Automatización de semáforos

26-11-2014

Automatización de un semáforo por PLC PROYECTO

HERRAMIENTAS

COLABORACIÓN DIGITAL

Ricardo Suárez-Isaac Armijos-Erick Zambrano Paralelo 20 I SEMESTRE-ESPOL

Contenido  AUTOMATIZACION DE UN SEMAFORO POR PLC ............................................ ............................................. ................... v Introducción ....................................................................................................................................................................... v Planteamiento del Problema ............................................................................................................................................. vi Propuesta de Solución ...................................................................................................................................................... vi Justificación ...................................................................................................................................................................... vii CAPÍTULO I .......................................................................................................................................................................... 1 Principio del funcionamiento general del Semáforo ........................................... ............................................. ................... 1 Características Técnicas ................................................................................................................................................... 2 Voltaje: Las lámparas utilizadas en la elaboración del semáforo funcionan a 127 volts, mientras que el PLC se alimenta a 12 volts. .......................................................................................................................................................................... 4 Utilidades del prototipo ...................................................................................................................................................... 5 Diagrama de Bloques de PLC ........................................................................................................................................... 6 Mantenimiento preventivo a la red de semáforos .............................................................................................................. 7 Mantenimiento correctivo a la red de semáforos ............................................................................................................... 8 CAPÍTULO II ....................................................................................................................................................................... 10

i

 Auto  Automa matitiza zaci ción ón de Semá Semáfo foro ross en los los Indi Indica cado dore ress del del Bala Balanc nced ed Scor Scorec ecar ard d ........................................ ........................................ 10 Semá Semáfo foro ross Cuan Cuantitita tatitivo voss ....................................... ............................................. ............................................ .................. 10 Semá Semáfo foro ross Cual Cualititat ativ ivos os ......................................... ............................................. ........................................... ................... 11 Semá Semáfo foro ross Pers Person onal aliz izad ados os ........................................... ............................................. ........................................... ........... 11  (Assess ssme ment nts s) ......................................... ............................................. .......... 11 Semáforos Manuales mediante Dictámenes  Asse

Semá Semáfo foro ross espe especi cial ales es .......................................... ............................................. ........................................... ................... 12 SENSORES Y SOFTWARE PARA SEMÁFOROS INTELIGENTES....................................... ........................................ 13 SENSORES ................................................................................................................................................................. 13 COMPARACION ENTRE DOS TIPOS DE SENSORES....................................... ............................................. .......... 13 LCD: Descripción y Nombre de los Pines ........................................................................................................................... 16 CONTROL Y AUTOMATIZACION DE PROCESOS DE TRANSITOVEHICULAR ......................................... ................. 17 CAPÍTULO III ...................................................................................................................................................................... 18

 Auto  Automa matitiza zaci ción ón de Semá Semáfo foro ross en los los Indi Indica cado dore ress del del Bala Balanc nced ed Scor Scorec ecar ard d ........................................ ........................................ 10 Semá Semáfo foro ross Cuan Cuantitita tatitivo voss ....................................... ............................................. ............................................ .................. 10 Semá Semáfo foro ross Cual Cualititat ativ ivos os ......................................... ............................................. ........................................... ................... 11 Semá Semáfo foro ross Pers Person onal aliz izad ados os ........................................... ............................................. ........................................... ........... 11  (Assess ssme ment nts s) ......................................... ............................................. .......... 11 Semáforos Manuales mediante Dictámenes  Asse

Semá Semáfo foro ross espe especi cial ales es .......................................... ............................................. ........................................... ................... 12 SENSORES Y SOFTWARE PARA SEMÁFOROS INTELIGENTES....................................... ........................................ 13 SENSORES ................................................................................................................................................................. 13 COMPARACION ENTRE DOS TIPOS DE SENSORES....................................... ............................................. .......... 13 LCD: Descripción y Nombre de los Pines ........................................................................................................................... 16 CONTROL Y AUTOMATIZACION DE PROCESOS DE TRANSITOVEHICULAR ......................................... ................. 17 CAPÍTULO III ...................................................................................................................................................................... 18 Proyecto 1: Semáforo ba basado sado en PIC16F84 .......................................... ............................................. ................................ 18 NOTICIAS ........................................................................................................................................................................... 21 Diseñan un sistema inteligente de semáforos para evitar atascos .................................................................................. 21 Un sistema 'inteligente' regula los semáforos para evitar atascos ........................................... ........................................ 22 ii

