Sistema de contagem de tráfego e classificação automática de veículos, em tempo real e sem fios

Esta tese tem por objectivo o desenho e avaliação de um sistema de contagem e classificação de veículos automóveis em tempo-real e sem fios. Pretende, também, ser uma alternativa aos actuais equipamentos, muito intrusivos nas vias rodoviárias. Esta tese inclui um estudo sobre as comunicações sem fios adequadas a uma rede de equipamentos sensores rodoviários, um estudo sobre a utilização do campo magnético como meio físico de detecção e contagem de veículos e um estudo sobre a autonomia energética dos equipamentos inseridos na via, com recurso, entre outros, à energia solar. O projecto realizado no âmbito desta tese incorpora, entre outros, a digitalização em tempo real da assinatura magnética deixada pela passagem de um veículo, no campo magnético da Terra, o respectivo envio para servidor via rádio e WAN, Wide Area Network, e o desenvolvimento de software tendo por base a pilha de protocolos ZigBee. Foram desenvolvidas aplicações para o equipamento sensor, para o coordenador, para o painel de controlo e para a biblioteca de Interface de um futuro servidor aplicacional. O software desenvolvido para o equipamento sensor incorpora ciclos de detecção e digitalização, com pausas de adormecimento de baixo consumo, e a activação das comunicações rádio durante a fase de envio, assegurando assim uma estratégia de poupança energética. Os resultados obtidos confirmam a viabilidade desta tecnologia para a detecção e contagem de veículos, assim como para a captura de assinatura usando magnetoresistências. Permitiram ainda verificar o alcance das comunicações sem fios com equipamento sensor embebido no asfalto e confirmar o modelo de cálculo da superfície do painel solar bem como o modelo de consumo energético do equipamento sensor.

The aim of this thesis is the design and evaluation of a vehicle counting and classification system, in real-time and over wireless communications, thus resolving the current problems of nowadays intrusive road sensors. The thesis covers the study of the wireless communications suitable for a network of road sensors, the magnetic field as a physical mean of vehicle detection and classification, and the study of energy autonomy for the equipment placed on the road, using, among others, solar energy. It is also the subject of study the real-time scanning of the magnetic signature left by a passing vehicle in the Earth's magnetic field and its radio transmission to a server. The development focused on the software, the ZigBee protocol Stack and the system on a chip cc2530. Applications have been built for the road sensor, the coordinator, the control panel and an interface library designed for a future application server. The software developed for the road sensor incorporates duty cycles for detection and digitalization, followed by low energy pauses, and activation of the radio communications only during the data transfer, thus ensuring an energy saving strategy. The results obtained confirm the possibility using this technology for vehicle detection, counting and signature capture using magneto-resistance. Also allowed verification of the range of wireless communications for the road sensor embedded in asphalt and confirms the models for calculating the surface of the solar panel and for the energy consumption of the road sensor.