Trànsit intel·ligent: 9 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Resum

Smart Traffic és una solució IoT basada en un controlador amb un sensor de senyal bluetooth que canvia la sincronització dels semàfors després d’identificar el senyal emès per un vehicle prioritari (militar, bombers o ambulància), que permet que el vehicle es mogui ràpidament.

Sumário

O Smart Traffic (Tráfego Inteligente) consisteix en una solució IoT basada en un controlador amb sensor de sinal bluetooth que após identificar o assenyalar emès per un article amb prioritat (militar, bombers o ambulància), alterar a temporitzar dos semàforos possibilitat o deslocament ràpid veículo.

Descripció

En aquest projecte, cada article amb prioritat de deslocament serà equipat amb un dispositiu Bluetooth Low Energy (BLE), com amb Beacon Bluetooth o amb un dispositiu Android amb suport a BLE. En aquest projecte implementem un aplicatiu en Android que deverá equipar as viaturas, possibilitando que o condutor ative o modo emergência indicando a una necesidad de preferencia no deslocamento.

Com a controlador s'utilitza una placa DragonBoard 410C amb Windows IoT o, opcionalment, una placa Raspberry Pi 3. El projecte ha estat testat amb dues opcions. Ambas possuem rádio Bluetooth i portas GPIO que possibilitam ligar os semáforos, representados en este proyecto por Leds coloridos. A placa controladora is responsável, então, by captar o sinal Bluetooth emitido pela viatura em emergência and alterar a temporização do semáforo.

Desenvolvedors

• Arthur Mourão: [email protected]
• Fernanda Montanari - [email protected]
• Henrique Nascimento - [email protected]
• Pedro Horita - [email protected]
• Renato Martins [email protected]

Pas 1: Visão Geral

O cenário definido para este proyecto trata-se de uma via A de ma única que és cortada per altres dues vies, B e C, també de ma única, conforme imagem acima. Quan uma viatura se desloca em emergencia pela via A, o tráfego precisa ser liberado nesta via, fechando os semáforos para as vias B e C até que a viatura va finalitzar el seu deslocament per A.

Pas 2: Diagrama De Blocs

Components

• Placa DragonBoard 410C (ou Raspberry PI 3) executant Windows IoT
• 4 vermells de Leds
• 4 verds de Led
• 8 Resistors de 1000 Ohm
• Dispositiu Android versió 6.1 amb bluetooth 4.0
• Protoboard i fios per facilitar el muntatge

Pas 3: Funcionament Detall

El projecte està constituït bàsicament per Android Aplicatiu, per UWP Aplicatiu (que s’executa a DragonBoard, o Raspberry) i és una lliga física del semàfor (Leds).

Aplicatiu UWP

O aplicativo UWP contém a lógica dos semáforos, ao ser iniciado, uma thread irá controlar a temporização do semáforo in their modo padrão of operação. Aquest mateix aplicatiu és responsable de receber o sinal bluetooth enviado per a dispositius Android que deverà equipar els vehicles d’emergència. O Evento, ao detectar um determinado sinal de bluetooth emitido pelo aplicativo, cancela o modo de operación normal e dispara uma nova thread com a temporització adequada per atendre el veïcul d'emergència. Els Leds són controlats per les portes GPIO de la placa, que són utilitzats als següents pins:

• DragonBoard:

  • GPIO 36; // Verd
  • GPIO 13; // Vermell
  • GPIO 115; // Vermell
  • GPIO 25; // Verd
  • GPIO 35; // Verd
  • GPIO 28; // Vermell
  • GPIO 25; // Vermell
  • GPIO 34; // Verd

• Raspberry PI 3:

  • GPIO 27; // Verd
  • GPIO 21; // Vermell
  • GPIO 20; // Vermell
  • GPIO 18; // Verd
  • GPIO 17; // Verd
  • GPIO 26; // Vermell
  • GPIO 19; // Vermell
  • GPIO 22; // Verd

A leitura do sinal Bluetooth es fa servir amb una biblioteca nativa de Windows UWP Windows. Devices. Bluetooth. Advertisement, que és responsable de rebre i tractar la publicitat de dispositius Bluetooth Low Energy (BLE). Utilitzant aquesta especificació Bluetooth no és necessari per aparells (funcionament conforme Beacons).

Quan o sinal Bluetooth és detectat, com a referents verds a través de "A" piscam 3 vegades i são mantidas acesas. Depois de um tempo pré-determinado, caso o sinal Bluetooth continue sendo detectado, serà possible ver as lâmpadas verdes da via "A" piscarem 3 vezes novamente e manterem-se acesas, indicando que o veículo em emergencia ainda no conseguiu passar pel via que per això, o mode d'operació especial serà mantingut per més un temps.

Quan detectem um sinal Bluetooth, conhecemos, dentre outros detalhes, a intensidade daquele sinal. Com això, definits uma intensidade mínima que faz com que o mode d'operació especial seja accionat. Aquesta intensitat esta relacionada, dentre altres fatores d’interferència, com a distància entre o emissor e o receptor do sinal.

Trata-se de um aplicative foreground, as uma interface that mostra um log com os emissores Bluetooth que estão próximos e se o semáforo está operando um modo normal o especial.

