Progetto per il monitoraggio di flotte di veicoli

Progetto Fleet
a cura di Allevi Ivan
Allix srl
Vicolo Molino 2, 21052 Busto Arsizio - Varese (Italy)
Fleet
Progetto per il monitoraggio di flotte di veicoli
Sommario
1. Introduzione ................................................................................................................ 2
2. Innovazioni e Tecnologie sviluppate ........................................................................... 6
3. Decrizione delle Fasi di progetto............................................................................... 10
5. Decrizione dettagliata dell’applicativo sviluppato ...................................................... 12
4. Riepilogo dei risultati ottenuti al 09-06-2009............................................................. 27
1. INTRODUZIONE
Fleet è una piattaforma di monitoraggio concepita al fine di ottimizzare il trasporto merci e
la gestione di flotte di veicoli. Il progetto consiste nella realizzazione di una piattaforma,
hardware e software, per la localizzazione e gestione di flotte di veicoli e del trasporto delle
merci tramite l’innovativa tecnologia GPS/EGNOS.
(Immagine di un viaggio calcolato in cui sono rappresentati anche i dati meteorologici)
La precisione nella rilevazione della posizione dei mezzi sta divenendo un fattore
essenziale sia per quanto riguarda la gestione complessiva delle flotte di veicoli, sia dal
punto di vista dell’affidabilità del sistema di rilevamento nel suo complesso. Diventa quindi
sempre più necessario poter offrire alle aziende che dispongono di una flotta di veicoli un
sistema che permetta, con precisione, di fornire i dati relativi ai percorsi effettuati dai veicoli
nel periodo temporale richiesto al fine di abbattere i costi superflui di gestione, dando una
stima più realistica del costo di percorrenza di determinate tratte. Il progetto è costituito da
una piattaforma di localizzazione e comunicazione veicolare, piattaforma hardware e
software, che implementa l’innovativa tecnologia GPS/EGNOS-GSM/GPRS. Il prodotto ha
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lo scopo di raccogliere e processare in tempo reale tutte le informazioni importanti inerenti
una flotta di veicoli e consentire all’utilizzatore l’ottimizzazione della gestione e la riduzione
dei costi di trasporto.
(Immagine di un viaggio con evidenziate le fermate, le soste, il punto di partenza e quello di arrivo)
Il prodotto è costituito da un software lato Server, preposto all’elaborazione dei dati, da un
software lato Client, con la funzione di interfaccia per la visualizzazione delle informazioni,
e da centraline GPS/EGNOS-GSM/GPRS montate a bordo dei veicoli. Le centraline
registrano in modo automatico e continuo l’attività del veicolo, memorizzano le coordinate
GPS/EGNOS della posizione, se il motore è acceso o spento, se è in movimento oppure in
sosta. Specifiche icone identificano sul tracciato le soste ed altri elementi utili alla gestione
della flotta.
Il sistema è in grado di integrare anche un applicativo che permette la pianificazione dei
percorsi. È quindi possibile confrontare direttamente sulla cartografia i “dati storici” dei
viaggi, cioè i chilometri percorsi, le ore di guida e la durata delle soste. Tramite la
pianificazione è così possibile evidenziare eventuali problematiche e sprechi identificando
opportunamente le varie soluzioni al fine di aumentare l’efficienza della gestione della
flotta.
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(Immagine di un itinerario pre-calcolato che poi verrà assegnato ad un determinato veicolo)
Il prodotto si basa su una architettura modulare: il cliente può decidere se acquistare tutti i
moduli del prodotto o parte di essi, a seconda delle proprie specifiche esigenze. In tal
senso, moduli ad hoc potranno essere sviluppati ed integrati nel sistema. Il software è
sviluppato implementando le più moderne tecnologie informatiche, quali Microsoft .Net e
sistemi operativi di tipo open source per quanto riguarda i dispositivi da installare sui mezzi.
I localizzatori di posizione che sfruttano la tecnologia GPS/EGNOS-GSM/GPRS sono
piccoli, economici e tecnologicamente avanzati.