Mejora de los resultados....................................... ............................................. ............................................ .................. 23 Conclusión: ......................................................................................................................................................................... 24 Bibliografía .......................................................................................................................................................................... 24

Í NDIC E D E G RÁFICO S

Ilustración 1: Estados del semáforo ...................................................................................................................................... 1 Ilustración 2: Diagrama de bloque PLC ................................................................................................................................. 6 Ilustración 3: Semáforo ....................................................................................................................................................... 10 Ilustración 4: Contador de vehículos ................................................................................................................................... 14 Ilustración 5: LCD ................................................................................................................................................................ 16 Ilustración 6: Registro LCD ................................................................................................................................................. 16

Mejora de los resultados....................................... ............................................. ............................................ .................. 23 Conclusión: ......................................................................................................................................................................... 24 Bibliografía .......................................................................................................................................................................... 24

Í NDIC E D E G RÁFICO S

Ilustración 1: Estados del semáforo ...................................................................................................................................... 1 Ilustración 2: Diagrama de bloque PLC ................................................................................................................................. 6 Ilustración 3: Semáforo ....................................................................................................................................................... 10 Ilustración 4: Contador de vehículos ................................................................................................................................... 14 Ilustración 5: LCD ................................................................................................................................................................ 16 Ilustración 6: Registro LCD ................................................................................................................................................. 16 Ilustración 7: Semáforo basado en PIC16F84..................................................................................................................... PIC16F84..................................................................................................................... 18 Ilustración 8: Terminal 4 del PIC ......................................................................................................................................... 19 Ilustración 9: Semáforos inteligentes .................................................................................................................................. 23

Í NDICE DE TA B LA S 

Tabla 1: Características conductores electrolítico .......................................... ............................................ ........................... 4 iii

iv

AUTOMATIZACION DE UN SEMAFORO POR PLC i Introducción Hoy en día es muy común ver en todas las calles, avenidas y cruces semáforos, al grado que ya los vemos como parte del ambiente. Sin embargo, hay zonas donde estos no están disponibles. Debido a esto, el trabajo presente propone la aplicación del PLC para poder

AUTOMATIZACION DE UN SEMAFORO POR PLC i Introducción Hoy en día es muy común ver en todas las calles, avenidas y cruces semáforos, al grado que ya los vemos como parte del ambiente. Sin embargo, hay zonas donde estos no están disponibles. Debido a esto, el trabajo presente propone la aplicación del PLC para poder automatizar el funcionamiento de los semáforos. Con esto, se espera generar una iniciativa para cubrir la demanda de sistemas de tránsito donde no es posible instalar complejos sistemas o redes de semáforos.  Aplicando esto, es posible controlar los semáforos de forma que no se requieran complicados programas electrónicos, para poder solucionar problemas de tránsito en cualquier lugar. Por esto mismo, se presenta toda la información concerniente a los semáforos, así como la aplicación de sus funciones dentro del funcionamiento de un semáforo.  Al mismo tiempo que se propone esta problemática, así como la solución, se busca dar a conocer cómo es que funcionan los semáforos, y su utilidad en el control del tránsito. Gracias a la evolución de los antiguos semáforos, es que se puede mejorar el servicio de redes de semáforo, sin mencionar que hay una mayor cantidad de normas que se deben tomar en cuenta en el desarrollo del proyecto.

