PLATAFORMA DE TEMPO REAL PARA GESTÃO DE EVENTOS COMPLEXOS PARA CONSTRUÇÃO DE MODELOS DE TRÁFEGO E DE APOIO ONLINE À OPERAÇÃO DE CENTRO DE TRÁFEGO

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1 PLATAFORMA DE TEMPO REAL PARA GESTÃO DE EVENTOS COMPLEXOS PARA CONSTRUÇÃO DE MODELOS DE TRÁFEGO E DE APOIO ONLINE À OPERAÇÃO DE CENTRO DE TRÁFEGO Rui Ribeiro 1, Rita Cruz 2, José Maçarico 3, Luis Neves 4 Carlos Pereira 5 1 Praça da Portagem Almada 2809 Portugal rui.ribeiro@estradas.pt 2 Praça da Portagem Almada 2809 Portugal 3 Praça da Portagem Almada 2809 Portugal 4 Praça da Portagem Almada 2809 Portugal 5 Rua Castilho Nº 5 1ºA/B Portugal A EP dispõe de vários desafios na área de processamento de dados, associado às contagens de tráfego e á informação à equipa do Centro de Controlo de Tráfego sobre a situação de congestionamento e fluidez das vias de trânsito e de incidentes da rede nacional de estradas, de forma a antecipar, o mais rapidamente possível, situações mais condicionadas. Para dar resposta aos desafios descritos, a EP, em conjunto com a Innowave Technologies, desenvolveu a plataforma SILEGO, usando conceitos tecnológicos em volta do conceito CEP Complex Event Processing. Para além do processamento de dados de tráfego, a plataforma enriquece todo o suporte à decisão, adicionando fatores externos aos contadores, nomeadamente Acidentes, Condições Climatéricas, entre outros. Palavras-chave: Dados de tráfego; Apoio à decisão; Complex Event Processing 1 INTRODUÇÃO Com a elevada complexidade da rede viária nacional e a respetiva variedade dos elementos de controlo de tráfego, é extremamente importante as Estradas de Portugal (EP) centralizarem todos os dados, de forma a tornar possível o cálculo de indicadores de apoio à decisão, para as equipas de planeamento e de operação de centro de tráfego. A plataforma Silego insere-se nesta problemática, agrupando os dados das contagens de tráfego de diversas fontes. Estes dados são então processados, calculando-se indicadores horários para cada conjunto de estrada, troço e sentido. Com o conjunto de dados processados é então possível o tratamento estatístico da informação. A plataforma Silego permite identificar e minimizar as falhas nas contagens possibilitando a entrega de relatórios à entidade reguladora de forma mais sustentada e a construção de modelos de tráfego mais simples. Para além disso a plataforma Silego apoia também a equipa de operação de centro de tráfego na tomada de decisões com base nos dados recolhidos em tempo real tanto de tráfego como das condições das vias. Com a informação disponibilizada, é possível agir rapidamente por forma a minimizar as situações de congestionamento. 1

2 2 A PLATAFORMA 2.1 Arquitetura e módulos existentes Suportado essencialmente por tecnologias Open Source, a plataforma Silego implementa um conceito CEP ( Complex event processing ), especialmente talhado para o processamento e correlação de grandes volumes de dados. A referida plataforma apresenta uma arquitetura constituída por seis módulos: Collector: Responsável por recolher toda a informação proveniente da via; Engine: Elemento responsável pelo processamento dos dados de via e respetivo cálculo e correlação de indicadores horários de tráfego; Saver: Após todo o processamento dos dados, este módulo guarda toda a informação tratada, na base de dados do Silego; Web Services: Permite a comunicação do front-end aplicacional com os módulos referidos anteriormente; Silego GUI: Aplicação de Front-end para a Operação de Centro de Tráfego, onde estão presentes todos os dados de tráfego e indicadores de apoio à operação; Silego Analytics GUI: Aplicação de Front-end para a equipa de Planeamento, onde estão presentes todos os dados de tráfego e indicadores e relatórios de apoio ao negócio. A plataforma Silego integra-se na arquitetura global da EP, através de interfaces técnicos desenhados para o efeito, permitindo a comunicação entre os diversos sistemas operacionais, de acordo com a arquitetura apresentada na Figura 1. Base de Dados ENGINE SILEGO GUI COLLECTOR WEB SERVICES FICHEIROS SAVER BD SILEGO SILEGO ANALYTICS GUI Figura 1 - Arquitetura Silego Apresentando-se como o recetor e integrador de todos os dados de via, o Silego garante o interface operacional com as seguintes fontes: Equipamentos de via da EP; Equipamentos de via das Concessionárias e Subconcessionárias de estruturas viárias; Os dados provenientes da via incluem a seguinte informação: Dados de tráfego, com a contagem por categorias e segregado por estrada, troço e sentido; Velocidades médias por período, face aos veículos que foram registados; Condições meteorológicas; Dados dos painéis de via. 2

