Reporte Estacionamiento Inteligente.docx

OBJETIVO: Implementar un sistema de control de entrada y salida de un módulo de estacionamiento en la ESIME unidad Zacatenco, con ayuda de una tarjeta de desarrollo, donde la visualización de cuantos son lugares disponibles mediante una página WEB. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: La ESIME unidad Zacatenco del IPN, es una de las escuelas con mayor matrícula de alumnos y en consecuencia, de profesores y administrativos. Esto ocasiona una saturación en los espacios destinados para estacionamiento de vehículos, lo cual muchas veces se pierde tiempo en buscar un lugar disponible. Hay lugares ocupados por personas ajenas a la ESIME, ocasionando una mayor saturación. Existe una falta de seguridad en los estacionamientos, sobre todo en el primer y último turno cuando todavía está oscuro. JUSTIFICACIÓN: De acuerdo con el Instituto Nacional de Estadística y geografía, INEGI, en la Ciudad de México hay registrados más de 4 millones de vehículos [2], lo cual hace que los estacionamientos tengan un papel importante en la ciudad, dado que deben de soportar la demanda de los usuarios. En la ESIME Zacatenco se cuenta con 5 estacionamientos y alrededor de 9 mil alumnos, según los datos obtenidos mediante una estadística del Instituto Politécnico Nacional [3], estos datos nos hacen ver que los estacionamientos deben de tener la suficiente capacidad para almacenar los vehículos de alumnos y trabajadores, esto aunado a que de la misma forma deben de tener un correcto control de los vehículos que están estacionados, y los lugares disponibles. Por esta principal razón es que este novedoso sistema que se propone en este trabajo, tiene la capacidad para poder resolver el problema de la entrada y salida de vehículos. Entre las principales ventajas de este sistema se encuentran: ➢ Poder facilitar tanto a alumnos como a profesores, la información necesaria para que tengan la seguridad de que al ingresar al estacionamiento, haya o no lugar en donde se pueda estacionar. ➢ Tendrá la información en la palma de su mano. ➢ Se controlará el acceso de vehículos en el estacionamiento.

DESCRIPCION O ALCANCE:

Se realizará una aplicación donde se visualizará, qué lugares del estacionamiento están ocupados y cuáles están libres, lo cual disminuirá la pérdida de tiempo, en buscar un lugar donde estacionarse, buscando que en un plazo no mayor a 1 año, sea totalmente útil en la comunidad estudiantil y trabajadora.

Capítulo 1 Estado del Arte

1.1. Introducción

En este capítulo ofreceremos información esencial general para el presente trabajo, como son; sistema, control, estacionamiento y aplicación. En primera instancia se definirán las siguientes palabras según la RAE: ● Sistema “Conjunto de cosas que relacionadas entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objeto” [4]. ● Control “Mando o dispositivo de regulación” [5]. ● Estacionamiento “Lugar o recinto dedicado a estacionar vehículos” [6]. ● Aplicación “Programa preparado para una utilización específica” [7]. De las definiciones anteriores, un sistema de control para un estacionamiento con aplicación móvil se puede definir, como: Sistema para regular la entrada y salida de vehículos en un lugar con soporte de un programa para dispositivos móviles.

1.2 Evolución de los estacionamientos inteligentes

● La aparición de los estacionamientos se remonta desde la creación de los automóviles, pues no había un espacio determinado para el aparcamiento de estos, todo comenzó con la necesidad de guardar el coche tanto en el día, como en la noche. ● En 1994 se hace público el uso de los parquímetros en México, siendo estos uno de los avances más importantes en el uso de los estacionamientos, pues una vez que todo el mundo supiera cómo utilizarlos de manera eficiente y controlada, se podría maximizar el control y la efectividad de los lugares dispuestos para estacionar un automóvil. ● 2010. Se crea una propuesta para que los estacionamientos sean regulados mediante sensores magnéticos, junto con la captura de matrícula, para así obtener un mejor orden de los vehículos estacionados.

