SmuuGuiar

1 Nome do APP SmuuGuiar

2 Função Principal O SmuuGuiar coleta dados em tempo real sobre os veículos de transporte coletivo e disponibiliza essas informações aos usuários através de uma interface visual ou por meio de sintetizador de voz. Projetado inicialmente para atender às necessidades de deficientes visuais, o SmuuGuiar pode funcionar off-line informando o local onde a pessoa se encontra, qual a linha atendida pelo ônibus que está a sua frente e qual o trajeto desse ônibus. No modo on-line as informações incluem a posição atual do ônibus e o tempo aproximado de espera. A identificação dos ônibus, das paradas e de outros locais de interesse é feita através de adaptadores Bluetooth de baixo custo, de GPS e de códigos qrcode.

3 Detalhamento do Aplicativo

3.1 PREMISSAS BÁSICAS . Mover-se no espaço urbano significa basicamente saber onde se está, onde se quer chegar e como se pode chegar nesse local de forma eficiente. . Nenhum projeto de mobilidade urbana pode abrir mão do transporte coletivo. . O foco principal da mobilidade urbana é o usuário do serviço de transporte coletivo. . Não se faz planejamento de mobilidade urbana sem dados completos sobre o tráfego de veículos de transporte coletivo

3.2 FUNÇÕES DO SmuuGuiar 3.2.1 COLETA DE DADOS DOS VEÍCULOS DE TRANSPORTE COLETIVO Embora o aplicativo em si seja muito útil para os usuários, o verdadeiro tesouro oferecido pelo SmuuGuiar é a quantidade e a qualidade dos dados coletados nas paradas e locais estratégicos e que serão disponibilizados para os órgãos de fiscalização dos serviços concedidos e para as empresas de ônibus.

Com esses dados é possível responder a perguntas cruciais para a prestação de um bom serviço de transporte coletivo urbano: Quais os horários mais complicados? Em que paradas os ônibus demoram mais tempo? A ordem de chegada dos veículos altera o tempo de parada? Quais os trechos mais lentos? Houve falhas na oferta de ônibus? Qual a média de atraso?

O SmuuGuiar pode trabalhar com duas tecnologias para fornecer os dados de localização dos veículos: GPS e Bluetooth.

No primeiro caso, teremos um equipamento de GPS instalado no veículo transmitindo a sua localização via internet para os web services do SmuuGuiar. Essa solução exige pouca infraestrutura, mas é relativamente cara e complexa. O SmuuGuiar suporta a localização por GPS como tecnologia complementar, como forma de prover o serviço sem demandar a instalação de equipamentos especiais nas paradas.

No caso da solução com Bluetooth, adaptadores comuns, iguais aos usados em computadores, serão instalados nas proximidades das portas de entrada dos ônibus e transmitirão constantemente o pacote de identificação típico dessa tecnologia (vide o tópico 3.3 - Tecnologias). Coletores instalados nas paradas de ônibus farão a leitura desses pacotes sempre que o veículo se aproximar e transmitirão os dados para os web services.

Sempre é bom reforçar que os adaptadores são conectados somente à fonte de alimentação, sem a necessidade de outros equipamentos.

Já os coletores não precisam ser equipamentos dedicados. Qualquer dispositivo capaz de se conectar à internet e que também consiga detectar os adaptadores Bluetooth pode realizar essa tarefa. Isso inclui smartphones e tablets de baixo custo, computadores, setbox e até mesmo placas Arduino ou Raspberry.

A aplicação que roda nos coletores é muito semelhante ao SmuuGuiar instalado nos smartphones dos usuários. A diferença básica é que os dados são enviados para um web service que os armazena em um banco de dados depois de gerar as estimativas que serão entregues aos usuários.

Como benefício adicional, a conexão à internet necessária para o funcionamento dos coletores pode ser utilizada para fornecer um sinal wifi aos usuários, aumentando o conforto das paradas e tornando menos penosa a espera.

3.2.2 O APLICATIVO SmuuGuiar NO MODO OFF-LINE O modo off-line do SmuuGuiar fornece informações sobre a localização do usuário no espaço urbano e sobre o veículo de transporte urbano que está a sua frente.

Não se trata de um sistema baseado exclusivamente em GPS. A localização é dada por meio de captura de sinais Bluetooth de baixa potência emitido por dispositivos ou pela leitura de qrcodes instalados em pontos estratégicos. O GPS é usado apenas como tecnologia complementar.

Ao se aproximar de um ponto SmuuGuiar o usuário aciona o app agitando rapidamente o smartphone e recebe os dados por Bluetooth. Se quiser, o usuário pode optar por ler a imagem qrcode. As informações são apresentadas na tela do aparelho e podem, ainda, ser reproduzidas por um sintetizador de voz.

