Implementació del Sistema Electrònic del Projecte Bicis Grogues Alumne: Ramon García Fortuny Director: Salvador Manich Bou Convocatòria: Març 2003

Sumari Motivació Objectiu Anàlisi de mercat Realització Pressupost Descripció de les parts Descripció funcionament global amb dos exemples Pressupost Conclusions Ampliacions futures Demostració

Motivació El problema de la mobilitat obligada: temps perdut conseqüències socials conseqüències mediambientals La intermodalitat com a possible solució: transport públic + bicicletes comunitàries El Projecte Bicis Grogues a Terrassa: es comença a l’associació SenseFums l’any 1999 PFC: “Informatització del sistema de bicicletes públiques a Terrassa” (per Jónatan Herranz, FIB, 2001) Donen suport i finançament: Pla de Mediambient de la UPC, Campus de Terrassa, Ajuntament de Terrassa i FGC. El dirigeix: Bicicleta Club de Catalunya (BACC)

Anàlisi de mercat Bicicletes comunitàries amb sistemes simples: Copenhagen Aveiro Bicicletes comunitàries amb sistemes electrònics: Amsterdam Rennes Experiència Campus de Castelldefels UPC

Anàlisi de mercat

Objectius Millorar el programari Servidor – Client ja existent de gestió de la informació en xarxa. Dissenyar i integrar un sistema de control d’accés als pàrquings bici. Dissenyar un sistema de control de préstec de bicicletes.

Visió del Sistema Global PFC anterior Prestacions afegides: INTERNET CLIENT 1 Pàrquing 1 NODE 1 NODE 2 NODE 3 SERVIDOR PANY ELÈCTRIC bases de dades CLIENT 2 Pàrquing 2

Ports E/S del PC amb Linux Ports d’E/S utilitzats: 2 ports sèrie (ttyS0 i ttyS1) i 1 port paral·lel (lpt1) Llenguatge C de programació 2 maneres d’accés als ports d’entrada sortida del PC: nivell de maquinari: llegint i escrivint directament en els registres dels ports nivell d’arxius: utilitzant fitxers de lectura i escriptura estructura termios (bit rate, paritat, ...) comandes bàsiques de C UNIX d’accés a arxius: open, read i write

El lector de targetes (1/2) INTERNET CLIENT 1 NODE 1 NODE 2 NODE 3 CLIENT 2 SERVIDOR PANY ELÈCTRIC

El lector de targetes (2/2) Model MSR 110-33 Connexió RS-232 amb el PC en el port ttyS1 Comandes i respostes tipus text (p.e. P = a punt per llegir). La informació en les bandes magnètiques es distribueix en 3 pistes de diferents capacitats: %B4916720112271802^GARCIA FORTUNY... pista1 (79 caràcters de 7b) Codi Usuari pista2 (40 caràcters de 5b) ;4916720112271802=98121210000040070082? pista3 (107 caràcters de 5b) ;014916720112271802=00097800000000... S’utilitza per vincular l’usuari i la bici en el servidor

La tarja de control (1/3) INTERNET CLIENT 1 NODE 1 NODE 2 NODE 3 SERVIDOR PANY ELÈCTRIC

La tarja de control (2/3) Connectada al port paral·lel (lpt1). 2 funcions: Control del pany elèctric de la porta del pàrquing bici. Control alimentació elèctrica cadenats  RESET Té un circuit per cada funció (relé + BJT) activat amb un senyal del port. Aprofita la tensió de 12V dels cadenats per alimentar els seus circuits. el port paralel no té prou potència, i la tensió enseguida cau per sota dels 5V –> BJT i relé aprofitant alimentació nodes 12V

La tarja de control (3/3) + - Alimentació 12V pany Alimentació Connector DB25 – PC Regleta alimentació 12V Regleta sortida a nodes. Circuit NT a 12V. Regletes alimentació pany. Circuit NO a aqualsevol tensió (màx, 1,5A). Equema elèctric, 2 ciruits diferenciats: senyal control (BJT i alimentació 12V) i circuit de potència (relé) entrada senyal PC Relé i BJT regletes díodes de protecció: díode volant i díodes zenher (retorn bobines) Alimentació pany Alimentació nodes 12Vcc 12V + -

