Une image bien construite

A interface gr´afica desenvolvida para o sistema de sinaliza¸c˜ao rodovi´aria baseia-se no controlo das ruas com recurso `a Google Maps API que permite entre outras funcionalidades apresentar pontos ou linhas, selecionar esses mesmos elementos e permitindo atuar sobre eles.

Um exemplo da interface pode ser encontrado na Figura4.10em que ´e demonstrada a possibilidade de inverter o sentido do transito clicando na respetiva via. Para al´em dessa funcionalidade ´e poss´ıvel proceder `a fixa¸c˜ao de um limite de velocidade ou emitir um aviso de v´arias naturezas como perigo ou informa¸c˜ao. Cada vez que ´e efetuada uma altera¸c˜ao ´e gerado um alerta que por sua vez, dependendo da sua natureza, gerar´a um evento nos dispositivos terminais do sistema de sinaliza¸c˜ao. O servi¸co respons´avel pelo tratamento dos eventos ir´a gerar uma mensagem a apresentar nos dispositivos terminais.

Figura 4.10 – Interface gr´afica com exemplo de uma rua com invers˜ao de sentido de circula¸c˜ao.

68 CAP´ITULO 4. IMPLEMENTAC¸ ˜AO

O CCO, como local central de processamento dos sistemas como um todo ´e tamb´em aqui respons´avel pela gest˜ao do sistema de sinaliza¸c˜ao de estacionamentos, recebendo a informa¸c˜ao dos sensores de estacionamento e do sistema de dete¸c˜ao de viaturas e notificando os respetivos NII que ir˜ao atuar sobre os dispositivos terminais, os sinalizadores LED. Na interface gr´afica ´e poss´ıvel visualizar o estado do estacionamento e inclusivamente efetuar a¸c˜oes sobre estes como alterar o tipo de lugar. A figura4.11 permite observar o aspeto da interface gr´afica associada `a gest˜ao dos estacionamentos, pode ser observado um lugar a vermelho (ocupado) e os restantes a verde (livres).

Figura 4.11 – Interface gr´afica com exemplo de alguns estacionamentos monitorizados na UTAD.

4.2.2

Dispositivos de Comunica¸c˜ao e Controlo

Apesar deste sistema englobar sinaliza¸c˜ao rodovi´aria e sinaliza¸c˜ao e de estacionamentos foram at´e `a data da escrita da disserta¸c˜ao implementados apenas os prot´otipos dos dispositivos sinalizadores de estacionamento e as comunica¸c˜oes destes com os restantes elementos do sistema atrav´es de dispositivos de comunica¸c˜ao criados para este efeito.

4.2. SISTEMA DE SINALIZAC¸ ˜AO RODOVI ´ARIA 69

de 3 blocos, tal como os dispositivos terminais do sistema de controlo de IP, com a exce¸c˜ao de estes poderem comunicar ou por CAN ou por IEEE 802.15.4, dependendo da possibilidade de liga¸c˜ao por cabo ao NII.

Os dispositivos sinalizadores de estacionamento implementados neste sistema s˜ao baseados na tecnologia LED para identificar o estado dos lugares, pela sua cor. Para tal foi desenvolvido um dispositivo de controlo capaz de gerar m´ultiplas cores atrav´es de um ´unico LED RGBW 1_{. Os LEDs utilizados os LED RGBW de alto}

brilho LE RTDUW S2W da OSRAM e os LED RGBW CREE mCe4CT-a2-0000 , ambos usados para ilumina¸c˜ao c´enica e arquitetural.

O controlo da cor do LED ´e feito atrav´es da convers˜ao da mensagem recebida do NII, uma frame de 8 bytes de dados, onde cada campo representa o valor do duty cicle do pulso PWM gerado. Tal como acontece para o Sistema de Controlo de Ilumina¸c˜ao P´ublica, o sinal PWM gerado ´e obtido atrav´es do controlador PIC onde um conjunto de rotinas no seu firmware gera 8 canais distintos de PWM. As rotinas para gerar as cores s˜ao muito idˆenticas as rotinas do firmware implementado no controlador do SCIP, com as diferen¸cas de que neste caso as comunica¸c˜oes se d˜ao por CAN, mudando o processo de aquisi¸c˜ao de mensagens, alem de que cada canal de sa´ıda de PWM corresponde aqui a uma cor.