La piattaforma permette inoltre la gestione di vari dati sensoriali come ad esempio il volume
del carico trasportato dal mezzo, la temperatura del carico, ecc. Per poter operare, il
software installato sul veicolo utilizza l’hardware GPS/EGNOS-GSM/GPRS per la
localizzazione della posizione dei mezzi in tempo reale e per l’inoltro delle notifiche tramite
rete GPRS. Infine il prodotto sfrutta il servizio messo a disposizione dalla rete satellitare
europea geostazionaria EGNOS in modo da aumentare la precisione del segnale GPS
portando lo scostamento dal dato reale di soli due metri (circa) invece dei canonici 10/50. Il
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progetto è una evoluzione dell’attuale progetto/piattaforma S.I.T.T. (Sistema Informativo
Trasporti Transfrontalieri) della Regione Lombardia per il monitoraggio del trasporto rifiuti.
(Immagine del dispositivo GPS/EGNOS-GSM/GPRS da montare sul veicolo)
(Immagine dei dispositivi Wireless ZigBee da montare nel container)
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2. INNOVAZIONI E TECNOLOGIE SVILUPPATE
Le novità introdotte dal progetto in questione consistono nella gestione in tempo reale
dei dati di localizzazione dei veicoli e delle merci e nel rendere queste informazioni
immediatamente disponibili ad una centrale operativa. Inoltre, è possibile monitorare
costantemente il volume del carico e il suo “stato” tramite sensori wireless, cosa che gli
attuali sistemi oggi presenti sul mercato non riescono a fare o fanno solo parzialmente.
(Immagine di un Report dettagliato del viaggio)
La gestione della flotta di veicoli copre così anche il carico trasportato dai singoli mezzi.
In questo modo si riducono i tempi di registrazione e controllo del carico, in quanto tali
attività vengono svolte dalla struttura elettronico-informatica, aumentando di conseguenza
la produttività dell’intera fase di trasporto.
È possibile così conoscere, per l’intera tratta del viaggio del veicolo, lo stato della
merce trasportata, tramite sensori di temperatura ed accelerazione, ed il livello del volume
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del carico, tramite la creazione di un sistema di sensori di profondità montata a bordo
dell’eventuale container trasportato dal mezzo. Nel container viene installata una griglia si
sensori volumetrici atti a controllare il volume del carico trasportato. Questi sensori
comunicano con una centralina montata nel container e quest’ultima a sua volta invia le
informazioni al dispositivo di localizzazione montato nella motrice attraverso il protocollo di
comunicazione ZigBee e per mezzo di un segnale radio potenziato.
(Schema rappresentativo del sistema di monitoraggio del carico)
Dall’analisi svolta sullo storico dei viaggi percorsi dai veicoli e dalla merce, è quindi
possibile, in maniera automatizzata, individuare le tratte maggiormente redditizie o quelle
che in definitiva all’azienda “costano meno”. Conoscere queste informazioni significa
ridurre gli sprechi ed aumentare l’efficienza del sistema nel suo complesso.
Il progetto è caratterizzato da un innovativo utilizzo della tecnologia web service che
permette di far interagire la infrastruttura server con quella client tramite la rete internet in
maniera trasparente, veloce ed efficiente. L’utente finale da qualunque postazione
collegata con internet è in grado di accedere ai propri dati
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(Schema rappresentativo della struttura di comunicazione e gestione dati)
La struttura sofware di comunicazione e gestione dati del progetto può essere
rappresentata schematicamente dai seguenti moduli e sottomoduli comunicanti tra loro:
- Modulo di gestione dei device GPS/GPRS
- Modulo lato Client, composto dai seguenti sottomoduli:
>> Smart Client
>> Web Client
>> Map Server External
- Modulo Web Services - Server Applications
- Modulo lato Server, composto dai seguenti sottomoduli:
>> Customer Databases
>> Database di autenticazione
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>> Map Server Open Source (GIS)
Il modulo di gestione dei device GPS/EGNOS-GSM/GPRS ha il compito di raccogliere i
dati di posizione, ed eventualmente altri dati (quantitativo del carico, ecc.), in formato
"grezzo", archiviarli ed inviarli tramite la rete GSM/GPRS, e quindi tramite internet, al
modulo di comunicazione Web Services - Server Applications.
Il modulo Web Services - Server Applications ha il compito di ridirigere tali dati al
sottomodulo Database del modulo lato Server per una prima archiviazione ed elaborazione
delle informazioni.
