Monitoramento de Veiculos

Transcrição

1 Monitoramento de Veiculos 28 1

2 Sumário 1. Introdução 2. Conceito do Sistema AVL (automatic vehicle location) 3. Componentes do Sistema AVL 3.1. Aquisição de Dados 3.2. Sistemas de Comunicação 3.3 Equipamentos Embarcados 3.4. Gestão da Informação 4. Aplicações 2

3 Introdução Breve histórico: Primeiros Sistemas de AVL em operação datam do final dos anos 6, nos EUA. Surgiu como uma ferramenta de apoio a gestão de trafego. Hoje é utilizado principalmente como ferramenta para gerenciamento Logístico e de Segurança. 3

4 Conceito do Sistema AVL É um sistema ou serviço de localização, que monitora a posição de um veiculo a cada momento enquanto este se desloca A informação da posição do veiculo, bem como outros dados que podem ser coletados, permitem a realização de operações associadas, de acordo com a necessidade de cada usuário, como serviços de segurança, logística e controle. 4

5 3 - Componentes do Sistema AVL Componentes de um sistema AVL: 3.1. Aquisição de Dados Dispositivos embarcados adquirem dados sobre o veiculo. (posição, estado, outros) 3.2. Sistemas de Comunicação São as tecnologias de transmissão e recepção dos dados entre uma central de operação e o veiculo Gestão da Informação São os sistemas que efetuam a gestão das informações coletadas, dando a funcionalidade ao sistema Aplicações Aplicações comerciais 5

6 Componentes do Sistema AVL Aplicações Satélite WEB Celular Radio Gestão da Informação Sistemas de Comunicação Aquisição de dados Fonte:Graber 6

7 3.1 Aquisição de Dados Equipamentos embarcados adquirem dados sobre: Posição do veiculo Existem diversos sistemas de posicionamento que podem ser empregados em sistemas AVL. Estado do veiculo São dados obtidos através de sensores instalados no veiculo, ou fornecidos pelo motorista. 7

8 Sistemas de Posicionamento Os sistemas de posicionamento diferem entre si em relação a vários fatores como: Tecnologia. Precisão. Abrangência. Custos associados. Não existe uma tecnologia ideal, ou melhor. Existem diferentes soluções para diferentes circunstancias, definidas pela natureza da operação do veiculo, pela oferta de tecnologia na região e pela natureza do sistema de gestão da informação. 8

9 Sistemas de Posicionamento Principais sistemas de posicionamento: Signpost (transponders) Radio Freqüência (triangulação de antenas) Rede de telefonia celular Cellid AOA TOA GPS Híbridos 9

10 Sistema de Posicionamento Signpost É o sistema de localização mais simples existente. Determina a posição de um veiculo por próximidade a um ponto de referencia. A proximidade ao ponto de referencia ou signpost pode ser determinada pela recepção de ondas de radio, luz ou som. O sistema é composto por: Transponder instalado no veiculo. Unidades de leitura. Central de computação dos dados. 1

11 Sistema de Posicionamento Signpost Sistema Passivo x Ativo: Tags passivos Informação limitada. Baixo custo. TagsAtivos Necessitam de alimentação de energia. Permitem armazenar informações dinâmicas do veiculo. (numero de passageiros, carga, rota,etc.) Custo maior em relação ao sistema passivo. 11

12 Vantagens: Sistema de Posicionamento Signpost Baixo custo da unidade embarcada. Robustez. Desvantagens: Alto custo de infra-estrutura. Aplicável a veículos que operam em uma rota fixa, ou cuja operação fique contida na área de cobertura das unidades de leitura que ficam em pontos determinados (ao longo de rodovias, postos, etc). 12

13 Sistema de Posicionamento Triangulação de Antenas Baseado em infra-estrutura terrestre de radiocomunicação digital bidirecional. O sistema é composto por uma rede de antenas de radio, que operam em freqüência exclusiva, a unidade de comunicação instalada no veiculo e uma central de processamento de dados. Através de algoritmos computacionais, a central é capaz de determinar a posição do veiculo com grande precisão espacial. 13