1.3 Estacionamientos inteligentes actuales 1.3.1 Parking Spotter (Ford) Este estacionamiento funciona “Empleando los sensores que incorporan multitud de vehículos para aparcar, esta tecnología se encargaría de buscar de una forma continuada sitios libres en el centro de las ciudades, y compartirla en la nube para informar al resto de vehículos de estas

plazas disponibles. Si estás por la zona buscando aparcamiento, se podrá incluso reservar una plaza libre para aparcar inmediatamente.” [8] 1.3.2 HPE Universal IoT Platform (Hewlett Packard Enteprise) Con ayuda de nuevas tecnologías, “Una solución que facilita la administración centralizada de servicios como el control del tránsito y los estacionamientos, a través de una infraestructura de red inteligente capaz de unificar y racionalizar la gestión de diversos tipos de protocolos, dispositivos y redes. En consecuencia, Universal Smart Parking HPE posibilita utilizar sistemas de información de tránsito en tiempo real y estacionamientos inteligentes, lo cual reduciría el tiempo y el costo del transporte.” [9] 1.3.3 Espacio inteligente (Graviton) Este estacionamiento está diseñado para “la incorporación de nuevas tecnologías que brindan a los usuarios una mejor experiencia, a través del uso de dispositivos que proporcionan la información necesaria, como guía para hacer que el proceso de estacionar un vehículo sea más rápido y eficaz. Desde el uso de paneles de información y contadores que indican el número de lugares disponibles, en distintas zonas de los estacionamientos, hasta la inclusión sensores ópticos y de ultrasonido, para detectar y guiar a los usuarios a través de todos los lugares libres con gran visibilidad a distancia, la automatización ayuda en agilizar el proceso de estacionado.” 1.4 Propuesta de estacionamiento inteligente. Cabe recalcar que ninguno de los anteriores estacionamientos inteligentes es igual al que vamos a desarrollar en el presente trabajo, pues el uso de diferentes tecnologías más innovadoras hace, que nuestro proyecto, sea de alta calidad. Así mismo el hecho de estar controlado por un micro dispositivo y, a su vez, de sensores, da como resultado que los usuarios tengan la oportunidad de obtener toda la información que necesita, en la palma de su mano. Esto y mucho más, convierte a éste proyecto de estacionamiento inteligente en un arma potente en la ayuda de los estudiantes de la ESIME Zacatenco.

Capítulo 2 Marco Teórico Para la creación de éste proyecto es necesario poder comprender ciertos conceptos, a su vez de elementos utilizaremos para la construcción de nuestra aplicación y el hardware. Internet de las cosas (IoT) Se trata de la relación entre objetos y las personas, incluso entre objetos, que se conectan a través de una red ofreciendo datos en tiempo real.

