ — 5–7 лет.
Вот он сбоку:
«Тарелки» поставляются трёх типов: магнитные, оптические и магнитно-оптические. У нас как раз последние. Оптический датчик дешевле магнитного, но имеет ограничения по применению. На борту есть также радиомодуль, который просыпается и время от времени передаёт данные. Датчики объединяются в p2p-сеть для передачи информации и дружно стучат в коллектор.
Коллектор — это верхний уровень иерархии сети — специальный контроллер, который собирает информацию со всех датчиков через локальные ноды, обрабатывает и может отдавать всё это на табло (точнее, коллектор передает софтине данные, она обрабатывает, принимает решение о состоянии каждого места и отдаёт результат через коллектор на цифровое табло). Коллектор и табло требуют подвода питания 220 В.
Есть ещё промежуточный уровень иерархии — специальные столбики-ретрансляторы (ноды), которые поддерживают p2p-сеть (в них просто более ёмкая батарея из-за габаритов).
Топология сети:
Датчик прихватывается болтами, затем выходит на связь с коллектором или другими датчиками для построения mesh-сети, а затем всё это сводится на табло (со своим питанием). Мастер-сервер отдаёт данные на сервер производителя. Этот сервер доступен по сети, и там поднят простенький веб-интерфейс управления каждым датчиком, там же лежат детальные логи и прочее.
Датчики и столбы беспроводные, на борту каждого — литий-ионная батарея, которой, по заявлению производителя, хватает на 5 лет работы. По нашим расчётам, её будет хватать на 6–8 лет в Москве или 4–5 лет там, где бывает реально холодно. Надо сказать, что производитель очень щепетильно относится к таким заявлениям и закладывает большой запас. Например, с его же RFID-метками с 2008 года, при заявленных 5 годах наработки на отказ, из строя до августа 2016 вышло менее 2%.
Сеть состоит из датчиков, ретрансляторов и концентраторов. Выход — TCP/IP. Внутри — SIS 868–869МГц. При выпадении любого из узлов сеть восстанавливается.
Датчики бывают трёх видов: врезной «болт» с выступающей полусферой, как на фото:
А также врезной антивандальный цилиндр без выступающих частей (именно такие установлены в Москве) и накладная полусфера, как на фото с нашей парковки, без врезной части.
Датчики с выступающей полусферой точнее врезных заподлицо на примерно 3–5%. Врезные «бочонки», как на фото ниже, устойчивы к работе снегоуборочной техники и предназначены для высоконагруженных участков дороги. Накладные предназначены для средненагруженных.
Вот такие врезные смонтированы в Москве (не нами):
GPRS-концентратор обеспечивает связь по SIS-интерфейсу для сбора данных, работает как ретранслятор, управляет датчиками, имеет GPRS-модуль для отправки данных наружу, на борту имеет накопитель для бэкапа настроек и логов. Класс защиты — IP65. Есть такой же для монтажа внутрь других устройств типа табло, поменьше и без защитного кожуха, с Ethernet-интерфейсом.
Лицензию ГКРЧ поставщик получает при ввозе и оформлении таможенных документов.
Тестирование
Логика такая: вы кладёте датчик, пару раз пинаете его ногой, чтобы убедиться, что он прочно встал, активируете с помощью специального магнита, чтобы они вышли на связь с релей-нодой, а та в свою очередь передала данные коллектору, коллектор — софтине. А потом отходите и нажимаете кнопку калибровки в интерфейсе. Датчик несколько раз измеряет магнитный фон, компенсирует все наводки и потом спокойно ждёт автомобиля.
У нас была особенность с трамваем: производитель до промышленной поставки внёс пару поправок на российские особенности. Кто не в курсе, трамвай — это очень серьёзный источник помех, а у нас как раз депо в 20 метрах от офиса. Обычный российский трамвай вполне способен вносить искажения даже в выходной каскад спутниковых систем.
Потом первый же дождь заставил нас отказаться от данных оптических датчиков. Снег, слякоть, сильные дожди — всё это превращает колёса машин в комки грязи, которые заносятся на парковку. И эта грязь залепляет сверху оптический сенсор. В оригинале полукруглые датчики сделаны для дождливого климата вроде Англии и Шотландии, но там почти нет грязи в городах. Врезные без «шляпки» используются в сухих странах вроде ЮАР. В Москве же у оптики не остаётся никаких шансов.
Потом посмотрели возможности интеграции с другими подсистемами. Очень приятно и хорошо сделана интеграция прямо с индикатором отображения конкретного места.
P2P-сеть внутри себя адресная, то есть можно делать на крупных парковках и системы отображения прямо на въездах в сектора, показывая там конкретные места. Локальный коллектор (или большой сервер производителя) умеет отдавать данные в XML, по REST API или SOAP по сети, поэтому никаких проблем со внешними системами, вроде учёта времени, тоже нет.
Производитель показал один торговый центр, где на парковке в секторах, где нет машин, не включается свет и вентиляция работает в щадящем режиме — они «поднимают» новые сектора по 95% заполнению уже доступных, и тем самым экономят электроэнергию. У производителя есть своё приложение по бронированию места и оплате — это для платных решений. Там все современные фичи, включая скидку для тех, кто подумал заранее. Используется, в частности, в ряде европейских аэропортов для того, чтобы диспетчер видел наличие такси.
Интересные внедрения (данные производителя)
В Ареццо (Италия) много кто левачил, но после монтажа датчиков увеличился доход парковок на 16%, на 18% снизились нарушения. В России, по данным вендора, последний показатель — 64%.
Монтаж на мостовой Кортрейка: им было важно показывать свободные места в городском районе со множеством магазинов для туристов.
В Гамбурге решали задачи для дальнобоев: их надо было направлять на свободные места, раньше они путались.
В Экс-ан-Провансе на железнодорожном вокзале люди жаловались на то, что пока найдут место, поезд может уехать. С помощью индикации очень сократили время поиска.
Больница в Мюнстерлингене организовала правильную отчётность на платной парковке и интегрировала это всё с автоматами оплаты.
Итог
В обслуживании датчики очень простые — положил и смотришь иногда через интерфейс, как там у них дела. О проблемах коллектор умеет сообщать письмом. Единственный серьёзно неприятный момент — это замена батареи. Производитель меняет её бесплатно через 5 лет (или если вдруг она раньше разрядится). Но она там настолько плотно интегрирована, что нужно отправлять датчик на их производство, а потом получать обратно. В случае эксплуатации в России, с учётом таможенных расходов, проще и дешевле сразу заказать новые датчики. Ну, либо разобрать и поменять самому (правда, тогда лишаемся гарантии). Заявленный производителем срок службы элемента питания — 5 лет. В случае не накладных, а врезных датчиков это означает ещё локальные работы по снятию асфальта. Потом расковырянные дырки можно залить мастикой. В случае накладных рамка остаётся там, где закреплена, а с ней просто снимается сердцевина с железом.
Итог: мы внедрили p2p-сеть датчиков со снятием данных через Data Collector через GPRS-канал в облако NEDAP. Тестовая зона — 36 накладных датчиков. Разница с проводными решениями при оценке всей парковки на 650 машиномест — наш вариант на примерно 10% дороже. Парковку мы делали с большим запасом, поэтому проблема поиска свободных мест у нас пока не стоит, но как только она наполнится на 95%, скорее всего, продолжим.