14 Vantagens: Sistema de Posicionamento Triangulação de Antenas Precisão aproximada de 1m. Mesma infra-estrutura usada para a localização e para a comunicação entre veiculo e central. Performance superior ao GPS para aplicações em áreas de grande adensamento urbano. Permite localização mesmo em locais fechados e cobertos. Desvantagens: Opera por meio de rede própria de antenas. Abrangência limitada a área de extensão da rede. 14

15 Sistema de Posicionamento Rede de Telefonia Móvel Breve histórico: Em 1998, a agência reguladora das telecomunicações dos EUA, a Federal Communications Commission (FCC), publicou um edital obrigando as operadoras de telefonia celular a fornecerem condições para a localização de um usuário dentro de áreas com até 125 metros, para atender chamadas de emergência (E-911). Para obter retorno sobre investimento, as operadoras começaram a imaginar serviços com base na localização de alguma pessoa ou lugar. Dessa forma, surgiu a concepção comercial dos Location Based Services (LBS). 15

16 Sistema de Posicionamento Rede de Telefonia Móvel Breve histórico O futuro dos LBS é incerto, com aplicações nas áreas de segurança, rastreamento, navegação, entretenimento, geo-marketing, etc. A evolução dos LBS caminha lado a lado com a evolução dos métodos de localização, principalmente através de métodos baseados no uso da rede de telefonia móvel. Métodos de localização Os principais métodos são baseados em: Identificação da célula. Ângulo do sinal. Tempo de propagação do sinal. 16

17 Sistema de Posicionamento GPS 17

18 Sistemas de Posicionamento Cell id TOA (Time of arrival) GPS ( Global Positioning System ) TDOA E-OTD GPS A-GPS Precisão média em ambiente urbano * 5 ~ 5m (microcélulas) 5m ~ 5Km (macrocélulas 25m 75m 15m (urbano) 1m (suburbano) 5m (rural) 5m (urbano) 1m(suburbano) 5m (rural) Necessidade de terminais especiais Não Não Sim Sim Sim Custo Menor custo de implementação Necessidade de pesados investimentos na rede e em servidores Necessidade de investimentos na rede, servidores e terminais Necessidade de investimentos em terminais Necessidade de investimentos em terminais e processamento na rede Obs. Precisão dependente do tamanho da célula Precisão vulnerável à carga de tráfego da rede Dependente de grande densidade de BTS's Não tem cobertura indoor e sofre severas limitações com multipercursos e obstáculos (prédios) Restrições à cobertura indoor 18

19 Aquisição de Dados Estado do Veiculo Alem da informação referente ao posicionamento, outros dados podem ser coletados, de acordo com o tipo e operação do veiculo, como por ex.: Dados de segurança: estado de portas/bau, presença de pessoas na cabine. Dados de telemetria: velocidade, temperatura, falhas mecânicas. Dados operacionais: identificação do motorista, Identificação da carga. 19

20 Sistemas de Comunicação De acordo com as características e demandas especificas de cada operação, diferentes modos de troca de dados, podem ser utilizados: Comunicação por voz. Mensagens de texto. Transferência de dados. Diversas tecnologias de transmissão e recepção de dados podem ser utilizadas em sistemas AVL: Via radio (VHF/UHF). Via telefonia móvel. Via satélite. 2

21 Brasil 21

22 22

23 Sistemas de Comunicação Radio Sistemas de comunicação via radio digital operando em freqüências UHF/VHF, permitem comunicação de voz e dados entre veiculo e central. Abrangência limitada a área de extensão da rede. Não ha custo de comunicação. Voz + dados - Radio Modem Fonte:Laipac 23

24 Sistemas de Comunicação Telefonia Móvel O avanço nas tecnologias de transmissão de dados via telefonia móvel, e a extensão e o crescimento das redes das operadoras pelo país já permitem que esta tecnologia se destaque como o modo dominante em sistemas AVL. Hoje a comunicação através da rede móvel é feita por meio de voz, de mensagens de texto(sms) e por protocolos de troca de dados. Os novos sistemas de geração 3 G já permitem transmissão de dados em alta velocidade (banda larga). 24