A questo punto i dati di posizione ed eventualmente altri dati sono archiviati nella base
dati e quindi nel sottomodulo Customer Databases.
Il sottomodulo Customer Databases, oltre ai dati grezzi di posizione dei device (i
veicoli) ed altri dati, si occupa anche di gestire le informazioni di anagrafica del cliente
finale.
Il modulo lato Client, con i suoi particolari sottomoduli, ha il compito di rendere
usufruibili da parte dell'utente finale le informazioni archiviate ed elaborate dal modulo lato
Server.
Tali informazioni possono essere rappresentate a video grazie ad un applicativo
Windows (sottomodulo Smart Client), internet Explorer (sottomodulo Web Client) ed
utilizzando particolari mappe elettroniche, come ad esempio il software Virtual Earth della
Microsoft (sottomodulo Map Server External). I dati cartografici possono essere visualizzati
e rappresentati, in maniera più precisa, grazie al sottomodulo Map Server Open Source
(GIS), che deve essere visto come una estensione sia del Map Server External sia di parte
del Customer Databases e permette di visualizzare le mappe catastali della zona
interessata.
Il modulo lato Client invia una richiesta di autenticazione, tramite il modulo Web
Services - Server Applications, al sottomodulo Database di autenticazione del modulo lato
Server.
Una volta effettuata l'autenticazione, il modulo lato Client ha il permesso di comunicare
con il sottomodulo Database del modulo lato Server (comunicazione che avviene sempre
tramite il modulo Web Services - Server Applications).
Il sottomodulo Database, interrogato, invia le informazioni, tramite il modulo Web
Services - Server Applications, al modulo lato Client.
L'utente finale adesso può visionare/inserire/modificare/cancellare, a seconda delle
varie politiche di sicurezza determinate dal sottomodulo Database di autenticazione, i dati
comunicando con la base dati in maniera trasparente, sotto la supervisione dei vari moduli
precedentemente descritti.
L’utente è in grado di gestire dunque i dati inviati dai device, in questo caso
essenzialmente in sola lettura, ed i dati di anagrafica, in questo caso lettura e scrittura.
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3. DECRIZIONE DELLE FASI DI PROGETTO
Il progetto, semplificando, può essere suddiviso nelle seguenti fasi non sequenziali,
spesso svoltesi in parallelo.
Lancio del progetto: ha previsto l’individuazione e la ricerca dei dispositivi hardware e
software che hanno consentito di definire le linee guida della filiera di acquisizione dei dati
ai diversi livelli del sistema di controllo. In particolare:
1) Livello di Mezzo: studio di mercato per individuare le tecnologie da impiegare
nell’acquisizione dei dati sul campo/mezzo. In questa fase è stata tenuta in particolare
considerazione l’analisi delle tecnologie per la modalità di trasmissione dei dati. È stato
tenuto conto, inoltre, dei sensori già disponibili sul mercato, valutando l’eventuale necessità
di adattare soluzioni esistenti a specifiche condizioni di lavoro o, addirittura, potenzialmente
di sviluppare nuovi sistemi di misura.
2) Livello di azienda: analisi di mercato per l’individuazione delle specifiche tecnologie
per la realizzazione sia della componente di interfacciamento con il livello precedente sia
per la definizione dell’architettura gestionale del sistema nel suo complesso.
In questa fase non sono state riscontrate particolari difficoltà di implementazione, le
aziende costituenti il team di lavoro conoscono molto bene il mercato di riferimento.
Definizione dell’ontologia di progetto: In questa fase è stato definito il substrato
teorico, modellistico e metodologico su cui costruire l’intera attività del progetto con relative
linee guida. La costruzione di un’ontologia, infatti, comporta la definizione di un modello
concettuale condiviso da tutti i partecipanti al progetto e relativo al dominio di interesse del
progetto stesso (livelli integrati di mezzo-azienda).
E’ un’attività che ha previsto una fase di partenza, con l’individuazione di un quadro di
riferimento globale iniziale. Dal punto di vista pratico, si è pervenuti allo sviluppo di:
1) una terminologia comune, supportata da definizioni univoche e condivise.
