Sistema de Despacho de Ordem de Serviço via Palm Top e Rádio VHF

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1 21 a 25 de Agosto de 2006 Belo Horizonte - MG Sistema de Despacho de Ordem de Serviço via Palm Top e Rádio VHF Eng. Sérgio M. Fraulob Eng. José Leonildo Favali Eng. Rosana S. P. Barbosa ENERSUL ENERSUL ENERSUL sfraulob@enersul.com.br leonildo@enersul.com.br rosanabarbosa@notes.escelsa.com.br Eng. José W. Scucuglia deco98@terra.com.br Waldemar Maldonado walml2002@yahoo.com.br Eng. Lauro C. Cruz Jr. laurocruz@engineer.com Eng. Antonio Marcos Reis antoniomarcosreis@hotmail.com RESUMO O presente trabalho tem como objetivo apresentar um sistema automático e inteligente de gerenciamento e supervisão de Despacho Móvel de Ordens de Serviços (OS) utilizando rádio VHF (Very High Frequency). O sistema proposto possui baixas taxas de transmissão (2400 bps) em função da largura de banda disponível (~3kHz) e do baixo nível de relação Sinal/Ruído (Signal/Noise). Devido ao fato de se tratar de um sistema de comunicação móvel, com coordenadas geográficas variando no decorrer da transmissão/recepção, foi necessária a implementação de técnicas de refinamento, correção, recuperação e recomposição dos dados recebidos. Para tanto, fez-se necessário o estudo das diversas variáveis relacionadas ao problema, justificando ainda a elaboração de um sistema especialista com técnicas clássicas de processamento de erros em tráfego de dados nas condições críticas de operação e algorítimos de gerenciamento de rotas de colisão. Neste contexto foi desenvolvido um sistema de transmissão móvel de dados ponto/multiponto via rádio VHF, que multiplexa dados e voz em um mesmo canal e utiliza a própria infra-estrutura de radiocomunicação da ENERSUL para despacho das ordens de serviço para as viaturas em operação. PALAVRAS-CHAVE Despacho de Ordens de Serviços, Rádio VHF, Transmissão de Dados. 1. INTRODUÇÃO Atualmente os despachos das OS (Ordens de Serviço) às viaturas na Enersul são realizados via comunicação de voz por meio de rádios VHF. Os sistemas de transmissão de dados via rádio VHF existentes no mercado à época do desenvolvimento do projeto eram inadequados, pois: Não realizavam retransmissão automática dos dados em caso de perda dos mesmos; Não possuíam tratamento de dados para solucionar o problema dos pontos de sombra; Possuíam pouca inteligência agregada para gerenciamento das OS para múltiplas viaturas; 1/9

2 Não realizavam correções refinadas de erros; Possuíam elevado custo de implantação por serem importados; Não possuíam conexão com GPS; Necessitavam de canal dedicado para transmissão de dados; Os sistemas de transmissão de dados via satélite possuem alto custo de implantação e alto custo operacional; Os sistemas de transmissão de dados via GPRS/GSM possuem pouco alcance para atendimento às áreas rurais. No sistema de despacho móvel o rádio é o responsável pela transmissão e recepção dos dados para a central da ENERSUL, porém é necessário que estes dados estejam modulados e devidamente processados para que a transmissão e a recepção sejam efetuadas com sucesso. Por esse motivo um módulo do sistema de despacho móvel é acoplado ao rádio, evitando a necessidade de modificação interna. O sistema apresenta interface tx/rx de áudio e com o PTT (Push to Talk), responsável pelo comando da transmissão do rádio, o que é feito através do conector de acessórios deste equipamento. O sistema possibilita total transparência para a transmissão de dados ou voz, pois quando o microprocessador perceber o intuito de transmissão de dados, ao invés de voz, abrirá o circuito de captação de voz pelo microfone, conectando o barramento de saída de dados modulados na entrada do de áudio do rádio. Isto fará com que os dados sejam enviados ao transmissor e posteriormente irradiados para o ambiente, fazendo esta atividade totalmente transparente para o usuário. Analogamente, o microprocessador desconectará o sistema de dados e conectará o áudio do microfone todas as vezes que for necessário trafegar sinais de voz. A introdução do Sistema ao cotidiano da Empresa trará grande melhoria na operação do sistema elétrico, pois reduzirá transtornos com a perda de informação, permitirá a redução do tempo de atendimento e conseqüentemente dos custos operacionais. 2. DESCRIÇÃO TÉCNICA E FUNCIONAL Desenvolvido inicialmente para a área Operacional da Enersul, o sistema de despacho móvel possibilita que as OS sejam emitidas automaticamente por um sistema desenvolvido paralelamente e sejam encaminhadas diretamente ao veículo mais apropriado, selecionado devido ao seu posicionamento rastreado pelo GPS (Global Positioning System). Com o sistema implementado, as OS são visualizadas na tela de um equipamento tipo Palm Top instalado junto ao veículo. Algoritmos específicos permitem a correção de pacotes perdidos devido a interrupções no sinal VHF ou ruídos, possibilitando a sua recuperação através do reenvio dos pacotes com erros ou faltantes. Nos veículos, detalhes de dados das OS recebidas ficarão gravadas na memória do equipamento embarcado e acessíveis a qualquer momento pela equipe técnica, tendo confirmação da data e hora de leitura e recebimento/envio de pacotes de informações, possibilitando a rápida atualização do banco de dados da Empresa. É importante salientar que a comunicação através de mensagens de dados não inviabiliza a comunicação por voz, a qual permanece disponível entre o centro de coordenação e todos os veículos. Entretanto, com o envio total das informações via dados e armazenamento no equipamento, a prática da voz entre a coordenação e as equipes de campo, deixará de ser de total importância no transcorrer do dia. A localização por sistema GPS possibilita ao Sistema fornecer a equipe mais próxima do local da ocorrência. Na Figura 1 está representado o algoritmo de funcionamento do sistema. 2/9

