( Projeto sujeito a alteração de pesquisas e dados)

Ricardo Nunes Mota nº20105736

Tatiana Ferreira de Freitas nº 18203452

Rudiney Santos Alves nº 20105719

Raphael da Silva Sebastião Nº 17101121

Situação do problema

Em determinada rodovia, a pesagem obrigatória de caminhões é realizada por balanças não automatizadas, deixando o processo demorado e custoso para a operadora da rodovia.

Desenvolva o projeto de uma balança automatizada para melhorar o processo utilizado atualmente, seguem abaixo alguma característica que essa nova balança deve ter:

1 - Semáforo: Controla o acesso dos veículos sobre a plataforma da balança;

2 - Fotocélula: Dispositivo utilizado para posicionar corretamente o caminhão na plataforma da balança, evitando a possibilidade de fraude ou erro de pesagem;

3 - Cancela: Auxilia no processo de controle de tráfego dos veículos;

4 - Display remoto: Indicador de peso para visualização à distância (leds de alta definição);

5 - Identificação automática de veículos por vídeo: Software específico de digitalização que transforma a imagem da placa do veículo em caracteres alfa-numéricos;

6 - Identificação automática de veículo por transpônder ou código de barras: Sistema inovador que possibilita a identificação automática do veículo por um elemento gerador de sinal;

7 - Tíquete de pesagem: dados impressos das operações de pesagem.

Importante: Seja criativo(a), você deve desenhar todo o projeto da balança (com detalhes técnicos), mas não é necessário criar todo o sistema e programar hardwares. Apenas desenvolva a parte teórica buscando melhorar uma solução atual que é totalmente manual e não informatizada. Será avaliado como você irá pensar e qual a solução que você irá apresentar como adequada.

Resumo

Em vista da proposta apresentada, foi elaborado um projeto que visa automatizar o processo de pesagem em vias rodoviárias com o intuito de acelerar o processo, evitar congestionamento, e fraudes em pesagens. As aplicações escolhidas visam modernizar o processo, no qual segue uma sequência que não necessita de intervenção humana.

Palavras-chave: Tag, RFID portal, CLP, Display remoto, Sensor ultrassônico

ABSTRACT

In view of the proposal presented, a project was prepared to automate the weighing process in roadways in order to speed up the process, avoid congestion, and fraud in weighing. The chosen applications aim to modernize the process, in which it follows a sequence that does not require human intervention.

Keywords: Tag, RFID portal, PLC, Remote Display, Ultrasonic sensor

Desenvolvimento do Cenário

Nas rodovias do território nacional onde a circulação de carros e caminhões é de forma constante, foi desenvolvido um projeto de lei chamado “Lei da balança” onde objetivo é limitar o peso da carga do caminhão, dessa forma, garantir a conservação das pistas e evitar acidentes. Esta lei foi desenvolvida em 25 de novembro de 1985 que aplica tolerância de cargas nos caminhões.

Na situação problema informado acima, foi proposto desenvolvermos uma solução para automatizarmos a maneira como é executado o processo de pesagem. Através de pesquisas e estudos, nós estudantes da Faculdade Flamingo junto ao projeto R&S Company Soluction in development (responsável: Raphael da Silva), construímos um fluxo autorizado do processo para facilitar os procedimentos adotados nas rodovias. Propondo soluções com dados sólidos e por meio de pesquisas realizadas

Determinando a Proposta

Foi desenvolvido um fluxo que automatiza este processo que garante a segurança e precisão da balança, desta forma, segue abaixo o fluxo construído.

O caminhão entrará na via para pesagem, onde ele será sinalizado através de um semáforo, ao chegar em uma certa distância da balança, o motorista passará sobre a primeira balança onde identificará se existe excesso de peso.

Se eventualmente não exista o excesso de peso, o caminhão será orientado através de um display de orientação de fluxo para se dirigir- se a rodovia; considerando que o caminhão tenha um sobrepeso, ele será sinalizado e encaminhado a segunda balança; ao entrar na via de pesagem o caminhão se aproximará da cancela, onde terá uma câmera que irá tirar uma foto da placa do caminhão e com o sensor abrirá a cancela para o caminhão subir na balança para ajuste de peso. Na balança teremos um fotocélula que indicará o posicionamento correto na balança a fim de evitar fraudes e erro de pesagem. Logo após, o condutor será notificado por mensagem no display remoto que irá exibir o peso total do caminhão, todas as informações já estará na cabine do operador com os dados do caminhão colhidos pela antena RFID portal, ou pelo código de barras. Ambos será uma forma de identificação, se eventualmente, o motorista do veículo não contenha a TAG, o código de barras existente na placa do veículo será utilizado. O cadastramento da TAG, poderá ser realizado, em uma base de Registro nacional de veículos de carga. A leitura do código de barras existentes na placa do veículo, será escaneado pela câmera e quando processado, será obtido informações precisas do veículo. Quando o caminhão for notificado do peso e houver confirmação do excesso o mesmo será dirigido ao pátio e deverá esclarecer o motivo do sobrepeso.