2) un modello del dominio, in grado di mettere in risalto la scalarità dei suoi
componenti (mezzo-azienda) in rapporto agli aspetti che condizionano il trasferimento di
informazioni a fini gestionali e di controllo tra i componenti stessi.
3) una base di dati a struttura concordata, in modo da garantire la necessaria
portabilità e comunicabilità tra database.
Questa è una fase molto delicata che ha richiesto la raccolta di informazioni da parte
dell'intero team e di tutti gli stakeholder del progetto.
In particolare per questa fase è stata richiesta l'individuazione di un team leader in
grado di farsi carico dell'attività di coordinamento tra i partner.
Progettazione della piattaforma: Ha previsto l’analisi, la progettazione e la
realizzazione dei prototipi dei sistemi di acquisizione dati e di gestione ed ottimizzazione
delle flotte di veicoli e dei relativi carichi.
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Al termine di questa attività sono stati realizzati i documenti analisi (consegnati al team
di sviluppo per implementare le soluzioni progettate) e i prototipi dei software e delle
centraline GPS/GPRS.
La documentazione prodotta in questa fase costituisce la base portante dell'intero
progetto, garantendo le future implementazioni e aggiornamenti al software e all'hardware.
Questa è una fase molto delicata che ha richiesto l'impiego di personale con
esperienza di analisi e progettazione e capacità di lavorare in team.
Prove di campo e messa a punto dei prototipi: Questa attività ha previsto
l’organizzazione e la realizzazione di una serie di prove di campo atte a verificare le
prestazioni dei prototipi dei device e del software sviluppato.
In questa fase non sono state riscontrate particolari difficoltà di implementazione. La
vera difficoltà affrontata è stata quella di elaborare uno standard per una corretta
installazione dell’apparecchiatura in modo da non sfalsare le prove di campo.
Omologazione del sistema: Questa attività ha previsto la definizione e il
perfezionamento dei metodi di gestione del sistema nel suo complesso già individuati nelle
fasi precedenti.
Attività divulgative e formative: Questa attività ha previsto l’organizzazione di
giornate dimostrative, seminari, corsi di formazione e congressi strettamente connessi alle
tematiche trattate.
FASI
Anno 1
I
1
Lancio del progetto
2
Definizione dell’ontologia di progetto
3
Progettazione della piattaforma
4
Prove di campo (attività in corso)
5
Omologazione del sistema (attività da fare)
6
Attività divulgative (attività da fare)
II
III
IV
Rapporto finale
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5. DECRIZIONE DETTAGLIATA DELL’APPLICATIVO SVILUPPATO
Cartografia
Il programma FLEET implementa l’innovativo software della Micorosoft Virtual Earth
per la gestione e l’elaborazione delle mappe cartografiche.
Virtual Earth è un software web estremamente avanzato che permette, tra le varie
opzioni, una visione tridimensionale delle mappe.
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Autenticazione
All’avvio dell’applicazione viene
tramite le classica richiesta di Login
possono essere assegnati uno o più
lettura dei dati; visione parziale delle
più base dati differenti.
presentata la richiesta di autenticazione dell’utente
con Username e Password; all’utente però non solo
“permessi” (lettura, scrittura e modifica dei dati; solo
maschere ecc.), ma possono essere associate una o
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Gestione mappa generale
Tramite tale maschera è possibile gestire le funzioni principali del programma, ovvero:
zoom in avanti e indietro della mappa, spostare la mappa, centrarla, evidenziare zone,
stabilire itinerari, nonché le varie funzioni di supporto per il controllo di una flotta di veicoli.
Tali opzioni sono disponibili anche direttamente sulla mappa, utilizzando le funzionalità
che Virtual Earth nativamente mette a disposizione grazie al proprio tools di comandi.
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Ricerca luoghi su mappa
Sfruttando il motore di ricerca di Virtual Earth è possibile effettuare una ricerca di luoghi
per indirizzo o per dati di posizione (latitudine/longitudine).
Definendo i parametri opportuni la mappa verrà automaticamente aggiornata con la
posizione della via attualmente ricercata.
Nel caso ci fossero più vie che corrispondono ai parametri, verrà comunque presentata
una lista di possibili scelte.