25 Sistemas de Comunicação Telefonia Móvel Evolução da tecnologia de comunicação móvel: 2 G 2,5 G 3 G CDMA 14,4 KBps CDMA 1xRtt 144 KBps CDMA 3xRtt 384 KBps 1 xev-dv 2,4 MBps TDMA 9,6 KBps 1 xev-do GSM 14,6 KBps GSM/GPR S 115 KBps EDGE 384 KBps WCDMA 2,4 MBps 25

26 Sistemas de Comunicação Telefonia Móvel Os módulos de comunicação atuais, são multiprotocolo, capazes de utilizar os diferentes padrões de comunicação de voz, dados e texto, conforme a necessidade ou a disponibilidade do serviço. Esquema do sistema de comunicação: Fonte:Omnilink 26

27 Sistemas de Comunicação Satelital Permite a troca instantânea de mensagens entre os veículos e suas bases de operação, através de satélites. Há dois tipos de satélites de comunicação: Geoestacionários Satélites de alta órbita (~36.Km), sobre o Equador, com período de rotação igual ao da Terra. Áreas de cobertura continentais. Ex. OmniSat, Inmarsat. Satélites de Baixa Órbita (LEO) Constelações de satélites de órbitas baixas (~14 KM). Há a todo momento mais de um satélite visível. Cobertura global. Ex. Globalstar, Orbcomm. 27

28 Sistemas de Comunicação Satelital Esquema de funcionamento O equipamento embarcado transmite os dados sobre localização, segurança e de comunicação para o satélite, que os retransmite para a Central de Gerenciamento. O sistema é bidirecional. Fonte:Autotrac 28

29 Vantagens: Sistemas de Comunicação Satelital Extensão da área de cobertura. Permite um monitoramento contínuo, em todo território nacional, ideal para o controle de frotas. Desvantagens: Alto custo do sistema (hardware embarcado). Alto custo de comunicação. Antena externa de grande dimensão, evidencia o uso do sistema. Dependência dos sinais dos satélites, que podem ser obstruídos. 29

30 Sistemas de Comunicação Canal de comunicação Vantagens Desvantagens Utilização recomendada Satélite estacionário -Sinal sempre disponível - Preço elevado - Viagens longas - Uso em localidades remotas -Rastreamento de objetos de alto valor Satélite orbital - Equipamento e comunicação mais baratos que via satélite estacionário - Cobertura mundial - Sinal nem sempre presente - Viagens longas, mas rastreando objetos de menor valor ou risco - Poucos posicionamentos por dia Telefonia celular -Equipamento simples e barato -Protocolo GPRS tem custos de comunicação muito baixo -Sinal restrito às áreas de cobertura (em contínua expansão) - Comunicação ainda cara(demais protocolos) - Uso em localidades urbanas e rodovias com sinal de celular Rádio - Comunicação extremamente barata - Sinal sempre presente na área de cobertura - Pequeno raio de cobertura - Alto custo para ampliar cobertura -Rastreamento em regiões conhecidas e com cobertura - Rastreamento urbano 3

31 Equipamentos Embarcados Em uma configuração típica, um veiculo parte de um sistema AVL, é equipado com os seguintes equipamentos: Modulo de processamento. Modulo de interação. Sensores. Atuadores. 31

32 Equipamentos Embarcados Modulo de processamento É o equipamento responsável por todo o processamento e armazenamento de dados realizado a bordo do veiculo. Pode permitir operação com menor custo de comunicação e supervisão uma vez que um grande numero de tarefas pode ser executada de forma automática, sendo a central acionada somente em casos de exceção. 32

33 Equipamentos Embarcados Modulo de processamento (cont.) Alguns exemplos de inteligência embarcada: Cerca eletrônica. Controle de senhas para varias operações. Eventos com múltiplos disparadores baseados em horários, velocidade, distancia, desvio de rota, entrada e saída de cercas, mudanças de direção, etc. O Modulo de processamento é responsável pela integração com os sensores e atuadores, e com outros periféricos como leitores de cartão, de códigos de barra, impressoras, etc. 33