v

Planteamiento del Problema  Actualmente existen zonas donde no es posible controlar el tránsito, debido a los alcances de los sistemas de vialidad actuales. Por esto, aquellas zonas donde hay un significativo movimiento de vehículos, requieren un sistema de control de la vialidad en caso de que no exista un sistema de tránsito como en la mayoría de ciudades importantes.  Al mismo tiempo, se pone en peligro la seguridad de los peatones, así como de los conductores al no existir este tipo de sistemas de tránsito, ya que sin semáforos que regulen el flujo vehicular, el cruce de personas o autos resulta peligroso. Este problema se presenta generalmente en pueblos cercanos a zonas turísticas o ciudades importantes, donde los automóviles pasan constantemente para entrar o salir a la zona turística o el centro de la ciudad.  Ante esta situación, muchas mucha s personas p ersonas corren peligro al no haber nada que regule el paso de autos en cruces, o el cruce de personas entre las calles, o el paso de un auto, mientras otro le da el paso. Sin embargo, los sistema de tránsito actuales, no siempre pueden garantizar una cobertura total.

Propuesta de Solución  Ante esta problemática es que se plantea este sistema de control de tránsito, el cual consiste en el uso de semáforos automatizados por medio de un PLC. Al mismo tiempo que se agregan funciones adicionales, para el beneficio de los conductores o peatones. Sin mencionar que el funcionamiento es igual de efectivo que el de los semáforos convencionales.

vi

Justificación Por lo expuesto anteriormente, es que el uso de este sistema de semáforos, puede garantizar la seguridad de las personas que se encuentran en estas zonas de alta afluencia de autos. Sin mencionar, que facilitaría el control de vehículos en diversos lugares, de forma económica y sencillas, mientras que se mantiene la calidad del servicio de tránsito que en las grandes ciudades.  Al mismo tiempo, esto mejorará la calidad de vida de los residentes donde sean colocados, o de los que utilizan con frecuencia estos caminos. Debido a que regularán el tránsito, permitiendo tanto que los autos como las personas usen las calles de forma segura y organizada.

vii

CAPÍTULO I1

Principio del funcionamiento general del Semáforo

L

os semáforos son dispositivos de señales que se sitúan en intersecciones viales, pasos de peatones y otros lugares para regular el tráfico y el tránsito

de peatones. Los semáforos de control de tráfico vehicular pueden funcionar de dos maneras distintas; el cambio de estado puede depender del tiempo o bien del tránsito. Los estados:  

Verde: Los vehículos tienen derecho al paso. Amarillo: Advierte a los conductores de los vehículos que el estado verde está a punto de cambiar para pasar al estado rojo posteriormente y, por lo tanto, debe asumir una conducta de prevención como acabar su marcha si está muy próximo a la intersección y una frenada brusca podría ocasionar situaciones peligrosas con los vehículos de atrás y detener su marcha con el fin de que la intersección no sea bloqueada y los vehículos de las demás corrientes pueden

Ilustración 1: Estados del semáforo

circular en el período de verde que va a iniciar. Cuando se ilumina la lente amarilla con destellos intermitentes, los 1

 Hipervínculo en el mismo documento

1

 Automatización de semáforos conductores de los vehículos realizan el cruce con precaución. El amarillo intermitente se emplea en la vía que tenga preferencia. 

Rojo: Los vehículos deben detenerse a una distancia de dos metros del semáforo.

Lista de componentes eléctricos y electrónicos i. ii. iii. iv. v. vi. vii. viii.

2 Focos Incandescentes color rojo a 270v y 75watts 2 Focos Incandescentes color amarillo a 270v y 75watts 2 Focos Incandescentes color verde a 270v y 75watts 6 Botones interruptores 20m de cable Calibre 14 1 Clavija blanca 6 Zoquetes de cerámica 12 Tornillos para zoquetes

Características Técnicas 1. Focos Incandescentes Incandescentes 270v y 75watts 1.1. LÁMPARAS: 220 V – 240 V 1.2. 1000W K4 24.000 lúmenes lúmene s 2.000 horas de vida media 1.3. 625W P2/P10 16.250 lúmenes 150 horas de vida media 2. 6 Botones interruptores Las unidades de control y señalización ofrecen una variedad de elementos cuya rígida construcción y elegante presentación satisfacen plenamente los requerimientos para su empleo en mando de contactares, para iniciar procesos de maniobra automática, emitir señales y realizar disparos a distancia. Los pulsadores de control son adecuados para accionar circuitos auxiliares de mando, hasta tensiones de 660 V c.a. y 660 V c.c. Están diseñados para que funcionen a una frecuencia de maniobra de hasta 1000 operaciones por hora.