Lista dos recursos necessários (componentes)

2 SEMÁFORO - Dará Sinalização De Entrada na Balança.

2 CÂMERA IP - Identificará A Placa Do Veículo E Transformará Os Caracteres Escaneados, Em Alfa-Numéricos.

2 DISPLAYS REMOTO - Indicará Mensagem De Peso E Ordem Para Saída Ou Entrada Na Balança.

2 DISPLAYS INDICADORES DE TRÁFEGO -Exibirá Setas Na Cor Verde Para Saída Do Veículo em sentido a rodovia Ou Seta Vermelha No Qual Indica Que O Veículo Deverá Realizar Nova Pesagem.

1 BALANÇAS POR EIXO - Balança Fará O Cálculo Do Peso Do Veículo Através De Módulos Eletrônicos Que Estão Conectados Entre Si.

1 FOTOCÉLULA- Auxiliará O Veículo, Para Realizar O Posicionamento Correto Na Balança.

1 ANTENA RFID PORTAL - Concretizará A Leitura Do Equipamento Tag Para Obter Informações E Enviará A Central De Apoio

2 CANCELA - A Cancela É O Item Responsável Pelo Controle De Fluxo Na Balança.

4 Sensores Ultrassônico - Material responsável pela abertura e fechamento da cancela, através de Arduíno

1 CENTRAL DE APOIO - Cabine Supervisória Que Acompanhará O Processo De Pesagem Dos Veículos De Carga, Recebendo As Informações Colhidas, Pelo Leitor.

Detalhes da proposta

Uma vez que o veículo passa pela pré seleção de pesagem, em uma velocidade máxima de até 10 km/h, a balança por eixo, realiza a pesagem do veículo. A balança por eixo segue segmentada diretamente a um módulo eletrônico, que calcula todos os lados periféricos do veículo, dessa maneira, o processo se torna confiável rápido e preciso. A balança faz comunicação via rede Ethernet, com o CLP e gera o protocolo de TCP/IP, e assim as informações geradas, passa pelo software supervisório, com isso obtém-se relatório de pesagem. Partindo desse norte, ao obter o relatório de pesagem, o condutor será notificado, se poderá prosseguir para a rodoviária ou deverá realizar uma nova pesagem. O processo de notificação, será exibido através de display indicador de tráfego.

O display indicador de tráfego, é composto em led verde e vermelho. O verde indica que o veículo poderá prosseguir para a rodovia, e o vermelho indica, que o veículo deverá realizar uma nova pesagem, na balança de precisão. A ordem de emissão de sinais, serão recebidas da cabine.

Em vista de infração, o condutor será orientado através do display de tráfego em direção a balança de precisão. A identificação do veículo para entrada na balança, se dará por meio da câmera IP com recurso LPR e a TAG (transpônder).

Câmera IP com recurso LPR:"

A câmera IP LPR, tem um recurso Compensador de alta luminosidade, pois em decorrência de excesso de luminosidade, a detecção da placa do veículo pode ser ofuscada. Conta, ainda com recurso para saídas de alarme para abertura e fechamento de cancelas, que se utiliza de sensores, para realizar o movimento.A câmera IP LPR possui entrada para conector de rede, pois o mesmo faz Conexão através do cabo de rede.

Mas afinal, o que é o recurso LPR?

O LPR (Reconhecimento de Placas de Veículos) é um recurso de câmera com inteligência de leitura de placas de veículos, no qual permite que a câmera faça a leitura da placa e armazene em seu banco de dados. O sistema pode ser utilizado para validação, quanto para liberação.

Uma vez que a câmera realizou a leitura da placa do veículo, a informação irá para o banco de dados, e a câmera fará login com o software IVMS - 5200,e desse modo, o operador terá acesso a todas as placas escaneadas. Segue exemplo:

A identificação automática do veículo será realizado após a câmera, escanear a placa do veículo. Além disso, a câmera pode escanear, o código de barras que contém na placa do veículo, e transformar o código carácter alfa-numéricos. Assim, o banco de dados terá informações relevantes do veículo. Por conseguinte, após a identificação da imagem do veículo for feita, o display apresentará mensagens de ordem ao condutor.

