Технічні науки

УДК 004

Куц Михайло Сергійович

 студент

Національного технічного університету України

«Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Куц Михаил Сергеевич

студент

Национального технического университета Украины

«Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»

Kuts Mykhailo

Student of the

National Technical University of Ukraine

“Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”

ОПТИМАЛЬНЕ РОЗМІЩЕННЯ ДАТЧИКІВ ДЛЯ СИСТЕМИ  РОЗУМНОЇ ПАРКОВКИ

ОПТИМАЛЬНОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ ДАТЧИКОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ УМНОЙ ПАРКОВКИ

OPTIMAL POSITIONING OF SENSORS FOR SMART PARKING SYSTEM

 Анотація. Розглянуто алгоритм оптимального розміщення датчиків для системи розумної парковки.

Ключові слова: система розумної парковки, сенсор, передавач, комутатор.

 Аннотация. Рассмотрен алгоритм оптимального размещения датчиков для системы умной парковки.

Ключевые слова: система умной парковки, датчик, передатчик, коммутатор.

Summary. The optimal positioning of sensors for smart parking system is considered.

Key words: smart parking system, sensor, transmitter, switch.

Оптимальне розміщення комутаторів у системі розумної парковки може вплинути не тільки на технічну спроможність системи з точки зору ефективного збору даних та своєчасної доставки до серверу, а й економічну вигоду, виражену в кількості датчиків, які необхідні для моніторингу стоянки, оскільки це відображає фінансові витрати на розгортання. Як правило, формулювання оптимального розміщення вузла в мережах полягає у визначенні позиції вузлів, яка мінімізує / максимізує попередньо визначену функцію вигоди за умови набору специфікацій та / або обмежень для певної зони розгортання, що підлягає охопленню. Оптимальне розміщення вузла широко застосовується як для розташування базової станції (БС) у стільникових мережах, так і для розташування датчиків у мережах бездротових сенсорів. На Рисунку 1 зображено схему інтелектуальної системи паркування.

Рис. 1

Оптимальне розміщення пов’язаних пристроїв – це проблема інженерії в мережі, яка може бути вирішена за допомогою лінійної формули, запропонованої в цьому документі. Покрита площа (парковка) представлена як квадрат L x L клітин. Ми припускаємо, що будь-яка клітина повністю або частково не покрита, тобто часткове покриття комірки не допускається. Кожен датчик охоплює всі комірки, що потрапляють в діапазон чутливості і спілкується з усіма іншими датчиками, розташованими в межах діапазону зв’язку. Тривалість життя залежить від відстані між вузлами датчиків і між датчиками та комутатором: чим менше відстань, тим довше тривалість життя і навпаки. Ми також припускаємо, що сенсорна мережа підключена, тобто кожен датчик повинен перебувати в межах діапазону зв’язку іншого датчика, а комутатор повинен перебувати в діапазоні зв’язку щонайменше з одним датчиком. Відстань між двома об’єктами обчислюється як евклідова відстань.

Формулювання моделі вимагає наступного визначення координат кожної комірки. Нехай N = LxL – кількість доступних клітин. Координати xc (i) та yc (i) i-ї клітини, i = 1; :::; N:

Отже, евклідова відстань між кожною можливій клітиною:

Рішення змінних

Об’єктивна функція

Спираючись на вищезазначені позначення та визначення, цільова функція може бути виражена як сума покритих комірок мінус загальна відстань між усіма датчиками і комутаторами:

Обмеження:

Набір обмежень для моделі такий:

(6)

 (7)

  (8)

(9)

 (10)

(11)

 (12)

 (13)

(14)

 (15)

 (16)

Обмеження (6) та (7) гарантують, що всі доступні датчики та комутатор розташовані в зоні розгляду. Обмеження (8) накладає на те, що в кожній клітині може розміщуватися не більше одного датчика або комутатора. Покриття осередку здійснюється за допомогою обмежень (9) та (10). Фактично, якщо в клітині i є датчик, то всі клітини на допустимій відстані (обмеження 9). З іншого боку, якщо клітина покрита, то там повинен існувати датчик на відстані покриття (обмеження (10)). Наступні обмеження складають мережу. Зокрема, якщо датчик або комутатор є в комірці i, у допустимій дальності (обмеження (11)) повинен бути датчик. Обмеження (12) – (14) реалізують функцію AND, яка в тому випадку, якщо відстань нижча або рівна допустимій, встановлює зв’язок (тобто zi j = 1) тоді і тільки тоді, коли є датчик або комутатор в j. Модель зони покриття зображена на Рисунку 2.

Рис. 2

Отже, ми розглянули алгоритм для оптимізації розміщення сенсорів в системі розумної парковки, описали обмеження та умови що необхідні для  даної задачі. 

Література

1. Radio-frequency identification – Режим доступу: https://en.wikipedia.org/wiki/Radio-frequency_identification/  – Дата доступа: 01.05.2018.
2. Smart Parking System – Режим доступу:
   https://www.gsma.com/iot/smart–cities/smart–parking/ – Дата доступа: 15.03.2018.