2

Proyecto HCD

Ventajas

 

Gran facilidad de montaje y



alambrado.    

Gran

luminosidad

en

lámparas indicadoras.

Confiabilidad de operación. Gran resistencia mecánica. Excelente apariencia. Amplia selectividad.

A prueba de vibraciones.  No requieren mantenimiento.  Normas: IEC 337, IEC 144, VDE 0660, DIN 40050e,   ABTN-NBR6147 

Su alta tecnología, la seguridad en su instalación y su presentación, nos permite el empleo en aplicaciones industriales, residenciales y comerciales entre otras. 3. 20m de cable Calibre 14

Conductores electrolítico TW 14 AWG Conductores de cobre electrolítico recocido, sólido o cableado, comprimido o compacto, aislamiento y cubierta individual de PVC. En la conformación dúplex los conductores son trenzados entre sí. En la conformación triple, los conductores son ensamblados en forma paralela.

3

 Automatización de semáforos

Características Tabla 1: Característ Características icas conductores electrolítico

Conductores

TW 14 AWG

Tensión de servicio

600 Voltios

Tipo de cubierta exterior PVC Número de conductores

Uno

Color del embalaje

Indicado según cliente.

Valores críticos de funcionamiento. funcionamiento.

Voltaje: Las lámparas utilizadas en la elaboración del semáforo funcionan a 127 volts, mientras que el PLC se alimenta a 12 volts.



Amperaje: La corriente con la que funcionan ambos semáforos es de .59 A, ya que la potencia de los focos es de 75 watts y el voltaje al que se alimentan es de 127 v.



Temperatura: Los semáforos funcionan a una temperatura no mayor a los 40ª C, ya que si supera esta temperatura es posible que el cable comience a inflamarse, además de que preferentemente debe funcionar o instalarse en lugares donde no contenga tanta humedad.

4

Proyecto HCD

Utilidades del prototipo La principal función de un semáforo es facilitar el control del tránsito de vehículos y peatones, de manera de que pasen alternadamente a través de la intersección en forma ordenada y segura. El semáforo permitirá, en consecuencia: 1. Reducir y prevenir accidentes en el lugar y su cercanía inmediata. 2. Reducir la demora en el cruce. 3. Reducir el consumo de combustible en la intersección. intersección. 4. Reducir la emisión de contaminantes del aire y el nivel de ruidos. Los semáforos tienen un sistema que les permite presentar una secuencia de fases en un período de tiempo llamado ciclo. El ciclo está compuesto por la sumatoria de los tiempos de verde, amarillo y rojo.

5

 Automatización de semáforos

Diagrama de Bloques de PLC

Ilustración 2: Diagrama de bloque PLC

Funcionamiento del programa de PLC para la automatización de un semáforo El programa funciona a partir del circuito de bloques mostrado, donde el cambio de luces se logra gracias a la sincronización de los bloques retardo a la conexión y los generadores Asíncronos. Esto ocurre ya que el cambio de luces de un semáforo son ciclos constantes, donde cada luz tiene un tiempo de encendido y otro de pagado, cada una encendiéndose después de otra.