Cada dispositivo de comunica¸c˜ao e controlo gerar´a 8 canais com sa´ıdas PWM que ir˜ao ligar a dois m´odulos de controlo de potˆencia e cada um deles controlar´a um LED RGBW como mostra a figura 4.12. O m´odulo de controlo de potˆencia recorre ao circuito integrado LM3407, que funciona como uma fonte de corrente constante, pode fornecer uma gama de correntes no m´aximo at´e 350mA e opera a frequˆencias at´e 1MHz. Este driver suporta tens˜oes at´e 30V , permitindo a liga¸c˜ao de v´arios LED em s´erie, detetando ainda flutua¸c˜oes na tens˜ao de sa´ıda, provocada pelo desligar ou avaria de um dos LED da s´erie, evitando defeitos no circuito. Este driver permite ainda colocar o circuito em modo de baixo consumo, desligando o circuito interno e externo, atrav´es do pino de Enable.

1

O LED do tipo RGBW ´e um dispositivo constitu´ıdo por 4 elementos produzindo cada um deles uma cor b´asica: verde, vermelho e azul, e ainda gerar o branco diretamente a partir de um ´

70 CAP´ITULO 4. IMPLEMENTAC¸ ˜AO

Figura 4.12 – Diagrama de blocos do dispositivo terminal do SSR.

A figura 4.12 representa o m´odulo de controlo do dispositivo terminal do SSR. Por sua vez a figura4.14 mostra a implementa¸c˜ao do m´odulo de potˆencia do dispositivo terminal do SSR. Na figura ´e mostrado o driver do LED RGBW com recurso a 4 LM3407 e respetivo circuito.

4.2. SISTEMA DE SINALIZAC¸ ˜AO RODOVI ´ARIA 71

72 CAP´ITULO 4. IMPLEMENTAC¸ ˜AO

5

_{Testes e Resultados}

Nesta sec¸c˜ao ser˜ao apresentados os resultados obtidos ao longo da implementa¸c˜ao dos prot´otipos do hardware e software desenvolvidos. Ser´a ainda avaliado o impacto econ´omico da implementa¸c˜ao do trabalho desenvolvido.

5.1

SCIP: Ensaio do sistema

Para testar o SCIP foi configurado um sistema embebido a operar como NII, neste caso o Raspberry Pi, para comunicar por IEEE 802.15.4, onde um processo chamava periodicamente a fun¸c˜ao que verifica na base de dados local o estado das lumin´arias a controlar por aquele NII. Foi usada uma lumin´aria LED de 16W da Schr´eder com 2 configura¸c˜oes diferentes quanto ao controlo da potˆencia: controlo da lumin´aria com recurso a rel´e, e, controlo com recurso a um trans´ıstor.

Na primeira configura¸c˜ao o dispositivo terminal recebe uma mensagem do NII e que por sua vez atua no rel´e ligando ou desligando a lumin´aria. O disparo do rel´e foi efetuado atrav´es da satura¸c˜ao de um trans´ıstor de baixa potˆencia, um 2N222 ligado `a entrada do rel´e mostra a figura 5.1.

74 CAP´ITULO 5. TESTES E RESULTADOS

Figura 5.1 – Esquema do circuito implementado no controlo por rel´e.

Nesta configura¸c˜ao foram testados consecutivas mudan¸cas do estado da lumin´aria obtendo cerca de 95% de respostas corretas do sistema, o que pode ser perfeitamente ultrapassado com redundˆancia de mensagens e verifica¸c˜ao de erros.