Mensagens de ordem que será apresentado no display:

1. Aproxime a TAG do leitor -

2. Entre na balança -

3. “Peso %d” KG -

4. Pesagem realizada com sucesso.

5. Aguarde a liberação do semáforo.

Após isso, o Display de led apresentar a primeira mensagem de ordem, o condutor aproximará a TAG na antena RFID portal.

Fundamentos da antena RFID portal

Outro assim, ao necessitar de dar entrada na balança de precisão, o veículo precisará ser identificado para haver liberação da cancela. Os componentes de identificação como a câmera IP e a antena RFID PORTAL, (Identificação por radiofrequência) são imprescindíveis, uma vez que a câmera captura a placa do veículo e transforma em caracteres alfa-numéricos, assim, a Central de apoio terá acesso como explicado anteriormente. A priori, a antena RFID PORTAL, é responsável por fazer a leitura da TAG através da radiofrequência que se utiliza de ondas magnéticas para colher as informações contidas na TAG.

Antena RFID imagem

Ademais é necessário compreender o que é TAG; popularmente conhecido como etiqueta RFID, a TAG é composta por um microchip, circuito, e uma antena interna. No microchip, é contido as informações que ficam armazenadas, como dados do veículo, e a seguir é anexada a uma cápsula. Essas informações são validadas pela antena RFID através do software Middleware que fica instalado no terminal da central de apoio no qual faz a integração dos dados apresentados pela etiqueta e os dados presentes na base da concessionária.

Fundamentos lógicos

Os componentes lógicos, são o sistema que compõe a antena RFID portal. O componente básico da antena RFID é a API (Interface de Programação de Aplicativos) no qual cria uma sequência de rotina, em que permite que as informações vindas do Middleware, se integrem as informações vindas da TAG.

Dessa forma, quando ocorre esse atrelamento entre os componentes, tal processo pode ser denominado de “evento”.

Middleware

O middleware gerencia a informação obtida, pela antena, e permite a comunicação da antena com a TAG. O software fica instalado no PC que está na cabine e faz ligação com a antena através do cabo Ethernet.

Dessa forma, uma vez que o condutor fez a identificação com a tag na antena RFID portal, o mesmo será orientado pelo display remoto para a entrada na balança; quando o motorista avança, o veículo fará presença no sensor ultra sônico, que está diretamente ligado ao Arduíno e a cancela.

Utilização dos componentes necessários:

• Sensores ultrassônicos

O sensor ultrassônico é um elemento que emite sinais em HZ e logo em seguida aguarda o retorno da emissão de sinal, para obter a distância entre o material e o sensor. Um sinal de 2000 HZ teria uma distância de 40 m, por exemplo.

Arduíno

O Arduíno é uma placa microcontroladora, composta por circuitos de entradas, saídas e sensores, o que possibilita a interligação em outros dispositivos. A programação é realizada via IDE em linguagem C/C++.

Protoboard

A protoboard é uma placa que fornece a base para ser construídos protótipos de projetos. O Arduíno faz ligação direta com a placa.

O sensor ultrassônico estará localizado após a antena RFID portal, e a câmera, e próximo à cancela, para não haver abertura da cancela, sem antes ocorrer o processo de identificação do veículo. Uma vez que o veículo avançou em direção a balança, o sensor ultrassônico, ligado diretamente ao Arduíno, capta a presença do veículo através de sinal em HZ, e logo em seguida o Arduíno recebe o sinal e envia impulsos para a abertura da cancela. Para chegar em tal resultado, é necessário criar a linguagem na IDE do Arduíno realizando a definição das portas dos sensores ultrassônicos, e também, declaração das demais variáveis. No void loop, conter tempo das ondas sonoras emitidas e tempo de espera. A configuração dos sensores no IDE do Arduino será: se houver uma distância que seja apenas igual a 1,30 m do veículo, a cancela fará sua abertura por Arduíno.

Baseado nisso, a cancela fará a abertura e o caminhão poderá entrar na balança. Logo em seguida o caminhão entrará em contato com o outro sensor ultrassônico posicionado após a cancela que movimentará a cancela para baixo a fim de bloquear o fluxo. Presente na balança o veículo obrigatoriamente deve ser orientado sobre o posicionamento correto na balança. Para isso, é utilizado o sensor ultrassônico, que está posicionado próximo à cancela de saída. O sensor em questão fará emissão de ondas sonoras, no momento que o motorista realizar aproximação demasiada da cancela, pois o mesmo, emitirá notificação quando o veículo estiver a 50 cm de distância do sensor. Portanto, o veículo será pesado e a informação obtida é gerenciada pelo recurso CLP e dessa forma a balança é conectada diretamente a uma impressora que emitirá os dados da pesagem.