3 2.2 Integração de dados de via A plataforma Silego integra um conjunto variado de dados, que concorrerão para a produção de informação de suporte à decisão e à operação. Esses dados são, na sua maioria, provenientes de equipamentos de via. Dados de tráfego Uma das principais funcionalidades do Silego, é a integração, processamento e correlação dos dados de tráfego recolhidos na via. A recolha dos dados de tráfego é realizada por intermédio de sensores que se encontram na via, recolhendo informação de contagens e tipo de veículo. Esta classificação poderá conter 8 ou 4 categorias, ou simplesmente agrupado por veículos ligeiros, pesados e total, dependendo das características do sensor. Estes sensores também recolhem a velocidade média dos veículos para um determinado período de tempo (tipicamente 1 ou 5 minutos). Dada a riqueza e variedade dos dados disponíveis, é importante garantir a robustez do processamento e a correlação dos dados. Este facto foi determinante para a implementação de uma plataforma baseada numa filosofia CEP. Para uma correta utilização dos dados, o Silego permite a segregação e processamento de dados que chegam num intervalo considerado quase tempo real (tipicamente 7 minutos) e os dados, que por qualquer incidente no processo de envio, chegam fora do referido intervalo. Ambas as informações são utilizadas para o suporte à equipa de Planeamento, pois será consumida posteriormente, mas só a que chega dentro do intervalo de tempo real, é relevante para a gestão operacional do centro de tráfego. A Plataforma processa sensivelmente 1 milhão de registos de tráfego por mês, integrando cerca de quinhentas estradas, troços e sentidos. Outros dados de via Como complemento aos dados referidos anteriormente, a EP recolhe informações de via respeitantes a meteorologia e painéis informativos. Esta informação é guardada na plataforma, de forma a enriquecer o suporte à operação e ao planeamento de tráfego. Dados complementares A interação com os utentes de via é também uma fonte de informação importante, quer do ponto de vista operacional, quer do ponto de vista da informação de tráfego. Desta forma, a EP disponibiliza uma aplicação móvel (estradas.pt), que permite aos utilizadores da via o reporte de acidentes, alterações meteorológicas ou obstruções de via. Quando o utilizador, utilizando a referida aplicação, reporta qualquer dos referidos incidentes, é enviado um e- mail detalhado para a plataforma Silego, para que seja tratado e correlacionado, permitindo desta forma, uma gestão operacional mais eficaz e atempada. 2.3 Cálculo de Indicadores De acordo com o referido anteriormente, os dados de tráfego são guardados na plataforma Silego, agrupada por estrada, troço e sentido. Numa fase posterior, os dados de via serão processados dando origem à criação de indicadores horários, que servirão de base para a análise e reporting. 3