É importante ressaltar que o dispositivo Bluetooth não precisa estar conectado a nenhum outro equipamento, somente a uma fonte de alimentação.

Os principais locais a serem identificados são as ruas, órgão públicos, serviços de saúde e educação e centros de cultura e lazer

As perguntas respondidas nesse modo são do tipo: Em que parada eu estou? Que linhas de ônibus passam por aqui? Que ônibus eu preciso pegar para ir para…? Em qual parada esse ônibus passa? Que rua é essa? Que órgãos públicos, bancos e centros culturais estão disponíveis por perto? Para onde vai o ônibus que está na minha frente?

Nota-se facilmente que a maioria dos serviços oferecidos foi pensada para melhorar a autonomia dos portadores de deficiência visual, mas eles também são úteis para turistas e moradores da cidade.

Para funcionar no modo off-line, é preciso instalar alguns bancos de dados através da internet. Depois dessa atualização, o dispositivo pode operar sem acessar a internet.

O banco de dados off-line é composto de uma série de tabelas que faz a correlação entre o BD_ADDR (vide o tópico "Porque bluetooth" no item Tecnologia) ou as coordenadas do GPS e a descrição do local ou veículo. No caso do qrcode, a própria imagem já contém os dados necessários à identificação do local. Uma série de impressões de qrcode, de diferentes tamanhos e com descrições curtas, longas e extra, são afixadas no local/ônibus para permitir a leitura a partir de diversas distância, mesmo com smartphones equipados com câmeras de baixa resolução.

No banco de dados existe um conjunto de três descrições para cada BD_ADDR: curta, longa e extra. O usuário recebe todas ao mesmo tempo na tela, mas caso opte por usar a interface de áudio, receberá primeiro a descrição curta e poderá ouvir as outras descrições movendo o aparelho ou tocando na tela.

As funcionalidades básicas do SmuuGuiar são: a) Baixar banco de dados de locais Por Cep, estado + muncípio ou automaticamente (depende das habilidades de localização do smartphone).

b) Obter informações de local ou veículo por bluetooth Acionamento por agitação, se estiver na parada ou Escolha da parada em uma lista.

c) Obter informações de local ou veículo por qrcode

d) Obter informações detalhadas (no modo on-line)

e) Configurações

3.2.3 O APLICATIVO SmuuGuiar NO MODO ON-LINE A operação do SmuuGuiar no modo on-line não difere muito do modo off-line. A forma de acionamento é mesma e as descrições curta e longa continuam sendo buscadas no banco de dados instalado no dispositivo para evitar que o tempo de resposta seja muito grande. A diferença está na "descrição extra", que pode conter dados sobre a localização aproximada de um ônibus e uma estimativa do tempo de espera.

Se o usuário estiver em uma parada identificada pelo SmuuGuiar e tiver acesso à internet, o app trará uma lista de todos os ônibus que estão a uma ou duas paradas de distância (configurável), com dados sobre o tempo estimado de espera, a linha e o trajeto do veículo.

Aproveitando a conexão, os dados sobre a parada e os ônibus são transferidos para os web services de coleta. Esses dados são completamente anônimos e tem uma relevância menor do que os que são enviados pelos coletores instalados, mas podem ser usados se não houver outros disponíveis.

É possível, também, listar as paradas existentes na região e procurar por ônibus que estejam próximos.

IMPORTANTE: É claro que essas funcionalidades só poderão ser implantadas se houver a coleta de dados sobre os veículos nas paradas (vide item 3.1.1)

3.3 TECNOLOGIA O SmuuGuiar faz uso criativo de algumas características (e até mesmo de alguns defeitos) dos dispositivos bluetooth, do qrcode e do GPS.

3.3.1 Por que bluetooth?

a) Todo o dispositivo Bluetooth possui um endereço único conhecido como BD_ADDR de 48 bits. O BD_ADDR é enviado sempre que o dispositivo está no estado de "visível". O SmuuGuiar usa esse endereço para determinar a localização do usuário. Não há nenhuma mágica ou tecnologia avançada envolvida, apenas uma tabela contendo o BD_ADDR e a descrição do local. b) Como o BD_ADDR está gravado no chip Bluetooth não é necessário acoplar o dispositivo a nenhum equipamento e nenhuma configuração especial precisa ser feita. Basta alimentá-lo com 5 volts. c) Dispositivos Bluetooth possuem alcance muito limitado, geralmente em torno de 10 metros. Essa característica - que é considerada um defeito - é muito útil para o SmuuGuiar porque evita que o smartphone receba muitos sinais e acabe confundindo o usuário. Por causa do curto alcance do sinal é muito difícil que um usuário na frente da porta de um ônibus receba o sinal de outro veículo, mesmo que estejam parados um atrás do outro. Em alguns casos, no entanto, pode ser necessário lançar mão de alguns truques para aumentar a direcionalidade do sinal. d) Dispositivos Bluetooth tem um consumo muito baixo, o que permite alimentá-los com fontes alternativas de energia, como placas foto voltaicas de baixo custo. e) O custo dos adaptadores Bluetooth 2.0 no atacado é de aproximadamente R$ 5,00. Apenas para comparação, uma antena RFID para controle de frotas custa em torno de R$ 3.000,00. f) Bluetooth é uma tecnologia presente em quase todos os smartphones recentes, mesmo em aparelhos de baixo custo.