3 FIGURA 1 Fluxograma do Funcionamento O sistema é composto por um hardware microcontrolado que funciona como servidor de dados com conexão TCP/IP e tem a função de gerenciar a transmissão e a recepção dos dados às viaturas em operação. O hardware é composto por um módulo portátil microcontrolado que é acoplado ao rádio VHF, a um Palm Top e a um GPS. 3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 3.1. Servidor de Dados O servidor de dados é responsável pelo gerenciamento e controle do envio das OS. Tem uma interface de radiocomunicação VHF convencional, software de transmissão e recepção de dados e status multiplexado com o sistema de voz, conforme diagrama de blocos da Figura 2. Possui um display para visualização de funções/status e teclado, Figura 3. Figura 2 Diagrama de blocos do Servidor de Dados 3/9

4 Figura 3 Servidor de Dados O hardware foi desenvolvido utilizando o microprocessador Rabbit2000, Figura 4, da ZWORLD ( e apresenta as seguintes características: Opera com instruções de 16 bits; Freqüência de operação de 30 MHz; Disponibiliza cinco temporizadores internos; 256 Kbytes de memória Flash; 256 Kbytes de memória RAM; Disponibiliza quatro saídas seriais (UART); Disponibiliza cinco portas de I/O de oito bits cada; Programação em assembly e C; Apresenta Sistema Operacional em Tempo Real (Real Time Kernel). Figura 4 Microprocessador Rabbit Terminal Cliente Cada veículo é equipado com um hardware denominado Cliente, o qual é composto pelos itens a seguir: Hardware de dados O Hardware de dados é responsável pela interface com o sistema Servidor do Centro de Coordenação, pois, possibilita a transmissão e a recepção de dados, a tomada de decisão pelo sistema multiplexado e demais funções. Possui duas saídas seriais, sendo uma para comunicação com o Palm Top e outra para 4/9