4 Estes indicadores são calculados por processos técnicos, que correm em modo diferido, (duas vezes por hora) e calculam, para cada categoria de veículo, o volume de tráfego ocorrido por estrada, sentido e troço. Ainda neste processo, são calculados indicadores para o apoio à equipa de operação do centro de tráfego. Estes indicadores são baseados no tráfego de tempo real e têm apenas em conta as situações ocorridas nos últimos minutos que possam ser relevantes para o controlo de tráfego. 3 As Aplicações A plataforma Silego disponibiliza duas aplicações, dando resposta às necessidades de suporte à decisão, construção de modelos de tráfego e apoio online à operação do Centro de Tráfego. 3.1 Silego Analytics GUI - Planeamento O Silego Analytics GUI tem como objetivo dotar a equipa de planeamento de funcionalidades que auxiliem no apoio à decisão. Estas funcionalidades permitem a construção de modelos de dados e análise estatística dos dados da rede viária nacional. Para dar corpo a este suporte, a plataforma disponibiliza três principais funcionalidades: Gestão de baselines; Análise e revisão de dados de tráfego; Reporting de dados de tráfego. Gestão de Baselines É imprescindível à equipa de planeamento perceber a tendência ou o impacto de tráfego na rede viária nacional. Para uma eficaz análise deste tipo de informação, a plataforma Silego permite a construção de baselines para o efeito. Uma baseline é o resultado do tratamento estatístico de um conjunto de indicadores relevantes para o negócio, ao longo de um determinado intervalo de tempo e segundo um conjunto de parâmetros em análise. A materialização de uma baseline é conseguida através do tratamento da informação de tráfego histórico, existente no Silego, utilizando os dados relevantes para os parâmetros em análise. Com o objetivo de proporcionar a maios exatidão possível na geração das baselines, a plataforma implementa um conjunto de algoritmos que permitem a segregação de dados considerados incorretos e, por conseguinte, tóxicos relativamente à informação a apresentar. Através da informação estatística disponibilizada por este módulo, a equipa de planeamento tem a possibilidade de identificar comportamentos e tendências dessa estrada ao longo do tempo em análise. A criação da baseline apresenta, entre outros, os seguintes parâmetros: Estrada, troço e sentido em análise Indicador em causa (p.ex: volume horário de ligeiros) Tipo de análise temporal: - Dia da semana; - Dia do mês; - Semana do ano; Exclusões (p.ex: fins de semana, feriados) Número de recorrências a incluir (p.ex. últimas 10 terças-feiras) 4

5 No exemplo da Figura 2 apresenta-se a criação/visualização de uma baseline que consiste na inclusão de todas as últimas dez terças-feiras da estrada N6, sublanço Dafundo Cruz Quebrada, sentido Este Oeste. Figura 2 - Gestão de Baselines A criação desta baseline permitirá a análise do comportamento do tráfego real de uma determinada terça-feira (de uma determinada estrada, troço, sentido) com o que foi o seu comportamento das últimas 10 terças-feiras. Esta análise de comportamento será enriquecida com os dados recolhidos na via ou pelos utentes, permitindo associar acidentes, efeitos meteorológicos e outro tipo de incidentes reportados. Análise e revisão de dados de tráfego Este módulo funcional, tem como objetivo confrontar um determinado conjunto de dados de tráfego reais com uma baseline, previamente definida, permitindo uma análise de comportamentos, tendências e desvios. Resultante da criação de uma baseline, descrita no ponto anterior, este módulo permite a análise de uma determinada estrada, troço e sentido, associado a um determinado dia do mês. Como resultado, a aplicação disponibiliza os seguintes dados: Informação hora-a-hora dos dados reais, em análise; Percentagem de completude dos dados, indiciando a falta de dados por falhas de coleção ou transmissão dos mesmos; Valor apurado na baseline, relativamente às mesmas horas; Comparação com os mesmos valores horários registados na baseline, indicando os desvios superiores a um threshold definido no página; Dados das recorrências que concorreram para a criação da baseline; Para uma mais rápida leitura da informação, é apresentado um gráfico que compara, para um determinado dia, os valores horários reais (gráfico de barras a verde) com o valor calculado na baseline (gráfico linear a roxo). 5

6 A aplicação também apresenta a possibilidade de minimizar incorreções de dados, resultantes de erros ou falhas dos equipamentos de via. Esta funcionalidade será efetivada através da possibilidade do ajuste, para fins estatísticos, dos valores horários interpretados como incorretos. No exemplo apresentado na Figura 3, apresenta-se o caso da estrada, troço e sentido referido no ponto anterior, em comparação com a baseline anteriormente criada. Figura 3 - Revisão de Tráfego Para uma melhor análise do comportamento do tráfego real do dia em causa, a aplicação apresenta, na parte inferior direita três abas: As 2 primeiras abas permitem identificar se ocorreu algum acidente ou se esse dia é um feriado nacional; A aba Nível de Perigo resulta da correlação dos dados colecionados na via ou enviados pelo utilizador. Relatórios Este módulo funcional permite apresentar relatórios, em múltiplos formatos, relativamente aos dados de tráfego. Decorrente de um conjunto alargado de necessidades de consulta de informação por parte da equipa de planeamento, a plataforma disponibiliza os seguintes tipos de relatório: Volume de tráfego; Informação para o regulador; Resumo mensal da informação recolhida e processada. Para o relatório de Volume de tráfego, apresentado na Figura 4, poderá ser eleita a estrada, secção e sentido, bem como a granularidade como pretende a informação, se agrupado por hora, dia, semana, mês, trimestre ou Ano. 6

