Brevet FR3037432A1 — publié le 20161216

Système de comptage de véhicules et de guidage des usagers dans un parking La présente invention concerne un système de comptage et de guidage à la place utilisé dans les parkings ou parkings, utilisant la technologies Bus Can, également appelé Controller Area Network selon la norme de bus CAN ISO 11898-1, et proposant une amélioration de celle-ci. L'état de l'art antérieur propose de nombreuses solutions techniques et 10 technologiques de systèmes de comptage et de guidage à la place dans les parkings en ouvrage. Le fonctionnement de ces systèmes, est illustré sur les Figures 1 et 2 et ont pour objet de déterminer si une place de stationnement en ouvrage (1) est occupée ou non par un véhicule (2), et ainsi de fournir aux usagers une information du nombre et de la localisation de ces places (1) 15 disponibles ainsi que de fournir à l'exploitant du parking des données statistiques relatives au fonctionnement dudit parking. Ces systèmes sont généralement composés d'une pluralité de détecteurs de présence de véhicule (3) associés ou non à des voyants de signalisation de la présence desdits véhicule (2) et d'un réseau de communication (5) reliant cette 20 pluralité de ces détecteurs de présence de véhicule (3) afin de former un système couvrant l'entièreté du parking, ledit réseau de communication (5) étant relié à un ordinateur de supervision et de gestion (8) permettant la gestion du parking via des concentrateurs de communication (6). Ces concentrateurs de communication (6) sont ensuite reliés à des panneaux d'affichage dynamique (7) indiquant aux 25 usagers le nombre de places disponibles dans une allée du parking, une zone du parking ou à l'entrée du parking. Les systèmes décrits par l'état de l'art antérieur proposent tous l'utilisation de détecteur de présence de véhicules (3), qu'ils soient de technologie infra rouge ou de technologie ultrasonique dont le faisceau (4) est dirigé sur le 30 véhicule (2). Les systèmes décrits par l'état de l'art proposent l'utilisation d'un réseau industriel formé de bus de communication de technologie sérielle RS 422 ou RS 485 selon la norme EIA RS485. 3037432 2 Nous pouvons citer par exemple le système décrit dans le brevet US5432508 A, publié le 11 juillet 1995. Une brève description du fonctionnement des réseaux industriels de technologies sérielle RS 422 ou RS 485 est présentée ci-après, en référence à la Figure 2. Les réseaux sériels RS 422 ou RS 485 ont un fonctionnement de type «Maître-Esclave», impliquant que la communication doit être arbitrée par un seul noeud du réseau de communication (5). Cela induit un mode de communication de type polling. De fait, la méthode de récupération des données d'occupation par des véhicules (2) stationnés sur des places de stationnement (1) est réalisée par interrogations itérative de tous les détecteurs de présence de véhicules (3) composant un bus sériel de fonctionnement Maître - Esclave (5) par un contrôleur (6) dudit bus sériel Maître - Esclave, également appelé concentrateur. Le détecteur de présence de véhicules (3), ayant déterminé qu'une place de stationnement (1) s'est libérée ou devient occupée, pilote alors le changement d'état d'un panneau d'affichage dynamique (7) et transmet l'information à un ordinateur de supervision et de gestion (8). Il ressort de ce type d'architecture que de part l'utilisation des technologies de réseaux dont le fonctionnement par polling vient d'être décrit, le temps de latence entre la libération ou l'occupation d'une place et le changement d'état d'un panneau d'affichage dynamique (7) est important et peut attendre plusieurs secondes, pouvant aller jusqu'à 10 secondes si l'occupation du parking varie beaucoup lors des heures d'affluence. Ce temps de latence n'est pas acceptable tant par l'exploitant que par les usagers dans le cas d'un parking en limite de saturation et typiquement peut donner des informations erronées aux usagers dans le cas où le flot circulant de véhicules cherchant une place dans une allée, un niveau ou une zone du parking est supérieur au nombre de places réellement disponibles dans l'allée, le niveau ou la zone du parking considérée. Il ressort également que le mode communication par polling induit des implémentations de fonctionnalités hiérarchisées. Si un panneau d'affichage dynamique (7) a besoin d'une information d'un détecteur de présence de véhicules (3) qui n'est pas physiquement situés sur le bus sériel maître - esclave (5) sur lequel il est physiquement relié, cette information doit être calculée et traitée par un système ou équipement qui est parent ou racine à la fois du panneau d'affichage dynamique (7) et du détecteur de présence de véhicules (3). 