Plataforma de partilha de bicicletas

Abstract

Num contexto socioambiental em que o combate às alterações climáticas representa uma preocupação capital, a procura por meios de transporte alternativos ao automóvel é de extrema relevância. A bicicleta apresenta-se como o meio mais eficiente, ecológico, saudável e económico dentro das alternativas identificadas e, por esse motivo, a sua utilização e difusão devem ser promovidas e incentivadas. Ainda que os benefícios resultantes e inerentes à sua utilização sejam evidentes existem algumas limitações ao seu uso que, através da solução desenvolvida no âmbito desta dissertação, se pretendem mitigar e/ou eliminar. Neste sentido, desenvolveu-se uma Plataforma de Partilha de Bicicletas no que concerne à sua componente física (hardware) e componente online para controlo da anterior. Procurou-se, com o objetivo de desenvolver uma solução não só funcional, mas também inovadora, integrar um conjunto de sensores na componente móvel do sistema de forma a recolher dados relevantes para posterior análise. Em particular, coordenadas GPS, velocidades lineares, acelerações, velocidades angulares e distâncias laterais a obstáculos. Para tal, a componente móvel desenvolvida integra um microcontrolador que comunica com diversos periféricos (através de protocolos de comunicação UART e I2C) para que seja possível a recolha e envio, em tempo real, de todos os dados por uma ligação TCP/IP, por intermédio da rede GSM/GPRS. É esta, portanto, uma solução de tecnologia baseada em IoT. Para a componente física do sistema desenvolveram-se, ainda, PCBs e uma caixa, obtida por processos de fabrico aditivo, para acoplamento a bicicletas. Todos os dados são enviados para um servidor Apache e, através de um servidor MySQL, armazenados numa base de dados desenvolvida para o efeito. Esta metodologia permite a consulta, também em tempo real, de todos os dados recolhidos através de apoios multimédia interativos integrados nas páginas web como mapas, gráficos e tabelas. Foram desenvolvidas, pela implementação de linguagens como HTML, PHP, JavaScript e mecanismos de personalização como o CSS, duas páginas web, cuja função é notoriamente distinta. A primeira, Plataforma de Administrador, permite a consulta dos dados mencionados, mas, também, efetuar ações relevantes para a gestão e monitorização de uma frota de bicicletas. A segunda, Página de Utilizador, permite, a um potencial cliente, encontrar bicicletas disponíveis, proceder ao seu desbloqueio e efetuar pagamentos para a sua utilização pela integração de serviços externos como o PayPal. De forma a facilitar a utilização desta última plataforma, desenvolveu-se, também, uma aplicação móvel. Assim, o presente documento, descreve todo o processo de desenvolvimento da referida Plataforma de Partilha de Bicicletas desde a seleção de componentes de hardware ao desenvolvimento de todo o software associado à componente móvel e páginas web. Por fim, é feita uma análise crítica da solução final projetada, no que concerne à congruência dos dados recolhidos pela mesma, limitações ao seu uso e viabilidade de integração no paradigma de soluções de mobilidade atual.

In a socio-environmental context, where the fight against climate change represents a major concern, the search for alternative means of transport to vehicles with internal combustion engines is extremely important. Cycling is the most efficient, ecological, healthy and economical way of transportation within the identified alternatives and, therefore, its use and dissemination should be promoted and encouraged. Although the resulting benefits inherent to the usage of bicycles are evident, there are some limitations to its use that, through the solution developed under this dissertation, should be mitigated and/or eliminated. In this sense, a Bike Sharing Platform has been developed regarding its physical component (hardware) and online component (web pages to support its use). In order to develop a functional but also innovative solution, one of the main objectives of this dissertation was to integrate a set of sensors into the mobile component of the system in order to collect relevant data for further analysis. In particular, GPS coordinates, linear velocities, accelerations, angular velocities and lateral distances to obstacles were collected. To achieve this, the developed mobile component integrates a microcontroller that communicates with several peripherals (through UART and I2C communication protocols) so that it is possible to collect and send, in real time, all data through a TCP/IP connection, using the GSM/GPRS network. This is, therefore, an IoT-based technology solution. For the physical component of the system, PCBs and a box to fix components to a bicycle (obtained by an additive manufacturing process) were also developed. All data is sent to an Apache server and, via a MySQl server, stored in a purpose-built database. This methodology allows the consultation, also in real time, of all the collected data through interactive multimedia supports integrated in the web pages such as maps, graphs and tables. Two main web pages were developed, whose function is noticeably distinct, by implementing languages such as HTML, PHP, JavaScript and customization mechanisms such as CSS. The first, Plataforma de Administrador (Administrator's Platform), allows the consultation of the previously mentioned data but also to perform relevant actions to the management and monitoring of a bicycle fleet. The second, Plataforma de Utilizador (User's Platform), has been developed and it allows a potential customer to find available bicycles, unlock them and make payments for their use by the integration of external services such as PayPal. In order to facilitate the use of this platform, a mobile application was also developed. Thus, the present document describes the entire process of development of said Bicycle Sharing Platform. A detailed description is given of the process of selecting hardware components and developing all software associated with the mobile component and web pages. Finally, a critical analysis of the projected final solution is made, regarding the congruence of the data collected by it, limitations to its use and feasibility of integration in the current mobility solutions paradigm.