3.3.2 Por que qrcode? a) É um código de barras disseminado mundialmente, que permite publicar grande quantidade de textos em imagens relativamente pequenas, é de fácil leitura e é suportado por todos os sistemas operacionais de dispositivos móveis. b) O qrcode é de uso livre e de fácil geração. c) O qrcode suporta todos os caracteres necessários à aplicação.

3.3.3 Por que não utilizar somente o GPS? Essa é uma pergunta omnipresente. Teoricamente o GPS é a melhor escolha quando se fala de serviços de localização e poderia, sozinho, suprir todas as necessidades de um usuário. A opção por utilizar o GPS apenas como tecnologia complementar decorre de algumas observações: a) Utilizar GPS é complicado. A maioria dos usuários não sabe como acionar essa característica em seus aparelhos. b) GPS consome muitos recursos, tanto computacionais quanto de energia. No caso de uma aplicação simples como SmuuGuiar, usar o GPS seria como limpar o tapete da sala com um trator. c) Aplicações como o controle de frotas exigem um trabalho de triangulação para identificar o ônibus que está parado na frente do usuário e, neste caso, algum tipo de comunicação tem que ser feito entre o GPS do ônibus, da parada e do celular, usando wifi, 3G ou até mesmo... Bluetooth! d) Os sinais de satélite nem sempre estão disponíveis em áreas com muitos prédios ou quando o céu está encoberto. e) O GPS não é um recurso disponível em muitos celulares de baixo custo e nesses casos, mesmo quando está presente, costuma ter baixa eficiência.

3.3.4 Por que Android? a) Porque eu programo em Android! O SmuuGuiar é um app relativamente simples e usa tecnologias padrão de mercado. Assim, ele poderia ter sido desenvolvido para qualquer plataforma. Eu apenas escolhi aquela em que me sinto mais preparado. b) O Android está instalado na maioria dos aparelhos de baixo custo. O SmuuGuiar pretende oferecer um serviço de utilidade real ao máximo de pessoas possível e por isso tem que ser acessível à população de baixo poder aquisitivo. c) O Android/JAVA pode ser usado para criar os aplicativos que vão rodar nos coletores de dados.

4 Arquitetura da Informação

Diagrama de dados

Modelo de xml de busca por tabelas busca por tabelas Passo Fundo RS 4314100

Modelo de xml de resposta de busca por tabelas resposta de busca por tabelas Passo Fundo RS 4314100 00:1A:7D:00:17:86 -28.261089, -52.410642 L Centro, Rua Paissandu Casa do Marco, Ci, Pepe e Laura 5A:5A:5A:A6:4B:1E O JERONIMO COELHO, UPF VIA AVENIDA BRASIL 58:17:0C:AD:4A:CC O JERONIMO COELHO, UPF VIA AVENIDA BRASIL
A0:4E:04:E1:84:D5 -28.257921, -52.404364 P RECEITA FEDERAL SERVICOS ADUANEIROS, CADASTROS E TRIBUTOS 8C:54:1D:AE:C0:6C -28.261075, -52.408125 P LG - Ponto de onibus do Clube Comercial Linhas principais: Zachia, Sao Jose, UPF 50:85:69:2D:6A:61 P Ponto de onibus do Clube Comercial Linhas principais: Zachia, Sao Jose, UPF

Modelo de xml de busca por estimativa de chegada busca por estimativa de chegada 4314100 50:85:69:2D:6A:61 Ponto de onibus do Clube Comercial 20140822_19h32m

Modelo de xml de resposta de busca por estimativa de chegada resposta de busca por estimativa de chegada 4314100 Ponto de onibus do Clube Comercial 58:17:0C:AD:4A:CC O JERONIMO COELHO, UPF VIA AVENIDA BRASIL 20140822_19h50m
32:AA:0C:54:5C:AC O BOQUEIRAO, SAO CRISTOVAO VIA AVENIDA PRESIDENTE VARGAS 20140822_19h51m

Modelo de xml de coleta COLETA 4314100 58:17:0C:AD:4A:CC
32:AA:0C:54:5C:AC

5 Interface de usuário

A interface do SmuuGuiar é otimizada para deficientes visuais e por isso usa intensivamente os sensores dos smartphones: inclinar para frente e para trás permite navegar pelas opções; e agitar o aparelho executa um comando. Além disso, todas as navegações, seleções e respostas são informadas ao usuário por meio de interface audível (sintetizador de voz).