3037432 3 Cela revient à favoriser la centralisation de l'intégralité des traitements sur un point racine du système qui, outre les problématiques de latences précédemment évoquées, devient alors un point faible en terme de fiabilité et de tolérance aux pannes, aussi bien pour des raisons matérielles telles que des dégagement de 5 chaleur ou la présence de de pièces d'usures ou encore la sensibilité aux arrêt logiciels non programmés et pas exemple liés à des virus et de maintenance telle que la mise à jour du système d'exploitation. Ainsi, ce type d'architecture Maître - Esclave, basé sur une architecture centralisée des informations, est peu fiable compte tenu de la quantité de dispositifs techniques et technologiques en jeu. 10 L'invention a pour objectif de proposer un dispositif plus performant permettant concomitamment de réduire le temps de latence pré-cité et d'éliminer la centralisation des traitements en les repartissant à travers les différents équipements composant le système de guidage à la place et ce en créant un système dont l'architecture est en centres d'intérêt fonctionnel. 15 Cette invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et dont les fonctionnalités sont les suivantes et illustrées par la figure 3 : - des détecteur de présence de véhicules (3) associés à des voyants de signalisation informant les usagers de l'état d'occupation des places de stationnement (1), 20 - des panneaux d'affichage dynamique (7) informant les usagers du nombre de places disponibles dans une allée, un niveau ou une zone d'un parking, les dits panneaux d'affichage dynamique (7) étant raccordés sur le même bus que les détecteur de présence de véhicules (3), - des passerelles de communication (9) également reliés sur le même bus 25 permettant de relier entre eux les différents éléments composant. Ces passerelles sont constituées d'un système micro-programmé et de composants de communication Bus Can. - un réseau de communication de type Bus Can (10) présentant une structure logique selon la norme de bus CAN ISO 11898-1. 30 L'architecture d'un bus unitaire, illustrée par la Figure 4, est constituée : - d'une pluralité de détecteur de présence de véhicules (3), dont le nombre maximal est d'environ une centaine d'unités conformément à la norme de bus CAN ISO 11898-1. 3037432 4 - d'une passerelle de communication intégrant une alimentation des détecteur de présence de véhicules (3). - de panneaux d'affichage dynamique (7). Le fonctionnement du système est autonome par bus. Ceci veut dire que les 5 changements d'état des détecteur de présence de véhicules (3) liés à l'entrée ou la sortie d'une place de stationnement (1) d'un véhicule (2) sont traités par les panneaux d'affichage dynamique (7). Cette architecture appelée « en centre d'intérêt fonctionnel », offre trois avantages essentiels : 1 - Le fonctionnement d'un bus est autonome, tel qu'illustré sur la figure 6 10 c'est à dire qu'aucun autre élément à savoir les détecteur de présence de véhicules (3) et le panneau d'affichage dynamique (7), n'est nécessaire pour qu'un changement d'état d'un détecteur de présence de véhicule (3) lié à l'entrée ou la sortie d'une place de stationnement (1) d'un véhicule (2) soit traité par le panneau d'affichage dynamique (7) relié sur le bus. 15 2 - le traitement de l'information de changement d'état, réalisé par les panneaux d'affichage dynamique (7) est de ce fait très court, ce temps de latence est de 200 mS. Afin de satisfaire aux 2 points précités, il est nécessaire qu'une amélioration du fonctionnement du réseau Bus Can soit apportée au fonctionnement du 20 réseau standard, ladite amélioration étant l'objet de l'invention et tel que cela va être décrit ci-après : Le Bus Can est un réseau industriel fonctionnant en bus de communication et ayant un fonctionnement