Um tutorial DIY para construir um parquímetro inteligente

As cidades estão ficando mais inteligentes, e um grupo de nós espera que o primeiro problema que eles resolvam seja o trânsito. E uma das causas das dores de cabeça do trânsito é o estacionamento. Então, como resolvemos isso?

Com parquímetros inteligentes! Este tutorial demonstra como construir um protótipo de um aplicativo de parquímetro inteligente habilitado para IoT usando IBM Bluemix e PubNub. O aplicativo tem três funções principais:Mostrar ao motorista uma visão em tempo real das vagas de estacionamento disponíveis e ocupadasPermitir que o motorista reserve uma vaga de estacionamentoAcompanhar automaticamente o faturamento com base nas ações do motorista (como entrar e sair da vaga de estacionamento)Configuração do projeto e repositório de código completoEste projeto é um ótimo experimento DIY para entusiastas de IoT.

Portanto, se você estiver interessado em experimentá-lo, acesse o GitHub para obter o código-fonte completo do projeto bluemix-parking-meter. Consulte as instruções de compilação e o arquivo leia-me para obter etapas detalhadas, desde a configuração do hardware até a hospedagem e execução do aplicativo . Para hospedar este aplicativo, você precisará criar uma conta Bluemix e PubNub.

Visite a página de inscrição do IBM Bluemix e a página de complemento PubNub para criar suas respectivas contas. Ambos os serviços oferecem uma conta de nível gratuito para brincar com suas ofertas. ComponentesExistem três componentes do aplicativo:Parking Management Server (PMS) monitora todas as vagas de estacionamento e gerencia a medição e cobrança para todos os usuários.

A plataforma de hardware IoT conecta as vagas de estacionamento ao PMS e também detecta a presença ou ausência de um veículo. O Mobile App oferece uma interface fácil para auxiliar o motorista a encontrar uma vaga e gerenciar seu uso e faturamento de estacionamento. A plataforma de hardware é alimentada pelo Arduino Yun e usa sensores ultrassônicos para detectar a presença ou ausência de um veículo em uma vaga de estacionamento.

O PMS é implementado como um servidor de aplicativos executado em Python. Ele mantém o controle de todos os dispositivos e gerencia o faturamento e as reservas. O Mobile App (também conhecido como Auto Park) é um aplicativo Android baseado em Cordova e JavaScript.

O servidor de aplicativos PMS está hospedado na plataforma de nuvem IBM Bluemix e toda a comunicação entre o PMS para o hardware e o PMS para o aplicativo móvel é alimentada pela PubNubs Realtime Data Stream Network.HardwareA seguir está a lista de componentes de hardware usados ​​para este projeto:Arduino YunHC -Sensor ultrassônico SR04 (3 nos. ) Uma configuração de amostra em uma placa de ensaio é mostrada abaixo: E o diagrama esquemático associado para o circuito de hardware está abaixo: Existem três partes funcionais do hardware: Controlador Mestre O Arduino Yun habilitado para WiFi atua como o controlador mestre para controlar alguns estacionamentos espaços.

Ele monitora periodicamente e obtém o status de cada vaga de estacionamento dentro de sua jurisdição, por meio de sensores ultrassônicos. Ele também faz interface com o PMS via PubNub e publica o estacionamento StatusSensor Controller Este é um componente interno da placa Arduino Yun, alimentado pelo chip ATMega32. Ele interage diretamente com os sensores e executa um loop, a cada poucos segundos, para obter o status mais recente de cada sensor Sensor Ultrassônico Três sensores HC-SR04 são usados ​​para simular três vagas de estacionamento.

O código-fonte para configuração de hardware está disponível no diretório yun_pubnub (para controlador mestre) e no diretório device/hcsr04 (para controlador de sensor) no repositório GitHub.Parking Management Server (IBM Bluemix)O PMS é escrito em Python e pode ser instalado como um Serviço hospedado IBM Bluemix. O IBM Bluemix fornece a potência de computação para o PMS monitorar dispositivos de hardware e gerenciar a medição de estacionamento e cobrança para os usuários.

Além disso, você precisará associar o serviço de complemento PubNub à sua conta do IBM Bluemix para que o PMS funcione com o PubNub. Consulte as etapas em README.md para entender como configurar e hospedar um aplicativo Python no Bluemix com PubNub.

O código-fonte do PMS está localizado no diretório do medidor de estacionamento no repositório GitHub.Aplicativo móvelO aplicativo móvel é um aplicativo Android padrão baseado em Cordova. Ele exibe um mapa da área de estacionamento com vagas codificadas por cores para auxiliar o usuário na escolha de uma vaga.

O código-fonte do aplicativo móvel está localizado no diretório MobileApp no ​​repositório GitHub. O PubNubPubNub atua como o middleware de comunicação para todo o sistema. Ele fornece uma rede de fluxo de dados em tempo real baseada em nuvem que suporta mais de 70 SDKs, de modo que pode permitir que qualquer dispositivo se comunique com qualquer outro dispositivo na Internet.

Este aplicativo usa três dos SDKs PubNubs para que todos os componentes se comuniquem perfeitamente entre si. Estes são:Javascript SDK para o aplicativo móvel SDK do Python para PMSPOSIX C SDK para o Arduino Yun Este aplicativo conta com vários canais PubNub para permitir a comunicação entre os componentes, conforme ilustrado abaixo: O canal privado no diagrama acima refere-se a um canal dedicado entre o PMS e um aplicativo móvel. Todas as mensagens trocadas pelos canais PubNub estão no formato JSON.