Apesar dessas definições iniciais, as características de interface podem ser completamente alteradas na opção "Configurações", fazendo com que o SmuuGuiar se comporte como um app comum, baseado em botões, menus e mensagens escritas.

A tela inicial é simples e objetiva. Se a opção pela interface audível estiver ligada, o Android "lerá" as instruções para o usuário.

Após a busca por pontos se encerrar é apresentada a seguinte tela. Novamente, se o usuário optar pela interface audível, o Android "lerá" o resultado da busca:

Caso o celular tenha conexão com a internet, dados sobre a localização dos ônibus e o tempo estimado de espera serão apresentados para o ousuário.

6 Ideias adicionais e observações

Por que investir em um aplicativo que precisa de infraestrutura pra funcionar? Como sempre, é uma questão de custo X benefício. Os dados que precisam ser coletados não podem ser obtidos sem o uso de alguma tecnologia extra. Sistemas baseados em GPS, RFID ativo com antenas instaladas nas vias ou mesmo funcionários anotando os dados nas ruas são soluções mais caras do que a apresentada pelo SmuuGuiar. Em resumo, a implantação depende da conveniência de se obter os dados para o planejamento da mobilidade urbana e do desejo de oferecer um serviço de qualidade aos usuários. É importante notar que não será preciso instalar nenhum equipamento no smartphone do usuário.

Quem vai pagar pela instalação e manutenção do SmuuGuiar? Parece claro que os patrocinadores da instalação serão as entidades que se beneficiarão dos dados obtidos ou empresas que queiram fazer propaganda de suas lojas ou produtos. Prefeituras Empresas de transporte Empresas interessadas em divulgar seus produtos e serviços para os usuários que estejam próximos ao estabelecimento (marketing dirigido).

Quem vai atualizar as tabelas do SmuuGuiar? No modelo original, quando o app era voltado exclusivamente para deficientes visuais, a ideia era transferir o gerenciamento das tabelas para as entidades que congregassem essas pessoas. Seria uma forma de obter recursos para as entidades, mediante patrocínios e propagandas, e também de empregar os associados. Nesse novo modelo, mais complexo e dinâmico, a responsabilidade pode ser compartilhada entre as empresas de transporte, prefeituras e entidades interessadas. A atualização das tabelas não é uma tarefa muito onerosa, embora exija uma boa organização.

Os dados coletados podem realmente ajudar na mobilidade urbana? Não há dúvida de que só se pode planejar melhorias quando se sabe onde estão os gargalos. O SmuuGuiar representa uma melhora substancial em relação ao modelo amplamente utilizado de coletar dados em alguns poucos pontos centrais. Pode-se até mesmo afirmar que o problema de coleta de dados sobre o tráfego dos veículos estará resolvido com a sua implantação. No entanto, ficará faltando outra informação importante para a melhoria do transporte coletivo: Qual o nível de utilização dos veículos? Para um bom planejamento, não basta saber uma média diária por linha. É preciso saber onde se concentram os usuários, em que horário, qual a parada, etc. O campo está aberto para novas soluções nessa área!

O que acontece se o SmuuGuiar detectar mais de um ônibus? Esse é um caso especialmente preocupante para deficientes visuais. Havendo conflito na identificação o usuário será alertado pelo app e poderá buscar outras formas de identificar o veículo correto.

Qual a precisão das estimativas de tempo de espera? A precisão das estimativas tende a melhorar conforme a quantidade de dados coletados aumenta, mas o sistema sempre fará um cálculo otimista do tempo para evitar que usuário se atrase na chegada à parada.

A infraestrutura do SmuuGuiar é tolerante a falhas? A rigor, o SmuuGuiar não é uma aplicação crítica. Isso quer dizer que ele pode funcionar de maneira aceitável mesmo que alguns componentes não estejam totalmente operacionais. No entanto, o baixo custo dos equipamentos permite a instalação de estruturas redundantes que proporcionam boa tolerância a falhas.

Como é feita a alimentação dos dispositivos bluetooth? Nos ônibus, os adaptadores são ligados ao circuito elétrico do próprio veículo. Nas paradas e locais onde forem instalados os coletores será preciso algum tipo de ligação com a rede elétrica. No caso de instalação em locais remotos a alimentação pode ser feita por painéis de energia solar com uma bateria auxiliar, já que o consumo de um adaptador bt é de apenas 200 miliamperes.

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