Multi-Maître également appelé événementiel, ce qui veut dire que tout équipement, habituellement appelé noeud (11) mais également 25 appelé connexion CAN, relié sur le réseau Bus CAN peut envoyer un message lorsque le bus est inactif. La communication dudit réseau Bus Can est de type broadcast, ce qui veut dire que tous les messages transmis sont reçus dans tous les noeuds (11). Tous les noeuds (11) recevant l'information décident d'accepter ou non le message. Ceci garantit la cohérence des données puisque tous les 30 noeuds du système utilisent la même information. Le réseau Bus Can réalise une arbitration non destructive des données, c'est à dire que si ou plus de deux noeuds demandent simultanément la transmission d'un message, le protocole garantit que le message avec le plus haut niveau de priorité obtient l'accès au bus immédiatement. 3037432 5 Le fonctionnement du protocole de communication amélioré et objet de l'invention est décrit ci-après et montré sur la Figure 3, pour une installation comportant des détecteur de présence de véhicules (3) associés ou non à des voyants de signalisation de présence de véhicules et des panneaux d'affichage 5 dynamique (7) informant les usagers de la disponibilité des places de stationnement dans les allées, les niveaux ou une zone du parking. Chaque détecteur de présence de véhicules (3) et chaque panneau d'affichage dynamique (7) est relié sur un segment de bus de type Bus Can (10). Lesdits bus de type Bus Can (10) sont interconnectés entre eux par une ou plusieurs 10 passerelles de communication Bus Can (9). Ainsi qu'illustré sur les Figures 3 à 9, le détecteur de présence de véhicules (3) maintient en mémoire un certain nombre d'informations appelé variables (V), ce qui représente une base de données. Une variable (Va) est identifiée par une adresse (ADR) et une valeur (Val). L'adresse d'une variable est composé d'une 15 partie identifiant le noeud (11) appelée AN sur le bus, et une autre qui identifie l'information dans le noeud (11) appelée AF. La partie AN correspond à une localisation physique de l'information et par exemple un numéro détecteur de présence de véhicules (3) ou un numéro de place de stationnement (1) et la partie AF correspond à une identification fonctionnelle de l'information et par 20 exemple la « présence d'un véhicule » ou la « couleur d'un voyant » ou encore le « nombre de places libres » pour un panneau d'affichage dynamique (7). L'ensemble des variables (Va) du système constitue un espace mémoire partagé reparti sur les noeuds du bus du réseau de communication de type Bus Can (10). Chaque noeud (11) implémente un protocole de communication de 25 mémoire partagée lui permettant de maintenir synchronisé les valeurs des variables entre les noeuds. Chaque noeud du bus du réseau de communication de type Bus Can (10) effectue ses traitements en lisant et écrivant dans ces variables. Le principe de fonctionnement de l'espace mémoire partagé est défini 30 comme suit et illustré sur la figure 5: - Chaque variable (Va) possède 5 attributs : 1. son adresse (ADR), 2. sa valeur (Val), 3. un indicateur « valide/invalide » (INV), 3037432 6 4. un événement « Valeur synchronisé » (EVTSYNC), 5. un type (T) : local (Loc) ou distant (Dist). Le type local (Loc) indique que c'est ce noeud qui est responsable du calcul de la valeur de la variable. Le type distant (Dist) indique que le noeud demande une mise 5 à jour de la valeur via le bus de communication. - Le protocole utilise 2 types de messages comme illustré sur la figure 8: 1. un message de demande de synchronisation «MDEMSYNC ». Ce message ne comporte qu'une seule information : l'adresse (ADR) de la variable (Va). 10 2. un message de synchronisation «MSYNC ».Ce message comporte l'adresse (ADR) et la Valeur (Val) de la variable (Va). - A l'initialisation du noeud : 1. Chaque variable de type distant (Dist) est initialisé a une valeur standard, et marquée comme Invalide (INV=Vrai) 15 2. Chaque variable (Va) de type Local (LOC) est initialisé avec une valeur dépendant de l'application du noeud, et marquée comme Valide (INV=Faux) 3. Le noeud (11) envoie un message MSYNC pour toutes les variables (Va) de type Local. 