7 Figura 4 - Relatório de Volume O relatório para o Regulador obedece a um modelo e formato específico para o efeito. Para tal, o Silego permite a opção de gerar esse mesmo relatório, como sendo a versão Final pressupondo que a informação está consolidada e agrupada, na sua última versão. Esta funcionalidade pode ser observada na Figura 5. Figura 5 - Relatório para o Regulador O relatório de resumo mensal, na Figura 6, permite uma identificação do grau de completude e qualidade dos dados recebidos até a data, permitindo, atempadamente, evitar erros ou falhas posteriores. 7

8 Figura 6 - Relatório de resumo mensal No exemplo da Figura 6, constata-se que as estradas, troços e sentidos destacados, não registam faltas de dados (Dados em aberto=0) e ainda não foram submetidos aos processos de análise e controlo de qualidade dos mesmos (dados fechados=0). 3.2 Silego GUI Centro de Controlo de Tráfego Outra das peças fundamentais, para a EP, é a ferramenta de suporte ao controlo de tráfego. Esta aplicação permite, em modo quase tempo real, a monitorização do tráfego das vias e dos incidentes relacionados. Para tal, disponibiliza um dashboard que permite identificar um conjunto de ocorrências e de variáveis de operação, provenientes doas dados de via, dos dados enviados pelos utentes e da correlação de diversos fatores. A informação genericamente é agrupada do seguinte modo: Tráfego existente; Tempos de trajetos (troços); Níveis de perigosidade da estrada e troço; Número de acidentes detetados; Equipamentos de via em erro; Este dashboard, através de elementos gráficos inseridos de uma forma dinâmica, permitem incluir, no mesmo ecran, um conjunto de informações e os seus indicadores gráficos, garantindo uma supervisão e identificação de um conjunto de factos, relevantes para as tarefas associadas ao centro de controlo. No exemplo apresentado na Figura 7, é possível visualizar o mapa da estrada N6 em que cada balão é indicativo do tempo, em minutos, a percorrer o troço Paço de Arcos a Caxias. É possível visualizar também o número de acidentes e os sensores em falha. No fim da figura é possível perceber o nível de perigosidade para as diferentes estradas e quantos acidentes ativos existem. 8

9 Figura 7 - Controlo de Tráfego Todo o ambiente é constituído por janelas movíveis, em que se pode querer visualizar diferentes mapas de determinadas estradas. No exemplo abaixo é possível visualizar o mapa da estrada N6 em que cada balão é indicativo do tempo que demora a realizar um determinado troço, de Paço de Arcos a Caxias demora 2 min, por exemplo. É possível visualizar a meio da figura uma tabela com a percentagem dos sensores em erro, ou seja, esses sensores não estão a enviar informação. Consoante a percentagem assim é alterada a cor para que seja possível alertar o utilizador para uma possível falha numa determinada estrada. No fim da figura é possível perceber o nível de Perigo para as diferentes estradas e quantos acidentes ativos existem. A identificação de acidentes é também partilhada nas redes sociais, nomeadamente no Facebook, Figura 8. Assim que chega um evento relevante, o Silego envia uma mensagem para o Facebook a informar todos os seus seguidores que ocorreu um acidente. 9

10 Figura 8 - Integração com o Facebook 4 CONCLUSÕES A implementação da plataforma Silego e a sua integração no parque aplicacional da EP, permitiu acrescentar valor às ferramentas de apoio às atividades de operação e planeamento. Esta plataforma, permite agregar e consolidar um conjunto alargado de informações relacionadas com a gestão de tráfego da rede viária nacional e permite também iniciar uma partilha de informações relevantes com os utentes da referida rede. Esta plataforma está em processo evolutivo, estando prevista a implementação de diversos módulos funcionais, de forma a reforçar, não só a qualidade como quantidade da informação disponível e a evolução na partilha de informações relacionadas com o tráfego, com utentes e entidades externas. 5 AGRADECIMENTOS Para a implementação desta plataforma, foram somadas as participações de diversas equipas da EP e do parceiro tecnológico InnoWave. Esta integração multidisciplinar de valências e conhecimentos, contribuiu decisivamente para o enriquecimento das funcionalidades da plataforma, pelo que gostaria de agradecer, em concreto, às equipas de Planeamento e Sistemas de Informação da EP e da equipa da InnoWave, pelo trabalho neste projeto. 6 REFERÊNCIAS Não aplicável. 10