34 Equipamentos Embarcados Modulo de interação É o equipamento responsável pela troca de informações entre a central e o tripulante do veiculo, alem de gerenciar funções do veiculo. Deve ser de fácil operação e robusto. Existem diversas configurações de módulos, dos mais simples, que só permitem a troca de mensagens padrões, aos mais sofisticados, que permitem até a programação do modulo de processamento. Alguns exemplos de módulos: Fonte:AutoSky/Lekdirekt 34

35 Equipamentos Embarcados Sensores: Ignição, deslocamento do veiculo. Sensores de portas, baú, desengate da carreta. Presença na cabine (carona), botão de pânico. Temperatura, RPM, velocidade. Atuadores: Bloqueio de combustível e ignição, travamento das portas e baú. Sirene, pisca alerta. On/Off de dispositivos diversos. 35

36 Equipamentos Embarcados Exemplos de equipamentos embarcados em uma carreta: Trava de Porta de Baú Sensor de Engate de Carreta Antenas de Baixo Perfil Botão de Abertura de Baú Botão de Pânico Console Sirene Sensor de Porta de Baú Sensor de Porta de Cabine Convers or 24-12V No- Break Fonte:Graber 36

37 Equipamentos Embarcados Exemplos de equipamentos embarcados em uma Van: Antenas de Baixo Perfil Botão de Pânico Botão de Abertura de Baú No-Break Sirene Trava de Porta de Baú Sensor de Porta de Baú Console Sensor de Porta de Cabine Fonte:Graber 37

38 Equipamentos Embarcados Exemplos de equipamentos embarcados em um carro passeio: Botão de Pânico Antenas Internas Botões de Pânico Antenas Internas Sirene Sirene Fonte:Graber 38

39 Equipamentos Embarcados Exemplos de equipamentos embarcados em um onibus: Fonte:Mitsca 39

40 3.4 Gestão da Informação Central de controle Fonte:SOCICAM 4

41 Central de Controle A central de controle é responsável pelo gerenciamento de : Comunicação Integração de todos os modais de comunicação. (satélite, radio, telefonia, internet) Processamento de dados Servidores de dados, servidores de mapas, estações de trabalho, rede local, etc. Armazenamento de dados Banco de dados 41

42 Central de Controle A central de controle é responsável também por toda a gestão da informação propriamente dita que consiste em: Prover uma interface de visualização para o operador ou o usuário final. Operação de software especifico para cada tipo de operação. (logística, segurança, transporte, etc.) Distribuir dados (consultas, relatórios)

43 Central de Controle Base de dados geográficos São compostas por mapas vetoriais de arruamento (eixo central) georeferenciados e com informações alfanuméricas armazenadas em banco de dados. Alguns exemplos de atributos comuns a maioria das aplicações AVL: Atributos de navegação Mãos de direção. Saída de vias expressas. Velocidade media. Restrição de conversão. Atributos gerais Áreas de risco. Pontos de interesse. 43

44 Central de Controle Software de gestão É especifico para cada variedade de operação. A gama de funcionalidades engloba por exemplo: Notificação e tratamento de exceções. Visualização através de mapas digitalizados, com consulta das posições do veículo, cadastro de referências, verificação dos pontos de parada, pesquisas de veículos mais próximos de um determinado ponto, definição de rotas e medição de distâncias no mapa. Envio de mensagens em formato livre ou pré-formatadas (formulários eletrônicos), envio de comandos para o modulo de processamento. Cadastro dos dados dos equipamentos, dos veículos, da carga, dos motoristas e das programações de viagem, cerca eletrônica, comandos e ações autorizadas. 44

45 Ex. Software de Operação Controle operacional fonte:sptrans 45

58 Ex. Software de Operação Onda Verde Fonte:SPTrans 58

63 Central de Controle Distribuição dos dados O sistema deve ser capaz de gerir o histórico das atividades do veiculo. Tanto histórico, como o estado atual do veiculo podem ser acessados de diferentes modos: Via Internet. Via mensagem de voz. Via mensagem de texto (SMS). Dispositivos moveis (PDA) Visualização dos dados : Relatórios gráficos. Relatórios alfanuméricos. 63