20 4. le noeud (11) envoie un message DEMSYNC pour chaque variable (Va) de type Distant, et le répète périodiquement jusqu'à réception d'un message de synchronisation. 5. A la réception d'un message MSYNC, le noeud met à jour la valeur Val de la variable d'adresse ADR à jour, et bascule l'indicateur INV 25 à Faux (INV=Faux). Le noeud déclenche ensuite l'événement EVTSYNC pour permettre à l'application du noeud (11) d'être prévenue du changement d'état. 6. A chaque changement de valeur par l'application, un message de synchronisation MSYNC est envoyé sur le bus de communication 30 Bus Can (10) à destination des autres noeuds (11). 7. Si aucun message MSYNC n'est reçus pour une variable de type Distant pendant une certaine période, le noeud (11) envoie un message MDEMSYNC afin de s'assurer que le noeud (11) responsable de la variable n'a pas été déconnecté du bus de 3037432 7 communication Bus Can (10). En cas d'absence de message MSYNC en retour, la Variable (Va) est marqués comme invalide (INV=Vrai) et l'événement EVTSYNC déclenché. 5 Les contrainte fonctionnelles du support de communication est décrit ci-après : Pour que le protocole de mémoire partagée puisse fonctionner, il faut que le bus supporte les fonctions suivantes : 1. Bus Multi-Maître avec gestion des collisions : chaque noeud (11) doit 10 pouvoir initier une communication, et les collisions de messages doivent être signalées, 2. Les messages doivent être diffusés à tout les noeuds (11) avec un contrôle d'intégrité, 3. Si un message n'est pas reçus correctement par au moins un noeud (11) 15 actif du réseau : 1. l'émetteur doit en être averti, 2. tous les noeuds (11) ayant reçus le message correctement doivent l'ignorer, 3. L'émetteur doit réémettre le message. 20 Le bus CAN objet de l'amélioration implémente de manière native à la fois ces contraintes ainsi que les 2 messages MSYNC et DEMSYNC. La résolution des contraintes du support de communication en cas d'interconnexions de réseaux bus Can via les passerelles de communication Bus Can (9) est décrite de la manière suivante : 25 Une passerelle de communication Bus Can (9) recevant un message sur un segment d'un bus Can (10) et le réémettant sur un second segment ne permet pas de répondre aux contraintes nécessaire au protocole de mémoire partagée. Le protocole bus CAN est en effet un protocole de niveau Liaison OSI (niveau 2). Pour pallier ce problème, la passerelle va jouer le rôle de mémoire 30 cache entre les segments. Pour cela, la passerelle implémente une instance du protocole de mémoire partagé pour chaque segment et utilise les événements EVTSYNC des variables pour mettre à jours les variables de même adresse que les autres instances. 3037432 8 L'utilisation de l'espace mémoire réparti par les applications des noeuds est défini comme suit : Au niveau de l'application, chaque variable peut être utilisés de 2 façons : 1. Utilisation comme une information en lecture/écriture simple, 5 2. Utilisation en émulation de canal de communication série. Il existe deux traitements possibles, l'utilisation en tant qu'information simple et l'utilisation en tant que canal de communication série : A. Utilisation en tant qu'information simple tel que montré sur la Figure 8: Par exemple, pour un panneau d'affichage dynamique (7) appelé par 10 convention Y1 : 1. A l'initialisation, le panneau d'affichage dynamique (7) nommé Y1 détermine grâce à sa base de données de configuration locale les variables (Va) qui lui sont nécessaires. Par exemple, la valeur à afficher peut être la somme de la variable « Place Libre » de l'afficheur d'affichage 15 dynamique (7) Y2 et de 5 détecteur de présence de véhicules (3) appelés par convention X1 à X5. Le panneau d'affichage dynamique (7) Y1 possède dans sa base de données les parties AN des adresses des panneau d'affichage dynamique (7) et des détecteur de présence de véhicules (3). Le panneau d'affichage dynamique (7) a besoin de 20 connaître l'information fonctionnelle « Place Libre » de chacun des détecteur de présence de véhicules (3) et des panneaux d'affichage dynamique (5) de sa liste. Cette information est définie par une valeur AF. Le panneau d'affichage dynamique (7) Y1 déduit les adresses des variables de type distant (Dist) qui lui sont nécessaires en concaténant les 25 parties AN et AF en une adresse de variable, puis déclare celles-ci au processus de gestion de la mémoire partagée (MemP). 