Fluxo: Balança > CLP > PC > impressora

CLP modular

O CLP modular, possui uma base que permite a instalação de múltiplas entradas. O mesmo utiliza-se de hardware e software para fazer o gerenciamento de dados. Quando executado, a comunicação entre o CLP e os dispositivos conectados é RS232 (linguagens de códigos binários).

Impressão Tíquete

As informações colhidas pelo CLP são encaminhadas para o PC (Cabine do operador), O mesmo recebe os dados enviados para consulta e verificação, uma vez, colhido e aplicado os procedimentos na área externo da cabine, consegue-se imprimir um relatório com os dados do caminhão, empresa, endereço, Peso e multa aplicada para notificação do motorista e dos responsáveis. Logo, o condutor será notificado pelo display do sucesso da pesagem, assim estará apto a sair da balança.

Integração de componentes

Software: Para rodar tudo isso de uma forma integrada, e harmônica utilizaremos um sistema existente chamado de Guardian OCR na qual faz a integração de tudo o que precisamos de uma forma precisa e prática para um acesso amigável aos dados das operações de pesagem. Assim o funcionamento e recurso deste sistema pode ser usado em processo automático ou manual:

Integração dos sistemas;

• Identificação do veículo

• Liberação ou bloqueio do veículo

• Entrada do veículo sobre a plataforma

• Posicionamento do veículo

• Registro da pesagem de banco de dados

• Saída do veículo plataforma

É possível realizar a impressão automática ou manual do ticket de pesagem com a foto do veículo, e criar ganho de tempo, gerenciar a distribuição correta da carga, verificação automática, e bloqueio do caminhão com peso da carga excessiva.

Fonte: https://www.toledobrasil.com.br/balanca/balancas-rodoviarias/guardian

Fotocélula A função de fato de uma fotocélula ou relé fotoelétrico é gerenciar o acionamento dos Iluminadores(luzes) e diminuir o consumo de energia. Inicialmente colocaremos para este, função controle de medição da luz. De acordo com a proposta no que foi pedido no trabalho para este componente o que de fato serve são sensores que auxiliam no posicionamento do caminhão.

• Lógica:

1. Câmera: realizará a leitura da placa do caminhão enviara para a cabine convertendo esta imagem em ordem alfa-numéricos desta forma teremos os dados do caminhão com a procura do banco de dados e do sistema na Detran.

2. Display remoto: apresentará informação de ordem ao condutor em seguida será acionado através da leitura que o computador realizar da pesagem do caminhão.

3. Semáforo: O conjunto é composto de 2 semáforos na balança que se utiliza de dois módulos verde e vermelho. O controle de acionamento das fases serão feitos através de controladores de semáforos.

A alimentação dos semáforos é feito de modo chaveada com proteção elétrica contra curto-circuito, transiente e surtos de tensão; possui ainda terminais de Conexão anti-corrosivos. O tempo de delay do semáforo é de 10 000 milissegundos para transmitir a informação

4. Balança: Utilizamos dois tipos de balança, uma que fará pesagem por eixo (medindo todo cada eixo e somando o valor total)e outra a de plataforma que pesará o caminhão uma vez estando totalmente em cima dele.

5. Cancela: teremos duas cancelas, uma vez que antena toma a leitura da tag do caminhão, será emitido um sinal para o sensor e o mesmo abrira a cancela.

6. Sensor ultrassônico: utilizaremos este sensor, pois ele capta e transforma um tipo de energia em ondas de ultrassom e devolve para o sensor para execução da tarefa de abertura. Podemos configurar a distância exata para execução da presença deste sensor, consideramos uma distância de 1 metro e 30 centi milímetros para identificação da presença do caminhão e executar abertura da cancela. Além disso, ou menos a cancela não irá abrir.

• Cenário:

Prazos de realização (estimados)

O prazo para realização desta aplicação, estimamos de no máximo 1 ano e meio para obras de instalação e preparo do software de integrado com os órgãos responsáveis para integração das informações e aprovação.

Resultados esperados com a aplicação da solução proposta

O resultado que esperamos da aplicação deste fluxo é evitarmos um sistema manual e com uma demora na realização deste fluxo, e considerarmos apenas uma forma automatizada, que facilite para o operador a maneira como conduzir na verificação de possíveis excessos de carga. Assim as pesagens serão seguras e rápidas, sem requerimento de esforço humano.