La ricerca di un luogo è possibile a qualunque livello d’ingrandimento della mappa.
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Gestione flotte
La localizzazione di unità mobili deve avere come scopo fondamentale quello
d’incentivare un miglioramento dell’amministrazione aziendale, grazie alla disponibilità in
tempo reale d’informazioni sullo stato, sull’utilizzo e sull’efficienza dei mezzi in circolazione.
La fase d’analisi di questi dati risulta cruciale al fine di razionalizzare le risorse del
sistema, evitando sprechi.
Solo in un’ottica di questo tipo si avranno dei reali miglioramenti in termini di
performance aziendale.
Start-up
La localizzazione avviene sfruttando i terminali installati sui mezzi da monitorare.
Questi terminali GPS/GPRS inviano i dati di posizione ad un Server presente in centrale. I
vari terminali, ovvero le varie istanze di FLEET installate sui pc aziendali o sui client
connessi alla rete aziendale interna, accedono ai dati messi a disposizione dal Server
centrale e li visualizzano o sottoforma grafica per mezzo della mappa elettronica, o tramite
report.
Anagrafiche veicoli
È possibile gestire tre tipologie fondamentali di “elementi”. I gruppi, i veicoli ed i
rimorchi.
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In questo modo si è in gardo monitorare a 360 gradi la flotta di riferimento in ogni sua
“parte”.
Dopo aver inserito corretamente le varie informazioni è possibile salvare i dati,
annullare le operazioni oppure tornare allo stato originario, quando cioè non erano ancora
state apportate delle modifiche ai dati.
I veicoli o i rimorchi possono essere assegnati ad uno dei gruppi precedentemente
definiti, selezionando quello d’appartenenza da un elenco predefinito (combo).
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Anagrafiche autisti
Di ciascun autista si possono definire dati come Nome, Cognome, Categoria, Età, Foto
identificativa ed altri dati anagrafici.
Dalla scheda ‘Veicoli’ dell’Anagrafica è possibile assegnare gli autisti ai rispettivi veicoli.
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È possibile assegnare più di un autista al veicolo in base ad un preciso intervallo
temporale.
Il programma in automatico riconosce se l’intervallo temporale assegnato è compatibile
con i dati finora inseriti, riducendo al minino la possibilità d’errore.
Tutte queste informazioni rientrano nel progetto d’analisi performance aziendale, e
sono dati ad esclusivo accesso dell’amministratore addetto all’installazione e manutenzione
di FLEET. Con questo si tiene a precisare che i client non hanno accesso a questo tipo
d’informazioni.
SMS autisti
Tramite la funzione SMS autisti è possibile inviare direttamente attraverso l’interfaccia
di FLEET dei messaggi testuali (SMS) al telefono cellulare dell’autista.
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Gestione Veicoli
Nella sezione gestione veicoli vengono offerte una serie di funzioni avanzate che
permettono di gestire i dati di posizione, nonché lo storico dei viaggi, in maniera semplice e
veloce.
Dalla scheda per la selezione dei gruppi veicoli/veicolo è possibile visualizzare i veicoli
appartenenti al gruppo semplicemente “esplodendo” l’albero del gruppo in questione ossia
cliccando sul simbolo ‘+’ accanto al nome del gruppo.
Da questo momento in poi le localizzazioni e i viaggi verranno gestiti in funzione della
scelta effettuata dall’operatore.
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Visualizzazione delle unità
È possibile monitorare costantemente i gruppi di veicoli, i singoli veicoli e i loro rimorchi.
La “localizzazione normale” avvia immediatamente, ogni volta che viene richiamata
dall’utente, la funzione di localizzazione del gruppo, del singolo veicolo o del container
selezionato.
La localizzazione temporale avvia invece la localizzazione del gruppo, del singolo
veicolo o del container selezionato allo scadere di un tempo prefissato. Tempo che viene
definito in base ad un parametro del file di configurazione (ogni 30 secondi, ogni minuto,
ecc.)
Allo scadere del tempo prefissato, la schermata della mappa verrà aggiornata
consentendo di tenere costantemente sotto controllo i dati di localizzazione della flotta.
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Informazioni Visualizzazione Flotta
I veicoli sulla mappa sono rappresentati dall’icona di un furgoncino.
