SmartFare

Participantes:

Luis Fernando Guerreiro

Diego Gabriel Lee

Diogo Guilherme Garcia de Freitas

Resumo do projeto:

Sistema de bilhetagem eletrônica e coleta de dados do transporte público. Geração de informações de geolocalização, distância percorrida, origem e destino de passageiros para auxiliar a gestão do transporte público.

Descrição do projeto:

A nossa melhor opção

O transporte público é uma ótima opção para viver em cidades sem grandes congestionamentos e problemas de mobilidade urbana. Ônibus, trens, metrôs e balsas tem o potencial de aumentar o fluxo de pessoas passando por uma mesma rota até o seu destino.

Mas nossa melhor opção também tem problemas

Infelizmente a realidade do transporte público no Brasil são ônibus caros, lotados e atrasados que demoram a chegar em seu destino. Sistemas de transporte público não integrados e que fazem rotas desconexas com o verdadeiro destino dos passageiros. Como podemos melhorar isso?

Dados para tomada de decisão

E se pudéssemos saber onde e quando os passageiros estão embarcando e desembarcando do seu transporte? E se soubéssemos a média de ocupação de uma linha de ônibus em qualquer horário de qualquer dia da semana? Quanto melhor seria o planejamento urbano de uma cidade se apenas tivéssemos acesso a dados como esses?

Por que SmartFare?

O SmartFare é uma solução que vai proporcionar dados relevantes e verdadeiros para a gestão do transporte público na sua cidade. Ainda oferece um sistema de bilhetagem eletrônica moderno e automatizado.

Sua vida com SmartFare

Para o passageiro, usar o SmartFare é simples como seguir esses 3 passos:

Adquira seu cartão e adicione créditos
Ao entrar no ônibus, passe o cartão no leitor da porta de embarque
Ao sair do ônibus, passe o cartão no leitor da porta de desembarque

Simples, não é mesmo?

Dados reais para resolver problemas reais

SmartFare empodera a gestão do transporte público com os seguintes dados:

Geolocalização de embarque e desembarque de um passageiro
Distância percorrida por um passageiro
Horário e data de embarque e desembarque de um passageiro
Duração de uma viagem de um passageiro
Número de passageiros em um veículo em determinado período
Veículo e linha em qual o passageiro embarcou
Saldo atual do passageiro no momento da viagem

Uma solução, infinitas possibilidades.

Os dados do SmartFare podem ser combinados de inúmeras maneiras para criar informações úteis que facilitam a tomada de decisão na gestão do transporte público. Aqui estão algumas delas:

Observar os horários de pico com precisão
Encontrar a média de ocupação de um veículo em um período de tempo
Mapear todos os embarques e desembarques na cidade
Obter informações de origem e destino de passageiros
Melhorar as rotas das linhas de ônibus

Mas como funciona o SmartFare?

O SmartFare é uma solução dividida em duas partes, um sistema embarcado no veículo (parar gerar dados) e um webservice (para receber e organizar os dados).

Dentro do ônibus utilizaremos a placa LPCXpresso4337 para registrar os seguintes dados:

Momentos de embarque e desembarque dos passageiros, fornecidos por dois leitores de cartão (RFID), uma na porta de saída e outro na entrada;
Coordenadas geográficas do veículo,adquiridas através de um módulo GPS;
Distância percorrida entre os momentos de embarque e desembarque de um passageiro, fornecida pelo odômetro do veículo.

O sistema armazena localmente estes dados e os associa à viagem de cada passageiro por meio do ID único do usuário, que é gravado no cartão. Com isso pode-se calcular a tarifa da viagem e atualizar o saldo do passageiro, também guardado no cartão.

Usando um módulo de comunicação GSM os dados do sistema são enviados para o webservice. A sincronização pode ser feita regularmente durante a operação do veículo e também quando ele chega ao ponto final, sincronizando todos os dados pendentes.

O webservice fica responsável por armazenar e organizar os dados recebidos do veículo e também simula a interação com o sistema de cadastro de usuários e recarga do cartão.