5 uso geral, como por exemplo, para programação dos modos de operação, descarregamento de dados da memória, transferência de dados da memória e do GPS, etc. É acoplado ao rádio previamente instalado em cada viatura. Possui um conector para conexão ao conector auxiliar do rádio e ao microfonet (o microfone é conectado ao hardware de dados ao invés do rádio, como usado nos sistemas VHF convencionais) Unidade de Geoposicionamento A unidade de GPS e a respectiva antena funcionam acopladas internamente ao hardware Cliente repassando ao Servidor as coordenadas de localização Palm Top Interface Homem-máquina (IHM) Acoplado ao Harware de Dados é instalado um Palm Top que fará a visualização das OS e permite a interface com o Sistema Sistema de Informação O sistema de Controle opera com um software de alto nível desenvolvido especificamente para a perfeita sincronia entre o Servidor, Cliente e a IHM. Através desse, é permitido a transferência dos dados de um sistema para outro, entre as linguagens desenvolvidas, mantendo sempre o banco de dados atualizado Gerenciamento de Relatórios O Sistema de despacho de OS possui recursos para a criação de relatórios gerenciais e manutenção de históricos com informações em dois âmbitos distintos: tipo, quantidade e duração das mensagens e das OS geradas e realizadas, bem como efetuar a comparação entre os índices que determinam a qualidade do trabalho das equipes Softwares O sistema conta com cinco aplicativos denominados: Servidor de Dados, Cliente de Dados, Interface SDM, Interface Qdata e ESolution. O aplicativo Servidor de Dados, desenvolvido na linguagem DELPHI versão 7.0, tem como objetivo auxiliar o Servidor de Transmissão na tarefa de gerenciamento da transmissão/recepção dos dados e aprove o tratamento de conexão via TCP/IP ao aplicativo Cliente de Dados, também desenvolvido na linguagem DELPHI versão 7.0. Todos os aplicativos têm camada de conexão com banco de dados configurável para acesso a Oracle, MS-SQL Server, DB2, etc. O Servidor de Dados opera no conceito de lista ou fila de mensagens. No momento que recebe um protocolo o Sistema trata a mensagem desse protocolo e a coloca na lista apropriada, despachandoa no momento oportuno. Este conceito é de vital importância uma vez que, em rede, trabalha-se com concorrência, ou seja, dois ou mais Clientes de Dados podem despachar dados ao mesmo tempo para o Servidor de Dados. Este deve receber e despachar os dados no menor tempo possível e garantir ao Cliente de Dados que toda informação recebida seja tratada. A técnica de processamento multitarefa (threads) contribui na melhora de performance do Servidor de Dados. O aplicativo Cliente de Dados, Figuras 5 e 6, fornece ao operador as ferramentas para visualização dos dados relativos ao GPS posicionando no mapa de Campo Grande-MS uma viatura de acordo com suas coordenadas geográficas convertidas para o plano UTM e mantendo o registro das coordenadas ao longo do tempo. Estas informações podem ser posteriormente utilizadas para análise de desempenho. Esse aplicativo também possibilita ao operador estabelecer comunicação via Chat com a viatura. 5/9

6 Figura 5 Aplicativo Cliente de Dados visualiza a posição das viaturas no mapa Figura 6 Aplicativo Cliente de Dados seleciona viaturas para envio da OS Os aplicativos Interface SDM e Interface QData, como os aplicativos anteriores, foram desenvolvidos em DELPHI versão 7.0. Eles têm a função de conexão e atualização do SOD (Sistema de Despacho). Esses aplicativos interagem entre si e, em conjunto, permitem a atualização dos dados (envio/recebimento) junto ao SOD. Estes aplicativos operam de forma transparente ao usuário e encarregam-se promover as trocas de protocolos entre os sistemas através de troca de mensagens via banco de dados. Os aplicativos acima descritos utilizam técnicas de desenvolvimento orientado a objetos, alinhados aos mais modernos conceitos de desenvolvimento de software. O aplicativo ESolution (EnersulSolution) foi desenvolvido em C com o compilador CodeWarrior 9.0 recomendado pela fabricante de Palm Top como principal ferramenta de desenvolvimento. 6/9

7 O objetivo deste aplicativo é facilitar a interação do usuário na viatura. Através de telas planejadas de acordo com as atividades do processo, intuitivas, o usuário (eletricista) recebe do Sistema uma ocorrência com todos os dados inerentes ao processo. Deste momento em diante passa a alimentar as informações dispostas em menu por ordem de execução das etapas como deslocamento e quilometragem do início até o encerramento de ocorrência. Todos os dados no Palm são otimizados para contribuir com o processo de preenchimento, permitindo um rapidez aliada a uma menor taxa de erro de digitação. Por exemplo: as ocorrências, falhas, sub- Servidor de Dados auxilia no gerenciamento da transmissão e falhas, causas e sub-causas estão todas codificadas e em convergência aos códigos do sistema. Quando selecionado o tipo de fim de ocorrência os dados subseqüentes são filtrados diminuindo as possibilidades de erros. Além disso, no início das atividades os usuários (eletricistas).efetuam login no Sistema informando a matrícula dos componentes da equipe que estão disponíveis na viatura para realização dos trabalhos. Portanto, um conjunto de cinco aplicativos forma a estrutura de software para atender ao Sistema de Despacho Móvel. O aplicativo recepção dos dados. O aplicativo Cliente de Dados propicia ao usuário a visualização do mapa e posicionamento das viaturas bem como a comunicação via chat. As interfaces propiciam, de forma transparente aos usuários, os encaminhamentos das mensagens junto ao SOD. O SOD é o sistema corporativo previamente existente que controla todo o despacho de serviços da ENERSUL. O Palm Top é contemplado com o aplicativo ESolution facilitando a interatividade do usuário na viatura com o sistema. 4. TOPOLOGIA DO SISTEMA DE CONTROLE A Figura 7 demonstra, em resumo, a topologia adotada para o Sistema de Controle de Operação de Viaturas Urbanas. Figura 7 Topologia do Sistema de Controle 7/9