En la actualidad existen varios proyectos enfocados en llevar muchos objetos a una digitalización, desde la creación de máquinas que realicen comida, cuando una persona las pide a través de su celular. El desarrollo de estas tecnologías facilitará y ayudará a disminuir tiempos en la productividad, tanto en el trabajo, como en la vida cotidiana, identificando casi por completo cada aparato usado en las casas, así como en las calles de las ciudades o en transportes. Python Python como lenguaje de programación inicia a finales de los ochentas y a principios de los noventas, con su creador Guido Van Rossum quien trabajó en CWI(Centrum Wisukunde & Informatica) . A partir del proyecto ABC, que fue pensada para principiantes por su facilidad de aprendizaje y uso, como alternativa a BASIC, el código fue compacto y legible a pesar de ello el proyecto no trascendió mucho, debido al hardware de la época, que hacía difícil su uso. Van Rossum decidió darle una segunda vida a este proyecto dándole como nombre Python debido a que le gusta mucho el grupo Monty Python. En la actualidad Van Rossum sigue ejerciendo el rol de la dirección de Python. En 1991, se publicó el código versión 0.9.0 en alt.sources, en esta versión empezó a disponer de clases con herencias , manejo de excepciones, funciones y los tipos modulares. En 1994 se creó comp.lang.python, un foro de discusión acerca de Python, por lo cual se marcó un hito de popularidad y multiplicó la cantidad de usuarios. En el mismo año, llegó Python en la versión 1.0 la cual incluye herramientas de programación funcional, los cuales son lambda, reduce, filter y map. estas herramientas llegaron gracias a un hacker de LISP(List Processor), una familia de lenguajes de programacion de computadora de tipo multiparadigma. En 1995 CWI liberó la última versión de Python 1.2, en ese año Van Rossum continuó el proyecto en CNRI (Corporation for national Research) donde se lanzó varias versiones del lenguaje. En la versión 1.4, se agregaron nuevas características, inspiradas en Modula-3(lenguaje de programación imperativo, estructurado y modular) y con soporte para los números complejos. En el año 2000, el equipo principal de desarrolladores de Python se cambio a BeOpen.com por lo cual CNRI pidio que la versión 1.6 fuera publicada al momento de que el equipo abandonó a la compañía. La Free Software Foundation (FSF), fundación con el objetivo de incentivar el software libre, acordó cambiar a Python a una licencia de Software libre ya que argumentó que la cláusula era incompatible con GNU GPL (General Public License, es una licencia de derecho de autor), por ello mismo Python 1.6.1 es básicamente lo mismo que 1.6, solo con algunos arreglos y licencia compatible con GPL. Para Python 2.0 se incluye generación de listas y un sistema capaz de recolectar referencias cíclicas. Para el año 2001, se crea la Python Software Foundation, la cual a partir de la versión de Python 2.1 es dueña del código, documentación y especificaciones del lenguaje. La última gran actualización de Python fue en el año 2008 con Python 3.0 con diseñado para rectificar las fallas fundamentales en el diseño del lenguaje, además de hacer énfasis en eliminar

constructores duplicados y módulos con el objetivo de cumplir la regla de tener solo un modo obvio de hacer las cosas. las versiones Python 3.x y Python 2.x fueron planteadas para coexistir por varios versiones de lanzamiento en paralelo, donde Python 2.6 se lanzó al tiempo con 3.0, incluyendo nuevas características y alertas que resaltan el uso de herramientas eliminadas en la versión 3.0. Python 3.0 rompe la compatibilidad hacia atrás del lenguaje, ya que el código de Python 2.x no necesariamente debe correr en Python 3.0 sin alguna modificación. Un gran proyecto escrito en Python es el servidor de Dropbox (actual lugar de trabajo de Guido) que hoy en día sirve a millones de usuarios. Otro uso es por la comunidad científica como herramienta para Machine Learning. Jinja 2 Jinja2 es un conjunto de plantillas escrito en lenguaje Python además de ofrecer servicios basados en HTTP, con el cual se permite ingresar datos procesados y texto predeterminado en un documento de texto, lo cual permite crear contenidos de HTML dinámicos. Funcionamiento El funcionamiento de Jinja2 consiste en buscar y sustituir dentro de un texto los campos que se encuentren encerrados entre llaves “{ }” como se muestra en la siguientes sintaxis. {{ <expresión> }} ARM Es una arquitectura de 32 bits desarrollada en 1983 por la empresa Acorn Computers Ltd, usado en computadoras que manejan procesadores RISC (Reduced Instruction Set Computer), ya que al manejan instrucciones sencillas, lo cual permite ejecutar tareas con un consumo mínimo de energía. Esta arquitectura es de suma importancia en la actualidad, ya que ahora forma parte de varios dispositivos, como los celulares, otros dispositivos móviles y en las tarjetas SBC, que ahora van tomando importancia para la creación de proyectos que tienen que ver con IoT (Internet of Things). Tarjetas SBC Las siglas SBC que significan Single Board Computer o Computadora de placa única. Esto quiere decir que, a diferencia de los ordenadores tradicionales, estas tarjetas son placas que contienen componentes de una computadora. Su principal característica son sus reducidas dimensiones y su precio, que es mucho menor a comparación de una computadora de escritorio o una laptop, además de utilizar poca potencia. [10] Ejemplos de placas SBC ● Raspberry Pi. Es la placa más popular, cuenta con diferentes versiones, además de una amplia comunidad que le da soporte. El proyecto de esta tarjeta nació para buscar hardware económico y libre para enseñar computación en colegios de primaria. ● PcDuino. Es una placa SBC basada en los esquemas de Arduino incorporada con un procesador y memoria RAM. El último modelo de la placa soporta Ubuntu y Android. ASUS TINKER BOARD