SmartFare

Uma solução para cidades inteligentes

Visite-nos em: smartfare.herokuapp.com

Histórico do desenvolvimento:

Inicialmente a equipe buscou informações sobre as necessidades de melhoria no transporte público de Curitiba. Através de conversas com professores e visita à URBS (Urbanização de Curitiba), percebeu-se uma grande demanda de captação de informações sobre o transporte público, como pode ser visto na matéria , de 25 de abril de 2016 da Gazeta do Povo, um dos principais jornais do estado do Paraná.

http://www.gazetadopovo.com.br/vida-e-cidadania/apos-quase-2-anos-pesquisa-para-detalhar-deslocamentos-em-curitiba-sai-do-papel-8uqt30hnyjisp6t0x9o4os53f

Segundo a matéria, o edital para a pesquisa que procura detalhar deslocamentos em Curitiba está em aberto desde agosto de 2014 e apenas agora irá sair do papel. Um dos focos é traçar hábitos de transporte do curitibano e de moradores de 17 cidades da Região Metropolitana com o objetivo de criar estratégias sobre a mobilidade urbana na cidade.O levantamento tem um custo estimado em R$ 6,3 milhões e uma das etapas da pesquisa consiste em entrevistas pessoais com diversas perguntas, sendo uma delas a origem e destino das viagens cotidianas.

Através de brainstormings e discussões a equipe pensou numa maneira de ajudar na coleta de dados de uma maneira prática e com uso da tecnologia: SmartFare. Assim acredita-se que seja possível coletar um número muito maior de informações sobre origem e destino, horários, duração da viagem, número de passageiros no ônibus e localização de uma maneira discreta e prática utilizando a Internet das Coisas.

Desenvolvimento semanal do projeto

Semana 1 (22/08)

Geral:

Visita na URBS (Urbanização de Curitiba) para verificar necessidades do transporte público em uma grande cidade
Validação da ideia com professores e URBS
Primeira versão do cronograma de projeto
Diagrama de Gantt com as atividades e prazos

Sistema Embarcado:

Estudos do kit LPCXpresso4337 e do LPCOpen

Semana 2 (29/08)

Geral:

Reorganização do cronograma de projeto
- Adicionadas atividades mais detalhadas na plataforma Freedcamp
- Definidas as atividades de cada integrante
Discussão dos componentes do sistema
- Decisão de usar apenas um microcontrolador
- Comunicar com os periféricos através dos seguintes protocolos:
  - SPI para os leitores RFID e displays LCD
  - UART para os módulos GPS e GSM
  - Não utilizar CAN devido ao tempo limitado e falta de experiência
Criação dos repositórios de software
- Git para o webservice e banco de dados
- Git para o sistema embarcado

Sistema Embarcado:

Familiarização com a placa NXP LPCXpresso4337
- Testes com os projetos exemplo LPCOpen na IDE LPCXpresso
- “Hello World” do display LCD incorporado no shield OM3082
- Teste do RTC, mostrar o horário através da UART

Webservice:

Primeiros exemplos de requisição HTTP adicionados no github
Início dos testes do webservice
- Testes com exemplos de API REST
- Familiarização com Node.js e MongoDB

Semana 3 (05/09)

Geral:

Aquisição dos componentes fundamentais
- Encomenda dos módulos GSM, GPS e RFID

Criados os fluxogramas funcionais do software
- Leitura do cartão na entrada
- Leitura do cartão na saída
Criado o diagrama em blocos geral do projeto

Sistema Embarcado:

Primeiros testes com o módulo RFID
- Estudo do funcionamento do dispositivo
- Testes utilizando a biblioteca MFRC522 , leitura e escrita de dados no cartão.

