Desenvolvimento de um sistema controlador de semáforos sem fio, com monitoramento e progressão semafórica em tempo real aplicado à cidades inteligentes

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Oliveira, Luiz Fernando Pinto de, 1993-
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: [s.n.]
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Semáforo
Sistemas de comunicação sem fio
Internet das coisas
Cidades inteligentes
Traffic light
Wireless communication systems
Internet of things
Smart cities
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638694
Resumo: Orientador: Leandro Tiago Manêra
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spelling Desenvolvimento de um sistema controlador de semáforos sem fio, com monitoramento e progressão semafórica em tempo real aplicado à cidades inteligentesDevelopment of a wireless traffic light controller system, with real-time traffic monitoring and green wave coordination applied to smart citiesSemáforoSistemas de comunicação sem fioInternet das coisasCidades inteligentesTraffic lightWireless communication systemsInternet of thingsSmart citiesOrientador: Leandro Tiago ManêraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Desde o seu surgimento até os dias atuais, os semáforos controlam o trânsito de veículos. Porém, com o aumento do número de veículos públicos (ônibus) e privados (carro, moto e caminhão), situações de engarrafamento em centros urbanos estão se tornando cada vez mais frequentes. Tal fenômeno traz consigo problemas como aumento da poluição ambiental e sonora e congestionamentos. Para conter o aumento de tais problemas, as grandes cidades estão adotando o uso de tecnologias mais avançadas, aproximando-se do conceito de cidades inteligentes. O trabalho pretende contribuir para o aperfeiçoamento dos sistemas semafóricos, desenvolvendo um sistema controlador de semáforos por meio do uso de uma rede de comunicação sem fio. De forma a comprovar a eficácia do sistema desenvolvido, realizou-se o estudo e implementação dos principais tipos de interseções urbanas. O hardware do sistema é composto por um circuito atuador, para o acionamento de lâmpadas de corrente alternada e corrente contínua e um circuito sensor, para não só verificar se as lâmpadas estão queimadas, mas também detectar a requisição de travessia de pedestres, sendo que ambos circuitos são administrados por um microcontrolador. O firmware presente no microcontrolador efetua toda a lógica de controle, temporização e segurança do semáforo para cada tipo de cruzamento. Para que todos os semáforos de todos os cruzamentos possam operar da maneira pretendida, utilizou-se uma rede de comunicação sem fio com um protocolo de comunicação específico para intermediar a troca de informação entre os semáforos e sua central de controle. Implementou-se rotinas de controle direto dos semáforos da rede, permitindo o controle do sistema para eventos extraordinários, como o fechamento de vias devido à acidentes ou eventos públicos. Elaborou-se rotinas de segurança para que, em casos de problemas técnicos com um ou mais semáforos de um determinado cruzamento, imediatamente todos os semáforos entram em modo de alerta e notificam tal situação à central de gestão semafórica. O sistema semafórico, por meio da troca de informações entre a central e os semáforos, permite a implementação da onda verde para sucessivos cruzamentos. Com a elaboração de um protótipo composto por oito semáforos e com o auxílio de um analisador lógico conectado às saídas de cada grupo focal, foi possível montar o diagrama temporal dos estágios de operação de cada semáforo. Com isso, testou-se não só o funcionamento do sistema semafórico em uma situação normal de operação para cada tipo de interseção semafórica, mas também em situações de falhas semafóricas. A validação do sistema foi feita com base na comparação dos diagramas temporais teóricos e práticos, de forma que em todas as situações em que o sistema foi exposto o mesmo agiu da forma que foi projetadoAbstract: From its emergence to the present day, traffic lights control the traffic of vehicles. However, with the increase in the number of public (bus) and private vehicles (car, motorcycle and truck), urban centers are becoming more and more populous. Such phenomenon increases environmental and noise pollution and cause congestion issues. To stem the rise of such problems, large cities are adopting the use of technological devices, approaching the concept of smart cities. Examining only the traffic management systems, several hardware and software solutions are being studied and implemented around the world. This paper aims to contribute to traffic signal systems improvement, developing a centralized traffic light controller system through the use of a wireless communication network. In order to prove the system efficacy, of most commom types of urban intersections was carried out. The system hardware consists of an actuator circuit, for the switching of alternating current and direct current lamps and a sensor circuit, to not only check if the lamps are burnt out but also to detect the pedestrian crossing request, both of which circuits are managed by a microcontroller. The microcontroller's firmware performs all the control logic, timing and traffic light safety for each type of crossing. For all traffic lights at all intersections to operate as intended, a wireless communication network with a specific communication protocol was used to mediate the information exchange between the traffic lights at intersections and its control center. Routines for direct control of network traffic lights were implemented, allowing system control for extraordinary events, such as road closures due to accidents or public events. Safety routines have been designed so that, in the event of technical problems (burnt-out lamp, electrical or communication failure) with one or more traffic lights at a given intersection, all traffic lights immediately go into alert mode (flashing yellow) and notify the situation to the traffic management center, the network coordinator device. The traffic light system, through the information exchange between the central and the traffic lights, allows the green wave implementation for successive intersections. The development of a prototype composed of eight traffic lights (eight electronic boards) and with the aid of a logic analyzer connected to the outputs of each focal group, it was possible to create the timing diagram of the operation stages of each traffic light. It was tested not only the traffic light system operation in a normal operation situation for each type of traffic light intersection, but also situations of traffic light failures. The system validation was based on the comparison of the theoretical and practical time diagrams, so that in all situations in which the system was exposed, it acted in the way it was designedMestradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaMestre em Engenharia ElétricaCAPES88882.329384/2019-01[s.n.]Manêra, Leandro Tiago, 1977-Neli, Roberto RibeiroCardieri, PauloUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASOliveira, Luiz Fernando Pinto de, 1993-20202020-03-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (99 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638694OLIVEIRA, Luiz Fernando Pinto de. Desenvolvimento de um sistema controlador de semáforos sem fio, com monitoramento e progressão semafórica em tempo real aplicado à cidades inteligentes . 2020. 1 recurso online (99 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638694. 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