64 Central de Controle Distribuição dos dados Relatórios alfanuméricos e gráficos. Fonte:ComStar 64

65 Gestão da Informação Gestão descentralizada (Modelo ASP) O uso de soluções via Internet permite oferecer soluções especificas para uma grande variedade de operações a custos baixos, uma vez que o usuário deixa de implantar um sistema próprio de gestão. Com isso há grande redução de custo com economia em hardware, software, compra e manutenção da base de dados, treinamento de pessoal e desenvolvimento de aplicativos. A gestão se de forma descentralizada, através de: Servidores de Posição. Servidores de Mapas. Servidores de Soluções. 65

66 3.4 Exemplos de AVL Circunstâncias do Mercado - TELECOMUNICAÇÕES Mercado em fase de consolidação Sistemas satelitais cada vez menos utilizados. Sistemas rádio proprietários existindo apenas em nichos. Heterogeneidade das coberturas dos sistemas de comunicação celulares. Custo de comunicação celular cada vez mais agressivo Tendência de convergência para GPRS 66

67 APLICAÇÕES Circunstâncias do Mercado - EQUIPAMENTOS Existência de base grande e não homogênea de HW s Alto custo p/ upgrade migração/atualização Equipamentos satelitais a preços impeditivos Celulares com preços aceitáveis aumento rápido Indústria eletrônica formal se aproximando 67

68 APLICAÇÕES Circunstâncias do Mercado - SOFTWARES Softwares e aplicações AVL ainda simples. Pela diversidade da oferta, e da evolução constante da tecnologia, dificuldade de integração. Aplicações via Web em franco desenvolvimento. 68

69 APLICAÇÕES Circunstâncias do Mercado - SERVIÇOS Preço alto / demanda reprimida Gerenciamento de Risco significa ainda controle simples de roteiro de viagem Interação humana é preponderante nos sistemas de controle Aparecimento de serviços mais elaborados e percepção por parte dos Clientes 69

70 Objetos Moveis 7

71 Componentes de um Sistema de Monitoramento Aplicações Satélite WEB Celular Radio Gestão da Informação Sistemas de Comunicação Aquisição de dados & atuação 71

72 Componentes de um Sistema de Monitoramento Aplicações Satélite WEB Celular Radio Gestão da Informação Sistemas de Comunicação Aquisição de dados & atuação 72

73 Arquitetura da Solução Usuário Intranet Servidor e Aplicação S W XML (dados, mapas, localizações, rotas) Infraestrutura de comunicação Comunicação criptografada Internet (https) ou linha privativa XML (localização, comandos) Servidor de Mapas e Dados Veículos Servidor de Localização Operadora Base de Dados Base Cartográfica 73

74 S W

75 S W

76 S W

77 S W

78 S W464261! 78

79 Arquitetura da Solução Usuário Intranet x2a4b56f f922d71f3c1e x x2a4d56f f922cf1f3c1dd x x26af c7c21fe155f3 Servidor e Aplicação S W XML (dados, mapas, localizações, rotas) Infraestrutura de comunicação Comunicação criptografada Internet (https) ou linha privativa XML (localização, comandos) Servidor de Mapas e Dados Veículos Servidor de Localização Operadora Base de Dados Base Cartográfica 79

80 S W x2a4b56f f922d71f3c1e x x2a4d56f f922cf1f3c1dd x x26af c7c21fe155f3 8

81 S W x2a4b56f f922d71f3c1e x x2a4d56f f922cf1f3c1dd x x26af c7c21fe155f3 Estado do veiculo 81

82 S W x2a4b56f f922d71f3c1e x x2a4d56f f922cf1f3c1dd x x26af c7c21fe155f3 Estado do veiculo Controle do veiculo 82

83 83

84 84

85 Dados Brutos São Paulo 85

86 US$ 8. + REGRAS US$ 2. Sistema de Monitoramento 86

88 Dados Brutos São Paulo x2a4b56f f922d71f3c1e x x2a4d56f f922cf1f3c1dd x x26af c7c21fe155f3 88

89 89

90 Dados Brutos São Paulo SEGMENTOS DE 6km Veloc_linear x SEG 6km - Média x Mediana MEDIANA MÉDIA Veloc_linear

91 BR-116 Nova Dutra Trecho Queluz São Paulo Veloc_linear x SEG 6km - Box-Plot Veloc_linear SEGMENTOS DE 6km Veloc_linear x SEG 6km - Intervalos de Confiança da Média - 95% Veloc_linear SEGMENTOS DE 6km São Paulo