Selezionando tale icona e premendo il pulsante destro del mouse è possibile
visualizzare oppure nascondere le informazioni relative all’elemento selezionato (targa,
data/ora rilevazione, ecc.).
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Visualizzazione Viaggio
Tramite una intuitiva maschera di selezione temporale, è possibile per ogni singolo
elemento (veicolo o container) visualizzare a video lo storico dei viaggi percorsi dal
veicolo/container in questione
Le date in grassetto (es: 2 gennaio, 3 gennaio) stanno ad indicare che per quelle date
sono presenti dei dati di viaggio.
Cliccando sul giorno interessato
e subito dopo sul pulsante ‘Dettagli Selezione’
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saranno mostrate le registrazioni con i punti di posizione validi, dove per valido
s’intende un segnale GPS tracciato correttamente.
È possibile visualizzare il viaggio di una singola registrazione, di più registrazioni
insieme o di tutte le registrazioni complessive.
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La lettura del viaggio è di facile interpretazione. Le Bandiere Gialle indicano Soste
brevi, mentre le Bandiere Rosse indicano Soste lunghe (questo è indicato anche nelle
rispettive descrizioni), le Bandiere Blu indicano Soste medie.
La bandiera a scacchi precisa il punto d’arrivo mentre la bandiera verde sta ad indicare
la posizione di partenza.
Per avere un’idea di quello che è stato il percorso effettuato dall’elemento in questione
basta utilizzare gli strumenti di viaggio, raggruppati nel pannello “Comandi Visualizza”
posto sulla parte in basso a sinistra della schermata di FLEET.
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Il Comando ‘Solo Soste’ mostra sulla mappa soltanto le bandiere gialle e rosse delle
soste brevi e delle soste lunghe.
Il Comando ‘Viaggio Completo’ torna a mostrare tutte le informazioni del viaggio in
questione.
Il Comando ‘Pulisci Mappa’ elimina tutti i simboli sulla mappa rappresentanti un viaggio
selezionato precedentemente.
Il Comando ‘Play’ lancia una semplice animazione degli spostamenti del mezzo dando
un’idea del percorso effettuato.
Il Comando ‘Stop’ interrompe il movimento dell’animazione. Cliccando nuovamente su
‘Play’ l’animazione riprende dall’ultimo punto interrotto.
Il Comando ‘Restart’ rilancia l’animazione.
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4. RIEPILOGO DEI RISULTATI OTTENUTI AL 09-06-2009
Il progetto è giunto alla conclusione, secondo le specifiche di progettazione.
La realizzazione del progetto non ha presentato eccessive difficoltà tecniche e anche
le aziende che si sono offerte per la sperimentazione hanno dimostrato interesse per il
progetto.
Un risultato inatteso è stato il riscontro dell’alto grado di interesse da parte di istituzioni
Europee per alcuni risultati conseguiti con il progetto. In particolare la piattaforma di
rilevazione del carico tramite sensori ZigBee ha favorevolmente colpito L’ESA (Agenzia
Spaziale Europea) che ha dedicato un articolo alla soluzione da noi realizzata.
Di seguito riportiamo l’articolo dell’ESA in lingua inglese:
http://www.esa.int/esaCP/SEMUS6VPXPF_index_0.html.
Inoltre di recente il progetto è stato presentato durante l’evento di kick Off del ESNC
(European Navigation Satellite Competition) tenutosi a Madrid il 16 e 17 marzo.
Per far conoscere anche alle istituzioni Italiane i risultati del progetto è stato realizzato
un evento, tenutosi l’8 giugno a Busto Arsizio presso Tecnocity, in cui sono stati illustrati i
risultati ottenuti ed in particolare le soluzioni innovative implementate.
Di seguito si riportano i link di alcuni articoli pubblicati da quotidiani locali, nella loro
versione online, sull’evento sopra citato
Varese Notizie: http://www.varesenotizie.it/territorio/provincia/32224.pdf
Città Oggi: http://www.cittaoggiweb.it/cronaca-del-territorio/09-06-2009/Idee-spazialipremiate-dal-Galileo-Prize_24533.html
Varese News: http://www3.varesenews.it/economia/articolo.php?id=143725
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