Webservice:

Criação do banco de dados não-relacional com exemplos
Codificação de uma RESTful API para operações CRUD no banco de dados
Início do desenvolvimento do dashboard do admin do sistema

Semana 4 (12/09)

Geral:

Melhorias na descrição do projeto no site
Elaboração de diagrama estrutural de hardware
- Definição dos componentes definitivos do sistema
- Nomes e os protocolos de comunicação utilizados
Aperfeiçoamento dos diagramas funcionais de software

Sistema Embarcado:

Primeiros testes com o módulo GPS utilizando a biblioteca TinyGPS

Primeiros testes com o módulo GSM utilizando a biblioteca Freematics/SIM800/
Adicionada a biblioteca MFRC522 adaptada para a LPCXpresso4337 no Git
- Primeira versão em C++
- Adaptação da biblioteca para C

Webservice:

Definição dos requisitos do webservice
- Definição dos tipos de dados guardados no servidor
- Definição do formato de envio dos dados
  - Dados encapsulados em JSON e enviados via requisição HTTP.

Semana 5 (19/09)

Geral:

Desenvolvimento de uma logo para o projeto
Desenvolvimento de nova imagem de apresentação do projeto

Sistema Embarcado:

Iimplementação de funções extras e testes com a biblioteca MFRC522
Desenvolvimento de circuito para alimentação do módulo GSM SIM800L
Planejamento inicial de todos os pinos usados na placa LPCXpresso4337
Desenvolvimento da geração de dados em formato JSON pela coleta de dados

Webservice:

Testes no browser da API desenvolvida

Semana 6 (26/09)

Geral:

Criação do diagrama de fluxo de uso do projeto

Sistema Embarcado:

Integração completa da biblioteca do módulo RFID MRFC522
Início do desenvolvimento de esquemático para o sistema
Testes com os dois leitores RFID funcionando ao mesmo tempo
Comunicação do módulo GSM com a rede de telefonia móvel bem sucedida
Requisição HTTP GET usando o módulo GSM e página de testes

Webservice:

Refatoração do projeto em uma estrutura de diretórios padronizada

Semana 7 (3/10)

Geral:

Planejamento da montagem física do sistema
Desenvolvimento de ideias de roteiro para o vídeo de apresentação do projeto
Concepção e criação do logotipo e identidade visual do projeto

Sistema Embarcado:

Conclusão do esquemático do sistema
Integração da biblioteca do módulo GSM SIM800L concluída
Reorganização de código e pastas do projeto

Webservice:

Adição de uma landing page com detalhes do projeto
Criação das routes para as demais views com Node.js
Primeiro deploy da versão de testes no Platform-as-a-Service (PaaS) Heroku (URL: smartfare.herokuapp.com)

Semana 8 (10/10)

Geral:

Divulgação do projeto com sua nova identidade visual

Sistema Embarcado:

Refatoração do código para fazer o display e o RFID compartilharem o mesmo barramento
Implementação de funções no firmware para a formatação dos dados em JSON
Teste da biblioteca para o display Nokia 5110
Projeto e confecção de placa de circuito impresso para realizar as conexões entre a placa e os periféricos

Webservice:

Criação do banco de dados MongoDB no Database-as-a-Service (DaaS) mLab
Conexão do webservice com o servidor de banco de dados
Testes da API desenvolvida com a ferramenta Postman

Semana 9 (17/10)

Geral:

Aquisição de uma caixa para acomodar o sistema
Montagem do sistema na caixa e acabamento final do módulo
Gravação e edição do vídeo de demonstração
Revisão da documentação do projeto

Sistema Embarcado:

Finalização do acabamento da placa de circuito impresso
Testes de hardware e software
Release no GitHub

Webservice:

Repaginação do website para seguir a identidade visual do projeto

Principais desafios técnicos:

Geral:

Devido ao grande número de componentes sendo utilizados as vezes havia dificuldade em saber se o erro era de software ou de hardware
Acomodar as partes do sistema de maneira ideal dentro da caixa adquirida

Hardware:

Realizar as conexões corretas entre o microcontrolador e os periféricos sem a PCI
Rotear as vias da placa sem fabricar uma PCI dual layer
Muitos periféricos para conectar na placa

Software/Firmware:

Nenhuma experiência anterior com LPCOpen
Codificar firmware sem o auxílio da plataforma mbed
Portar bibliotecas de periféricos de C++ para C
Muito periféricos para programar no projeto
Identificar problemas em protocolos de comunicação serial sem o auxílio de um analisador lógico