Aplicatiu Android

L’aplicatiu Android és responsable per emetre o assenyalar Bluetooth, quan s’indica que el pèl usuari que o veïcul és aquest mode emergent. Per utilitzar una biblioteca AltBeacon (vide referências), funcionant com un beacon Bluetooth. O aplicativo é simples, presentando um botão principal, que quan accionat inicia o broadcast Bluetooth e ao ser acionado novamente encerra a propagação de sinal, e uma configuração que permet escollir a freqüència d'emissió de sinal (poucas o muitas emissões per segon).

Quan um sinal emitido por este aplicativo es detectado pela placa, o modo de operación especial para atender al veículo equipado con este aplicativo debe ser iniciado.

Pas 4: Aplicatiu Android

Teles d'operació d'aplicatiu Android.

Pas 5: Aplicatiu IoT de Windows

Teles de Monitorització d'aplicatiu UWP.

Pas 6: Montagem E Execució

Per muntar i executar o projectar, tenim 3 etapes a serem seguides. El primer pas es realitza a la lliga física dos Leds nas portas GPIO da placa escolhida (Raspberry ou DragonBoard), seguint o diagrama disponible i observant un nombre de portes GPIO indicades sense passos anteriors.

Após a montagem física, i assumint que una placa ja estigui executant-se en Windows 10 IoT Core (Instal·lació de Windows IoT), és necessari fer un desplegament de l’aplicatiu UWP sense maquinari. O Codi font està disponible a GitHub i l'enllaç es pot trobar en aquest document. Femos un desplegament directe de Visual Studio 2017, que va ser utilitzat per al desenvolupament del projecte. Uma vez que o aplicative já tiver instalado na placa, possível gerenciá-lo (iniciar, parar, excluir) através del Windows Device Portal.

És important verificar que el Bluetooth estigui activat a la placa per al funcionament del projecte. Aquesta ativação pot ser verificada per Windows Device Portal, en Conectividade -> Bluetooth. Não é necessário parear nenhum device, ele apenas precisa estar ligado.

Conforme dit, o aplicatiu és del tipus Foreground, possuindo una interfície de monitoratge, que permet visualitzar els vehicles d’emergència pròxims i l’estat del semàfor. Apesar de não ser necessário, para visualizar esta tela puede-ligar a placa a uma tela através da porta HDMI o usar o Windows IoT Remote Client.

Tendo fet a lliga dos Leds e o aplicative UWP estando em execução no Windows IoT o semáforo já will funcionado e serà possible visualizar a alternância das luzes em modo normal. En aquest punt o aplicatiu ja estarà esperant o en senyal Bluetooth es poden emetre pel·lícules de viatges amb aplicacions Android.

Finalment, serà necessari realitzar una instal·lació d'aplicatiu Android, amb un codi font també disponible per a aquest GitHub amb un enllaç en aquest document, essent necessari que el dispositiu Android estigui equipat amb la versió 4.0 de Bluetooth. Em nossos testes utilizamos Android 7.0. L'aplicatiu s'ha desenvolupat sense Android Studio 2.3 i té com a requisit previ a la utilització de Bluetooth, que ha d'estar actiu sense aparell. O deploy pot ser fet directament através d'Android Studio o gestionar o apk per ser distribuït.

O aplicativo presenta a botão principal que ativa e desativa a emissão de sinal Bluetooth, indicant que es veu aquest article o no em va emetre. Les configuracions aplicables són possibles per alterar la freqüència d’emissió del senyal, ja que aquestes fica em manera emès.

Quan a emissão é iniciada e detectada pelo aplicativo UWP, é possible visualizar que duas das luzes verdes piscam 3 vezes, indicando que o modo de operación especial fue iniciado. O semáforo só irá voltar ao funcionamento normal se no estiver detectando mais nenhum sinal bluetooth das viaturas.

Pas 7: Codi Fonte

Windows IoT

El codi font del desenvolupament aplicatiu de Windows IoT per a l'execució de DragonBoard 410C o de Raspberry Pi 3 està disponible al següent endereç:

github.com/pedrohorita/SmartTraffic-IoT-AS…

Android

O codi font d'aplicatiu desenvolupat per Android per activar o manera d'emergència amb veïns com prioritat enviant o sinal Bluetooth està disponible al següent endereç:

github.com/arthur-mourao/SmartTrafficTrans…

Pas 8: demostració de vídeo

Na demostració foram utilizados Smartphones com o Aplicative Android que simula veicles with prioridade trafegando na via, enquanto o controlador detecta a aproximação do veículo.

A detecção do veículo com prioridade is indicada através do flash do sinal verde.

Após a detecção, o controlador altera a temporização dos semáforos para dar passagem para o veículo com prioridad.

No example em questão, simulamos uma ambulância com paciente se deslocando per um hospital.

Pas 9: Referències bibliogràfiques

• https://www.bluetooth.com/develop-with-bluetooth/d…
• https://blog.bluetooth.com/proximity-and-rssi
• https://developer.radiusnetworks.com/2014/12/04/fun…
• https://github.com/andijakl/universal-beacon