8 5. TOPOLOGIA DO MÓDULO DAS VIATURAS A Figura 8 demonstra, em resumo, a topologia adotada para o Módulo das Viaturas. Figura 8 Topologia do Módulo das Viaturas 6. RESULTADOS OBTIDOS Foram realizados testes com o sistema instalado em 10 viaturas. O desempenho foi satisfatório: as viaturas percorreram diversos trajetos no raio de 35 km de Campo Grande. Também foram realizados testes utilizando repetidoras VHF, simulando o sistema existente. O sistema manteve o envio e a recepção de dados mesmo com a viatura em movimento. Nas regiões de sombra o sistema armazenou as informações e concluiu o envio quando a viatura voltou para a área de alcance do sistema rádio VHF. Além do despacho de dados o sistema foi desenvolvido para comunicação de voz sobre IP. Desta forma, de qualquer computador conectado ao sistema é possível a comunicação com as viaturas logadas na rede. Os arquivos de voz também poderão ser armazenados para posterior análise, da mesma forma que os arquivos de dados das OS enviadas/recebidas, quando necessário. 7. CONCLUSÕES O sistema obtido é composto por um hardware microcontrolado que funciona como um servidor de dados/voz com conexão TCP/IP que tem a função de gerenciar a transmissão e recepção de dados/voz das viaturas em operação e por um módulo portátil microcontrolado acoplado ao rádio VHF, a um Pocket PC e a um GPS, comutando dados e voz em um mesmo canal. O servidor de dados ficará próximo à antena e conectado à internet de forma que de qualquer ponto da rede, através do software desenvolvido para "conversar" com o servidor de dados, será possível transmitir e receber dados de viaturas específicas, de grupos de viaturas, ou para todas as viaturas simultaneamente (broadcast). Algoritmos inteligentes de correção de erros e de determinação de rotas de colisão garantirão um perfeito gerenciamento e integridade na transmissão e recepção dos dados. O GPS agregado ao hardware possibilita o rastreamento das viaturas em tempo real. O sistema possibilita despachar ou receber imagens de baixa resolução via rádio VHF e proporcionará agilidade e confiabilidade nos despachos e execução de OS, além de possibilitar monitoramento dos tempos de execução de serviços e rotas das viaturas, a orientação das localizações das ocorrências pelo COD Centro de Operação da Distribuição - através de mapas e localização das viaturas, bem como promover melhoria dos serviços 8/9

9 sem aumento no custo operacional. O sistema também permitirá a utilização da mesma base tecnológica para outras aplicações, como por exemplo, telemetria. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 HANSELMAN, D. e LITTLEFIELD,B. Matlab 6: Curso completo. São Paulo, Prentice Hall Inc., BRODHOGE, H. Planejamento e cálculo de radioenlaces. 10.ed. São Paulo, EPU, DARTEVELLE, C. H. Antenas y recepcion TV: instalaciones individuales / coletivas. Madrid, Paraninfo, LEE, K. F. Principles of antenna theory. New York, John Wiley & Sons, RODDY, D.; COOLEM, J. Eletronic communication. 4th. Englewood Cliffs, Prentice Hall, SILVA, G. V. F. da. Telecomunicações: sistemas de radiovisibilidad., Rio de Janeiro, LTC, STUTUZMAN, W. L. Antena theory and design. New York, John Willey & Sons, PRASAD, R. Universal Wireless Personal Communications. Boston, Artech House, HAYKIN, S. Redes Neurais: Princípios e Práticas. Porto Alegre, Bookman, /9