Els nodes (1/7) INTERNET CLIENT 1 NODE 1 NODE 2 NODE 3 CLIENT 2 SERVIDOR PANY ELÈCTRIC

Els nodes (2/7) Funció bàsica: assegurar que la bicicleta només pugui ser agafada per un usuari autoritzat. El node té la capacitat de comunicar-se amb el PC. Comunicació sèrie XARXA MARGARITA NODE uC MECANISME D’ANCORATGE PORTS SENSOR POLSADOR

Els nodes (3/7) Mecanisme d’ancoratge S’ha implementat un cadenat a nivell demostratiu amb un electroimà i uns perfils. Passador amb molla Electroimà Element solidari a la bici Perfils

Els nodes (4/7) El polsador i el sensor El node té un polsador que permet a un usuari identificat escollir quina bici vol prendre. El sensor de final de carrera detecta si hi ha una bici ancorada al mecanisme o no.

Els nodes (5/7) Comunicació en xarxa margarita Cada node està unit amb el node anterior i el posterior, creant així una cadena on el PC és el primer. Utilitza protocol de comunicació sèrie segons l’estàndard RS-232 (port ttyS0), amb els fils de transmissió (T), recepció (R) i terra (G). El missatge surt del PC cap al node 1, el uC el processa i si s’escau l’envia al node 2, etc... La resposta d’un node la genera el uC i arriba directament al PC a través d’unes portes lògiques AND. PC node 3 uC 3 node 2 uC 2 node 1 uC 1 R T R TNEXT R TNEXT TNEXT & T RNEXT & T RNEXT & T RNEXT R

Connexionat dels nodes amb el sistema Font d’alimentació Connexionat dels nodes en el sistema: Alimentació elèctrica: trafo, tarja de control simplificada com un interruptor controlat pel PC Xarxa Margarita entre Pc i nodes, TR, RT, GG

Els nodes (7/7) Comunicació PC - Nodes Els missatges es codifiquen en un sol byte. b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 info codi msg adreça node Composició missatges protocol sèrie: bit START + cos + paritat parella + bit STOP El PC té 4 missatges diferents per enviar i els nodes en tenen 3 per respondre. 5 bits adreça  màxim 32 nodes l’assignació d’adreça als nodes és dinàmica  configuració xarxa automàtica

Inicialització del pàrquing Exemple 1 Inicialització del pàrquing 00100001 Handshake col·lectiu 00100010 00100011 CLIENT NODE NODE 7 NODE 2 1 2 3 10000010 00000001 Resposta Handshake 10000011 xarxa.txt node bici 1 2 3 ... -1 7

Exemple 2 Préstec d’una bici 2 1 7 10000010 Autorització Obertura 01000000 Usuari Identificat 10000010 01000000 SERVIDOR 112271802 CLIENT NODE 1 2 NODE OK -1 00000010 Resposta Usuari Identificat 11100010 Petició Autorització Obertura 7 bici 7 fora usuari.txt parquings.txt 112271802 PANY ELÈCTRIC node bici 1 2 3 ... -1 7 -1

Pressupost PARTIDA DESPESA (€) Investigació i desenvolupament 22.290 Despeses de material 396,81 Despeses d’amortització 46,68 TOTAL PARCIAL 22.733,49 Altres despeses (5% del parcial) 1.136,68 PRESSUPOST TOTAL 23.870,17

Conclusions S’ha adaptat el programari existent per integrar el maquinari creat. S’ha creat un control d’accés amb un lector de targetes de banda magnètica i un accionador capaç d’obrir un pany elèctric. S’ha dissenyat i provat un sistema robust de préstec de bicicletes amb uns cadenats automàtics connectats en xarxa amb el PC del pàrquing.

Treballs futurs Disseny mecànic del cadenat (carcassa, mecanisme d’ancoratge...). Dissenyar i implementar un sistema de connexió i desconnexió automàtica del sistema, incloent un sistema SAI i de protecció de sobretensions paràsites (llamps...). Incorporació d’electrònica en la bicicleta (identificació automàtica, sensors...) i adaptar els nodes per establir comunicació node – bici i traspassar la informació. Programari per a creació d’informació estadística d’ús del servei (horaris punta, pàrquings crítics, ...).

Dedicat a l’Aldo.

Demostració Explicació de la maqueta Inicialització del pàrquing (Exemple 1) Resset Configuració automàtica Verificació taula nodebici Aplicació del Servidor Préstec de bicis (Exemple 2) Identificació usuari Obertura de porta Retirada de la bici Retorn de bicis Repàs d’històrics en el Servidor