92 ) Análises estatísticas das velocidades da amostra 1 viagem VELOC 12 VELOC Parada detectada entre os pontos de baixa velocidade Possível parada não detectada ) Análises estatísticas das velocidades da amostra 1 viagem na Castello Branco VAR_VELOCIDADE 18: 13:12 8:24 Eq(2) 3:36 22:48 18: 92

93 Veloc_linear BR-116 Nova Dutra Trecho Queluz São Paulo Veloc_linear x SEG 6km - Box-Plot SEGMENTOS DE 6km Km Queluz OBS: Km iniciada em Queluz - divisa de SP com RJ São Paulo SEGMENTOS DE 6km Veloc_linear Veloc_linear Veloc_linear x SEG 6km - Intervalos de Confiança da Média - 95% Dados Brutos São Paulo Veloc_linear x SEG 6km - Média x Mediana MEDIANA MÉDIA SEGMENTOS DE 6km

95 AVL Técnicas e medidas preventivas que visam identificar, avaliar, evitar ou minimizar os efeitos de perdas ou danos que possam ocorrer no transporte de mercadorias ou pessoas, desde a origem até o destino, garantindo a chegada, dentro do prazo previsto e de acordo com sua conformidade 95

96 O que importa é acompanhar o estado do sistema e... -ANTEVER ESTADOS FUTUROS DO SISTEMA -ANTEVER ESTADOS FUTUROS DE COMPONENTES -DETECTAR ESTADOS ANORMAIS DO SISTEMA -CORRIGIR A TRAJETORIA DO SISTEMA -ATUAR SOBRE COMPONENTES DESTE SISTEMA... 96

97 I Gente observando veículos em mapas Sistemas supervisionam sistemas 97

98 Componentes de Sistemas AVL Aplicações Satélite WEB Celular Radio Gestão da Informação Sistemas de Comunicação Aquisição de dados & atuação 98

99 Trava de Porta de Baú Sensor de Engate de Carreta Antenas de Baixo Perfil Botão de Abertura de Baú Botão de Pânico Console Sirene Sensor de Porta de Baú Sensor de Porta de Cabine Convers or 24-12V No- Break 99

100 Objetos 1

101 Dispositivos 11

102 objeto d objeto 12

103 Sistema 13

104 objeto PESSOA CELULAR CARGA objeto SENSOR DE CONTATO objeto CAMINHÃO 14

105 objeto d objeto d objeto 15

106 Técnicas e medidas preventivas que visam identificar, avaliar, evitar ou minimizar os efeitos de perdas ou danos que possam ocorrer no transporte de mercadorias ou pessoas, desde a origem até o destino garantindo a chegada, dentro do prazo previsto e de acordo com sua conformidade. Gestão de Objetos Moveis 16

108 Técnicas e medidas preventivas que visam identificar, avaliar, evitar ou minimizar os efeitos de perdas ou danos que possam ocorrer no transporte de mercadorias ou pessoas, desde a origem até o destino garantindo a chegada, dentro do prazo previsto e de acordo com sua conformidade. Sistemas de Aquisição e Analise de Dados 18

110 X,Y Onde está? Onde esteve? Está em? Está próximo de? Esteve em? Esteve próximo a? Onde deveria estar? Quando esteve? Já passou por?... 11

113 113

114 114

115 Aplicações 115

116 Entrega Distribuição Planejamento Instalação Manutenção Trafego Vendas! Transferência Assistência Passageiros O-D Serviços Fiscalização Coleta 116