Esta tarjeta SBC que llegó a salir al mercado en diciembre del 2017, por lo cual es una tecnología reciente capaz de ser utilizada en proyectos de IoT, y en nuestro caso, para el estacionamiento se utilizará en llevar el conteo de los vehículos que entran, además de almacenar esta información, ella misma con una base de datos que puede soportar, debido a sus características, las cuales mencionamos a continuación. Utiliza un procesador Rockchip RK3288 de cuatro núcleos basado en ARM, ofreciendo un rendimiento significativamente mejorado a comparación de otras tarjetas SBC. Brinda hasta 2GB de memoria LPDDR3 de doble canal, además de ser equipada con una interfaz SDIO 3.0 que ofrece velocidades de lectura y escritura más rápidas que las tarjetas microSD expandibles, utilizadas para el sistema operativo, aplicaciones y almacenamiento de archivos. Tinker Board presenta opciones de conectividad estándar, que incluyen una interfaz GPIO (General Purpose Input Output, Sistema de entrada y salida de propósito general) de 40 pines que permite la conexión con una gama de botones, interruptores, sensores, Led y mucho más. [11] Cuenta con una GPU Mali T764 basada en ARM lo que le permite ampliar su gama de usos, incluyendo la reproducción de medios de alta calidad, reconocimiento de gestos, procesamiento de imágenes, fotografía, video en HD, además de incluir Gbit LAN para internet y conectividad de red. Un recurso de bus para puerto LAN garantizando un rendimiento de Ethernet consistente. El controlador de Wi-Fi y Bluetooth está protegido con una cubierta metálica para garantizar una interferencia mínima y un mejor rendimiento en radio, además de un encabezado de antena IPEX integrado que permite la fácil sustitución de la antena o actualizaciones. Cuenta con puerto de salida HDMI y cuatro puertos USB 2.0 para una amplia conectividad de periféricos y accesorios. [11] A continuación, un esquema de los pines de la tarjeta y una imagen de su presentación física:

Desempeño de CPU La Tinker Board funciona con frecuencias de hasta 1.8 GHz, mejorando el rendimiento de las aplicaciones. Este aumento en el recuento de la CPU, junto con el aumento en la frecuencia del procesador, da como resultado que las tareas típicas de la PC sean más rápidas y perceptivas.

Desempeño de la GPU La GPU de la Tinker Board se basa en la GPU Mali-T764 ofreciendo hasta 4 núcleos y una velocidad de reloj de 600MHz.A continuación una comparación del rendimiento en aceleración de la GPU.

Velocidad de lectura y escritura de la tarjeta SD La tarjeta cuenta con una ranura microSD para el almacenamiento expandible, compatible con el estándar SD 3.0, con lo que puede utilizar tarjetas microSD de mayor capacidad que ofrecen un rendimiento de lectura y escritura aún más rápido. Velocidad de lectura: hasta un 80% más rápido. Velocidad de escritura: hasta un 40% más rápido.

SENSORES Un sensor es aquel dispositivo que responde a propiedades de tipo eléctrico, mecánico, térmico, magnético, químico, etc., el cual genera una salida, la cual se puede medir. Normalmente, las señales que se obtienen de un sensor son de pequeña magnitud, y se necesitan tratar principalmente en los aspectos de amplificación y filtrado. Podemos decir también, que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide, para que la pueda interpretar otro elemento. Como por

ejemplo el termómetro de mercurio, que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. La mayoría de los sensores son eléctricos o electrónicos, a pesar de que existen otros. Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir. Pueden ser de indicación directa o pueden estar conectados a un indicador, de modo que los valores procesados puedan leerlos una persona. Hay características principales que se deben de tomar en cuenta a la hora de utilizar un sensor.