Para cada aplicativo móvel solicitando reserva de estacionamento, o PMS inicia mensagens por meio desse canal para esse aplicativo móvel específico. A importância de todos os canais será esclarecida na próxima seção. Operação e Cenários do Sistema A operação completa deste sistema pode ser dividida nos cinco cenários a seguir.

Cenário 1: Inicialização do aplicativo Quando o aplicativo móvel é iniciado pela primeira vez após a instalação, ele solicita a placa/número de registro do veículo do usuário. Isso funciona como um identificador exclusivo para o PMS rastrear o aplicativo para fins de cobrança. Em seguida, o aplicativo envia uma solicitação ao PMS para obter o status de todas as vagas de estacionamento.

Isso é usado para exibir o mapa, onde cada espaço é identificado com um número de slot (001, 002 e 003). Veja como ocorre a troca de mensagens entre o PMS e o aplicativo móvel: A solicitação JSON do aplicativo contém um parâmetro RequestType com o valor 1 para indicar uma solicitação para buscar o status em massa de todas as vagas de estacionamento. A resposta JSON do PMS contém o número da vaga de estacionamento como parâmetro e seu status como 0 ou 1 , para indicar que o espaço está vago ou ocupado.

Para a exibição do mapa no aplicativo móvel, as vagas de estacionamento atualmente vagas são indicadas em verde, enquanto as ocupadas ou reservadas são indicadas em vermelho. sinaliza imediatamente o PMS. Aqui, 001 identifica o número de identificação da vaga e o valor 1 indica que a vaga está ocupada.

Como alternativa, um valor de 0 indica que o espaço está vago. O PMS também transmite essas informações em um canal global PubNub parkingapp-resp para que todos os aplicativos possam atualizar a exibição do mapa de estacionamento. Cenário 3: solicitação de reserva & Billing StartUm usuário que se aproxima de uma vaga de estacionamento vago pode reservá-la com antecedência tocando em uma vaga de estacionamento vaga desejada no aplicativo.

Isso solicita que o PMS inicie uma sessão de cobrança para o usuário. O PMS envia uma mensagem ao aplicativo em seu canal privado para iniciar o início do faturamento. Junto com isso, o PMS também inicia um cronômetro.

Veja mais de perto o formato das mensagens JSON nesta interação: O parâmetro RequestType com valor 2 indica uma solicitação de reserva é o número de matrícula do veículo É identificado por próprioUm tipo de sessão com valor 0 indica o início da sessão de cobrança para o usuário que reservou o número do slot identificado pelo valor de deviceID.Ao receber a mensagem em seu canal privado, o aplicativo móvel exibe uma mensagem ao usuário para confirmar sua reserva de estacionamento request:Além disso, o PMS também envia uma atualização no canal parkingapp-respto informando a todos os aplicativos móveis que a referida vaga está ocupada. Cenário 4: Confirmação da ReservaApós a reserva, quando o usuário finalmente estaciona seu veículo no estacionamento designado espaço, o hardware envia uma atualização de status para o PMS para indicar a confirmação da reserva.

Neste momento, o PMS pára o temporizador. Cenário 5: Faturamento PararMais tarde, quando o usuário retira seu veículo da vaga, o dispositivo de hardware novamente detecta isso e envia uma atualização de status para o PMS indicando que a vaga está vazia. Ao receber essa atualização, o PMS calcula a fatura para o usuário e envia uma mensagem de interrupção da sessão de cobrança junto com os detalhes da fatura para o aplicativo móvel por meio de seu canal privado.

A mensagem JSON recebida pelo aplicativo móvel contém os parâmetros para os detalhes da fatura: É a hora de início do estacionamento É o fim do tempo de estacionamento é o tempo total de estacionamento (em minutos) É o valor faturado. Por fim, o aplicativo móvel exibe os detalhes da conta na tela da seguinte forma: O PMS está programado para cobrar US$ 10 por cada sessenta minutos de estacionamento. no cenário 3, faz a contagem regressiva de 60 segundos até 0 e, finalmente, executa o cenário 5 sem o acionamento de hardware.

Nesse caso, o usuário é cobrado com uma conta mínima de US$ 10. Além disso, esta aplicação não tem qualquer possibilidade de autenticação do utilizador durante o estacionamento (como parte do cenário 4), de forma a garantir que o utilizador que reservou o lugar de estacionamento é quem efectivamente estaciona o seu veículo nesse lugar. Isso fica como exercício para os leitores que desejam aprimorar ainda mais esse aplicativo e torná-lo viável para uma implantação mais próxima da vida real.

Nós nos divertimos muito construindo e brincando com este aplicativo, e testar o cenário de ponta a ponta foi bastante interessante, considerando que existem alguns subsistemas envolvidos. Usando IBM Bluemix & Os serviços PubNub simplificam muito os desafios de desenvolvimento, pois o desenvolvedor pode se concentrar na lógica do aplicativo sem se preocupar em como fazer a comunicação funcionar entre os diferentes subsistemas. Além disso, ambos os serviços são capazes de lidar com uma escala massiva que pode ser aproveitada para criar aplicativos semelhantes do mundo real que exigem 247 de tempo de atividade e milhares de usuários aleatórios chegando.

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