2. A chaque déclenchement d'un événement EVTSYNC d'une des variables de type Distant (Dist), le panneau d'affichage dynamique (7) Y1 recalcule le nombre de place libre en fonction des valeurs V et des indicateurs de 30 validité INV des variables (Va), met à jour la variable Locale « Place Libre » dans le processus de gestion de mémoire partagé, et affiche la nouvelle valeur sur l'afficheur. Ce fonctionnement permet de créer des panneaux d'affichage dynamique (7) calculant eux même les valeur à afficher, sans connaître la 3 0 3 74 3 2 9 structure physique du réseaux, ni sa composition (type de détecteur de présence de véhicules (3), version du firmware...), mais uniquement des informations fonctionnelles telle que le numéro de place ou le type d'information). L'architecture minimale représenté sur la Figure 6 correspond alors à une 5 pluralité de capteurs (3) et un ou plusieurs panneaux d'affichage (7), ces dits équipements étant reliés ensemble sur le bus de communication (10) ce qui permet d'obtenir un système autonome. L'implémentation d'un système de mémoire répartie, associé au bus CAN et de cache-mémoire au niveaux des passerelles de communication Bus 10 Can (9), permet un temps de réaction rapide. La mise à jour par un capteur X de tout panneau d'affichage dynamique (7) situé sur le même segment est effectué en un message. Pour les panneaux d'affichage dynamique (7) situés sur un segment reliés par n passerelles de communication Bus Can (9) a celui du détecteur de présence de véhicules (3), la mise à jour est effectué en n+1 15 message. Le temps typique de transmission d'un message CAN de 8 bytes à 125Kbs est approximativement de 1ms. Ce principe peux s'appliquer à tous systèmes automatisés, tels que les feux de signalisation, les commandes de barrière ou les horodateurs. B. Utilisation en tant que canal de communication série. 20 Il est possible d'utiliser une variable (Va) comme canal de communication de type virtual Half-Duplex. En se basant sur le bus Can, chaque valeur peut être constituée de 0 a 8 octets. Il est donc possible de sérialiser un message de n octets en modifiant successivement les valeurs d'une variable (Va), chaque nouvelle valeur étant constitué des caractères successif du message. Ce 25 mécanisme peut être utilisé typiquement pour transmettre des firmwares ou des tables de paramètres à des noeud, ou encore, pour déporter ou délocaliser des port série RS232 ou RS485 d'un noeud a un autre. Les caractères de ces port de communication « physique » transitent alors entre les noeud via ce mécanisme de canal virtuel. 30 REVENDICATIONS1. Système de comptage et de guidage à la place des usagers dans un parking caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pluralité de détecteurs de présence de véhicules (3) associés ou non à des voyants de signalisation, détectant la présence de véhicules (2) garés sur un emplacement de stationnement (1), reliés à des panneaux d'affichage dynamique (7) via un réseau de communication de type Bus Can présentant une structure logique Multi-Maître également appelée événementiel selon la norme de bus CAN ISO 11898-1, amélioré et caractérisé en ce que son fonctionnement utilise une mémoire partagée entre les différents éléments composant le bus de communication, ce qui permet un fonctionnement logique en centre d'intérêt fonctionnel duquel découle un fonctionnement autonome par bus, c'est à dire que seul les détecteurs de présence de véhicules (3) et un panneau d'affichage dynamique (7), ne sont nécessaires pour qu'un changement d'état d'un détecteur de présence de véhicule (3) lié à l'entrée ou la sortie d'une place de stationnement (1) d'un véhicule (2) soit traité par le panneau d'affichage dynamique (7). 2. Système de comptage et de guidage à la place des usagers dans un parking selon la revendication 1 caractérisé en ce les panneaux d'affichage dynamique (7) ayant une mémoire partagée avec les autres éléments du bus à savoir les détecteurs de présence de véhicules (2) crée base de données permettant de stocker et traiter les informations de présence de véhicules (2) en provenance des détecteur de présence de véhicule (3). 3. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un parking selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 qui permet de réduire le temps de latence entre la détection d'un mouvement d'un véhicule (2) entrant ou sortant d'une place de stationnement (2) et le changement d'état sur le panneau d'affichage dynamique (7) correspondant à l'allée, le niveau ou la zone considérée du parking est inférieur ou égal à 200 mS. 3037432 11 4. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un parking selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'amélioration du réseau Bus Can consiste en ce que le détecteur de 5 présence de véhicules (3) maintient en mémoire un certain nombre d'informations appelé variables (Va), chaque variable (Va) étant identifiée par une adresse et une valeur et que l'ensemble des variables (Va) du système constitue un espace mémoire reparti sur les noeuds du bus du réseau de communication de type Bus Can (10). Chaque noeud 10 implémente un protocole de communication de mémoire partagée lui permettant de maintenir synchronisé les valeurs des variables entre les noeuds. Chaque noeud du bus du réseau de communication de type Bus Can (10) effectue ses traitements en lisant et écrivant dans ces variables (Va). 15 5. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un parking selon les revendications 1, 2, et 4 caractérisé en ce que le principe de fonctionnement de l'espace mémoire reparti est défini comme suit, chaque variable (Va) possédant 5 attributs : 1. son adresse (ADR), 20 2. sa valeur (Val), 3. un indicateur « valide/invalide » (INV), 4. un événement « Valeur synchronisé » (EVTSYNC), 5. un type : local (Loc) ou distant (Dist). 6. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un 25 parking selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5 caractérisé en ce que le protocole amélioré utilise 2 types de messages : 1. un message de demande de synchronisation appelé «MDEMSYNC ». Ce message ne comporte qu'une seule information : l'adresse (ADR) de la variable (Va). 30 2. un message de synchronisation appelé «MSYNC ». Ce message comporte l'adresse (ADR) et la Valeur (Val) de la variable (Va). Et qu'à l'initialisation du noeud : 3037432 12 3. Chaque variable de type distant (Dist) est initialisé a une valeur standard, et marquée comme Invalide (INV=Vrai) 4. Chaque variables (Va) de type Local est initialisé avec une valeur dépendant de l'application du noeud, et marquée comme 5 Valide (INV=Faux) 5. Le noeud envoie un message MSYNC pour toutes les variables (Va) de type Local. 6. le noeud envoie un message DEMSYNC pour chaque variable (Va) de type Distant, et le répète périodiquement jusqu'à 10 réception d'un message de synchronisation. 7. A la réception d'un message MSYNC, le noeud met à jour la valeur Val de la variable d'adresse ADR à jour, et bascule l'indicateur INV à Faux (INV=Faux). Le noeud déclenche ensuite l'événement EVTSYNC pour permettre à l'application du noeud 15 d'être prévenue du changement d'état. 8. A chaque changement de valeur par l'application, un message de synchronisation MSYNC est envoyé sur le bus de communication Bus Can (10) à destination des autres noeuds. 7. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un 20 parking selon la revendication 6 caractérisé en ce que si aucun message MSYNC n'est reçus pour une variable de type Distant pendant une certaine période, le noeud envoi un message MDEMSYNC afin de s'assurer que le noeud responsable de la variable n'a pas été déconnecté du bus de communication Bus Can (10). En cas d'absence de message 25 MSYNC en retour, la variable est marqué comme invalide (INV=Vrai) et l'événement EVTSYNC déclenché. 8. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un parking selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le bus objet de l'amélioration utilise un protocole Multi-Maître ou 30 événementiel avec une mémoire partagée. 9. Système de comptage et le guidage à la place des usagers dans un parking selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la passerelle de communication (9) implémente une instance du protocole de mémoire partagée pour chaque segment de bus et utilise les 3037432 13 événements EVTSYNC des variables pour mettre à jours les variables de même adresse que les autres instances.