Características deseables de los sensores: ● ● ● ● ●

Sensibilidad Linealidad Precisión Confiabilidad Costo

Factores a considerar en la elección de un sensor 1.

● ● ● ● ● ● ● ●

Margen de medida Resolución Exactitud deseada Estabilidad Ancho de banda Tiempo de respuesta Límites absolutos posibles de la magnitud a medir Magnitudes indiferentes

2. ●

Magnitud a medir

Características de salida

Sensibilidad

● ● ● ●

Tipo: tensión, corriente, frecuencia Forma de señal: unipolar, flotante, diferencial Impedancia Destino: presentación, analógica, conversión digital

3. ● ● ● ● ●

Tensión Corriente Potencia disponible Frecuencia (sin alterna) Estabilidad

4. ● ● ● ● ●

Características ambientales

Margen de temperatura Humedad Agentes químicos Atmósfera explosiva Entorno electromagnético

5. ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Características de alimentación

Otros factores

Peso Dimensiones Vida media Costo de adquisición Tiempo de instalación Longitud de cable necesaria Tipo de conector Situación en caso de fallo Costo de verificación Costo de mantenimiento Costo de situación

Tipos de sensores Según el tipo de magnitud física a detectar se puede establecer la siguiente clasificación:

● ●

Fotoeléctricos Identificación; (Huella Digital)

● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Posición lineal o angular. Desplazamiento o deformación. Velocidad lineal o angular. Aceleración. Fuerza y par. Presión. Temperatura. Táctiles. Intensidad lumínica. Sistemas de visión artificial Se va a profundizar más en los sensores de tipo inductivo, ya que son elementales para el diseño e implementación del estacionamiento microcontrolado.

DETECTORES FOTOELÉCTRICOS Su principal uso es como detectores de posición. Su principio de funcionamiento se basa en la generación de un haz luminoso llamado fototransmisor, que se proyecta sobre un fotorreceptor, o bien sobre un dispositivo reflectante. La interrupción o reflexión del haz por parte del objeto a detectar, provoca el cambio de estado de la salida de la fotocélula.

Se clasifican según su sistema de detección: ● ● ●

Sistema de detección de barrera Sistema de detección reflex Sistema de detección autoréflex

Detector fotoeléctrico de barrera Se constituye de emisor y receptor de haz luminoso dispuestos separadamente. Emisor: Produce una radiación visible o invisible que se concentra mediante lentilla. Receptor: constituido por material semiconductor, normalmente un fototransistor. Presentan una de las mejores presentaciones en cuanto a distancia de detección, lo cual lo hace ser voluminoso y caro. Este método tiene un rango de detección de 60 m. El objeto es detectado cuando interrumpe la barrera luminosa.

Detector fotoeléctrico tipo reflex Se concentra en un solo bloque del emisor y receptor por lo que requiere un elemento reflector. Para esto se suele emplear un sistema triedro trirrectangular, el cual refleja la luz en la misma dirección en que llega. Comparado con el anterior sensor, este dispone de una menor distancia de detección (9 m). La luz emitida se refleja por medio de un reflector a la distancia indicada como alcance máximo, y es evaluada.

Detectores fotoeléctricos tipo autoreflex En este sistema el objeto a detectar es el que funciona como elemento reflector. Lo cual representa un inconveniente, el cual es que dispone de la menor distancia de detección (5 m), comparada con los tipos anteriores. Refleja de vuelta la luz del propio objeto detectado.

Características de las células fotoeléctrica ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Alimentación Consumo Distancia de detección Tipo de material a detectar Ángulo direccional Modo de funcionamiento Tipo de salida Tiempo de respuesta Material de encapsulado Grado de protección

CAPÍTULO 3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA

3.1 BASE DE DATOS 3.1.1 INSTALACIÓN DE XAMPP Instalación de XAMPP en windows. Lo primero que se tiene que realizar es entrar a la página de XAMPP https://www.apachefriends.org/es/index.html, seleccionamos el sistema operativo windows que es el que utilizaremos, guardamos el archivo de instalación en una carpeta del disco duro de la computadora que utilizaremos. Una vez descargado el archivo de instalación, ejecutamos el programa de instalación. El programa de instalación se identifica con el nombre de “xampp-win32-7.2.10-0-VC15-installer”. En la figura xxx se muestra la pantalla del instalador

Seleccionamos todos los componentes como en la figura xxx

Nos pedirá seleccionar un folder vacío, se recomienda crear una carpeta con el nombre de XAMPP en el disco duro de la computadora.