As falhas de comunica¸c˜ao foram detetadas com recurso a um LED que sinalizava a rece¸c˜ao de mensagens. Todas as mensagens sinalizadas pelo LED resultaram numa atua¸c˜ao eficaz da lumin´aria. Ap´os efetuadas altera¸c˜oes da rede 802.15.4, nomeadamente a altera¸c˜ao do canal de comunica¸c˜oes, foram alcan¸cados resultados pr´oximos do 100% de efic´acia.

Na segunda configura¸c˜ao foi mantida a maior parte do circuito com a exce¸c˜ao do rel´e que foi substitu´ıdo por um trans´ıstor de potˆencia. Ao empregar um trans´ıstor em detrimento do rel´e acrescentou-se ao sistema a capacidade n˜ao s´o de controlar o estado da lumin´aria (ON/OFF) mas tamb´em de regular a sua potˆencia luminosa atrav´es da varia¸c˜ao do pulso PWM.

O trans´ıstor usado foi o TIP120, com um dissipador de alum´ınio e em configura¸c˜ao emissor-comum. Este trans´ıstor suporta tens˜oes at´e 60V e correntes DC at´e 5A conjugado com uma dissipa¸c˜ao t´ermica de at´e 65W quando usado com dissipador apropriado (Fairchild,2008). A lumin´aria debita `a sua sa´ıda cerca de 16W , alimentada

5.1. SCIP: ENSAIO DO SISTEMA 75

Figura 5.2 – Lumin´aria usada nos testes ao sistema.

a uma tens˜ao pr´oxima de 24V e uma corrente de 700mA. O trans´ıstor usado apresentou bons resultados na comuta¸c˜ao e O circuito usado nesta configura¸c˜ao foi o representado na figura 4.7.

Foi ainda testada a aquisi¸c˜ao de mensagens pelo sensores de luminosidade e presen¸ca, o primeiro ligado `a ADC do PIC e o segundo ligado como entrada digital.

Ap´os a montagem dos sensores foi verificado que o sensor de presen¸ca tinha uma resposta com um atraso de cerca de 1 segundos, mantendo ap´os a dete¸c˜ao de presen¸ca, um sinal de sa´ıda ativa (”1”l´ogico) durante intervalos de tempo superiores a 8 segundos devendo garantir que este intervalo seja respeitado pelo sistema. Deste modo ser´a garantida a correta dete¸c˜ao de pe˜oes, n˜ao considerando como novas aquisi¸c˜oes durante um intervalo de tempo superior a 8 segundos ap´os a dete¸c˜ao anterior.

Para efeitos de teste criou-se uma p´agina web onde um comando JSP consultava a base de dados do registo de dete¸c˜oes e as apresentava no ecr˜a, incluindo o dia, hora,

76 CAP´ITULO 5. TESTES E RESULTADOS

minutos e segundos, o que permitir´a futuramente recolher dados estat´ısticos quanto `a afluˆencia das vias em que se insere o SCIP.

Foram ainda testados a resposta da lumin´aria em fun¸c˜ao da resposta ao sensor de presen¸ca, aumentando a luminosidade em fun¸c˜ao da resposta do sensor. Estes testes tiveram resultados positivos, mantendo-se em normal funcionamento durante um per´ıodo de testes de cerca de uma semana.

O sensor de luminosidade usa um LDR (Light Dependent Resistor ) de modo que o valor lido pela ADC do microcontrolador deve ser convertido para as unidades desejadas com recurso a c´alculos baseados numa aproxima¸c˜ao `a curva de resposta do LDR.

Foram efetuados testes ao LDR tendo como base a luz exterior e os n´ıveis aceit´aveis de luminosidade, obtendo resultados positivos embora ainda sem recurso ao ajuste da curva do sensor usando um sensor comercial calibrado.

Figura 5.3 – Detetor de presen¸ca PIR usado.

Os testes foram realizados em laborat´orio, onde o NII estava ligado `a mesma LAN que o computador que apresentou a interface gr´afica. A comunica¸c˜ao entre ambos foi efetuada com recurso a dois dispositivos XBee em modo API e distavam entre si cerca de 7 metros.