Finalmente procederemos a instalar.

Después de haber realizado lo anterior mencionado, nos aparecerá el panel de control de XAMPP en el cual procederemos a inicializar el módulo de apache y Mysql.

A continuación abriremos el navegador web de nuestra preferencia y en la parte del buscador escribimos “localhost:80”, nos redireccionará a una página como en la figura xxx

Damos click en la parte superior derecha donde dice “phpMyAdmin” para visualizar la siguiente ventana, dando inicio a la creación de la base de datos.

3.1.2 CREACIÓN DE LA BASE DE DATOS Una vez que hayamos entrado a la parte de phpMyAdmin, procederemos a crear la base de datos, se le dará click en donde dice “Nueva”.

Crear una nueva base de datos y asignar un nombre, en este caso se le dará "estacionamiento"

Se procede a crear una tabla, la cual deberá de tener un nombre, así como el número de columnas a utilizar

A las columnas previamente creadas, se les dará un nombre, así como el tipo de variables que éstas deberán de tener

Procedemos a seleccionar la base de datos creada para darle los privilegios que queremos que tengamos, por lo que se creará una nueva cuenta de usuario.

Se llenará los campos que nos solicita, un nombre, nombre del host y contraseña.

Al ser de tipo administrador la cuenta, se deberá de dar todos los permisos a la misma.

Se procederá a abrir NetBeans, puesto que nos ayuda a generar el código PHP que se utilizará para la base de datos.

3.2 VINCULACIÓN CON NETBEANS

REFERENCIAS [1] Una visión de Android (2016). recuperado de: www. Android.org 9 de Abril de 2018. México [2] INEGI. Recuperado de : http://www.inegi.org.mx/lib/olap/consulta/general_ver4/MDXQueryDatos.asp?c 18 de Abril de 2018 [3] Instituto Politécnico Nacional. Recuperado de : http://www.ipn.mx/ofertaeducativa/Paginas/Estadisticas.aspx 18 de Abril de 2018 [4] Real Academia Española. Recuperado de http://dle.rae.es/?id=Y2AFX5s 23 de Abril de 2018. [5] Real Academia Española. Recuperado de http://dle.rae.es/?id=AeYZ09V 23 de Abril de 2018. [6] Real Academia Española. Recuperado de http://dle.rae.es/?id=GjL5I6f 23 de Abril de 2018. [7] Real Academia Española. Recuperado de http://dle.rae.es/?id=3CdjxNg 23 de Abril de 2018. http://www.atraccion360.com/topico/parquimetro [8] Estacionamientos inteligentes. Recuperado de https://hipertextual.com/2015/02/estacionamientointeligente 30 de Abril de 2018 [9] Estacionamientos inteligentes. Recuperado de http://www.telcelsoluciones.com/iot/articulos/estacionamiento-inteligente-la-solucion-al-transito-encdmx 30 de Abril de 2018 [10] https://www.hwlibre.com/que-es-una-placa-sbc/ 30 de Abril de 2018

[11] https://www.asus.com/mx/Single-Board-Computer/Tinker-Board/ 1 de Mayo del 2018 [?] Platzi. Recuperado de https://platzi.com/blog/que/-es-kotlin/ 6 de Septiembre del 2018 [?] Oracle Corporation. Recuperado de https://www.java.com/es/download/faq/whatis_java.xml https://www.cnx-software.com/2017/01/05/asus-tinker-board-is-a-raspberry-pi-3-alternative-based-on-rockchiprk3288-processor/ https://www.board-db.org/compare/251,156,226/ https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/design/minimum/minimum-hardware-requirements-overview