6

Proyecto HCD Donde, Q1, Q2 y Q3 son las luces del semáforo 1, siendo verde, amarillo y rojo respectivamente. Mientras que Q4, Q5 y Q6 son las luces del semáforo 2, con el mismo orden que el semáforo 1. Además, I1, I2, I3, corresponden a la estación de botones presente en el semáforo 1, mientras que I4, I5 e I6 corresponden al semáforo 2.  Al configurarse los tiempos de retardos a la conexión de dos de las luces de un semáforo, se puede lograr que los generadores asíncronos enciendan uno después del otro, formando los ciclos de encendido y apagado de cada una de las luces.  Además en el caso de las luces verdes, se hace uso de dos generadores asíncronos, para poder lograr el parpadeo de esta luz que anuncia el cambio de luz verde a amarilla. Finalmente al agregar las señales I1 e I4, se puede controlar el encendido de este ciclo de luces, mientras que conectando I2 e I5, a los reset del RS se puede controlar el apagado general del sistema. Como función adicional, se agrega un botón de emergencia (I3 e E6), que colocan las luces rojas en un encendido constante en ambos semáforos, funcionan activando un RS que las mantienen encendidas por tiempo indefinido, al mismo tiempo que desactivan el ciclo de encendido y apagado de las luces.

Mantenimiento preventivo a la red de semáforos Los equipos y sistemas de automatización que conforman una intersección semaforizada deben ser sometidos a mantenimientos periódicos para asegurar que funcionen correctamente. Además, se deben considerar servicios de mantenimiento que detecten posibles fallas. Las tareas de mantenimiento preventivo deben llevarse a acabo con la periodicidad definida en el respectivo contrato, sin embargo, se debe garantizar que cada cruce sea revisado al menos una vez al mes. El mantenimiento preventivo debe incluir al menos las siguientes acciones: 7

 Automatización de semáforos 

Limpieza de ópticas, lámparas, placas de respaldo, controladores, empalmes, etc.



Revisión de líneas de alimentación, cables de luces, cajas de empalmes, cables de tierras, y otros componentes de los sistemas.



Revisión y mantenimiento de los controladores, incluyendo una revisión completa de las conexiones, funcionamiento de los detectores, espiras y botoneras.



Pintura de postes, cabezales, cajas de controles u otros elementos metálicos.

Mantenimiento correctivo a la red de semáforos Es necesario considerar las eventualidades que pueden ocurrir, por ejemplo, el reemplazo de lámparas quemadas y la reposición de postes y cabezales ante derribos o daños generados por factores externos. La solución de los problemas que se detecten debe producirse en el plazo señalado en el respectivo contrato y considerando la gravedad de los inconvenientes que ellos puedan generar. Existen fallas que requieren soluciones inmediatas y otras cuya solución puede  A continuación se describen las acciones correctivas para las fallas más frecuentes: 

Fallas que impidan la visibilidad y que sean de fácil reparación deben ser resueltas inmediatamente una vez detectadas por el personal de terreno o dentro de un plazo breve. Por ejemplo, una lámpara en mal estado debe ser cambiada inmediatamente.



Si se detecta un poste inclinado o derribado, lámparas mal orientadas, orientadas, lentes destruidos, daños a los equipos de control, botoneras en mal estado.

8

Proyecto HCD 

Si se detecta un semáforo apagado se debe dar aviso aviso a la la entidad correspondiente y proceder inmediatamente a su solución.



Si existe alguna falla en el programa, al existir existir demasiado tráfico, se debe reprogramar el plan de operación, tiempo de ciclo, repartos y desfases con las intersecciones adyacentes.

9

CAPÍTULO CAPÍTULO II

Automatización de Semáforos en los Indicadores del Balanced Scorecard

Ilustración 3: Semáforo

Los semáforos (verde, amarillo, rojo) son una herramienta muy efectiva de comunicación a la hora de mostrar el estado de un indicador asociado con un nodo estratégico de la organización, sectores o individuos. Hay diferentes sistemas para determinar el color del semáforo para determinado indicador en un periodo dado. A continuación analizaremos las alternativas disponibles cuando estos semáforos se calculan automáticamente por un software de Balanced Scorecard como ISOKEY. (Guerrero, 2009)

Semáforos Cuantitativos La mayoría de nuestros indicadores estarán basados en fuentes de datos numéricos (mediciones), las que nos brindarán como mínimo la siguiente información:

Periodo medido, por ejemplo Enero/2009  Valor Real  Valor Esperado  Valor Crítico, el que generalmente se expresa como un porcentaje del Valor Esperado. Para este tipo de indicadores resulta bastante sencillo calcular un semáforo. Supongamos que se trata de un indicador “ más es mejor”, el color del semáforo se puede determinar de la siguiente forma: 



Verde Si el valor valor Real es igual o mayor que el Valor Esperado

10

Proyecto HCD Amarillo Si el Valor Real es igual o mayor que el Valor Crítico pero menor al Valor Esperado  Rojo Si el Valor Real es menor al Valor Crítico Estas reglas se aplicarán también sobre los semáforos de indicadores que se calculan en base a la agregación o sampleo de otros indicadores con métricas. 

Semáforos Cualitativos En algunos casos no es posible o conveniente utilizar fórmulas matemáticas para derivar métricas que nos permitan cuantificar el estado de un indicador. Esta situación se da sobre todo en indicadores compuestos, cuyo estado resulta del análisis de varios indicadores conceptualmente distintos. Un ejemplo de este tipo de indicadores podría ser el que muestra el estado de una perspectiva. Para estos casos es posible elaborar reglas que determinan el color del semáforo en base a los colores de los semáforos de los indicadores fuente. El sistema que implemente este tipo de determinación de estado, debe ser lo suficientemente flexible como para dar la libertad de construir estas reglas tomando en cuenta las circunstancias de cada indicador en particular. Las reglas deben permitir, entre otras cosas: 

Evaluar el estado de la totalidad de los indicadores fuente Evaluar el estado de la mayoría



Evaluar el estado de “al menos uno” de esos indicadores



Evaluar el estado de determinado determinado o determinados indicadores indicadores en particular. Esto es importante porque permite asignar mayor peso a un indicador en particular.



La forma común de semáforo cualitativo consiste en una serie de reglas “al menos uno”. Si bien es simple de implementar, en algunos casos el esquema es

demasiado estricto: Verde Si todos los indicadores fuente están en verde.  Amarillo Si hay algún indicador fuente en amarillo pero ninguno en rojo.  Rojo Si algún indicador fuente está en rojo. Semáforos Personalizados Personalizados 

En algunos casos se necesita de reglas especiales no contempladas para determinar el estado. Para resolver esto los sistemas deben proveer de las APIs necesarias como para que se desarrollen componentes a la medida de las necesidades de determinado indicador. Por ejemplo hace un tiempo un usuario nos pidió que calculáramos el semáforo de un indicador a partir del último estado disponible de los indicadores fuentes, aunque no correspondiera al periodo de tiempo siendo calculado en ese momento.

Semáforos Manuales mediante Dictámenes (Assessments )

11

 Automatización de semáforos En algunos indicadores no será posible emplear ninguno de los métodos automatizados descriptos, sino que será necesario que un analista, con los datos a la vista, dictamine el estado de un indicador para un período dado. Lo que hará es directamente establecer el color del mismo y acompañará un informe que  justifique la decisión. De cualquier manera, no importa cuál sea el método empleado, un analista debe siempre poder pod er ingresar ingresa r un dictamen a los efectos de modificar el estado manualmente. Esto sobre todo porque un cambio en determinadas circunstancias, por ejemplo nuevos factores externos, pueden significar cambios importantes en las metas, lo que se debe reflejar inmediatamente, sin tener que esperar a que los especialistas modifiquen las fórmulas o los Valores Esperados para actualizarlos al nuevo escenario (lo que puede llevar bastante tiempo si el árbol de indicadores es complejo).

Semáforos especiales En algunos casos mostrar simplemente un color no es conveniente, sino que es necesario reflejar de alguna manera el estado de los indicadores fuentes en una gráfica sencilla.  Apuntando a esto, ISOKEY incluye un tipo especial de semáforo que muestra un pequeño gráfico de torta mostrando la distribución del estado de los indicadores fuente en tres colores: verde, amarillo y rojo.

12

Proyecto HCD

SENSORES Y SOFTWARE SOFTWARE PARA P ARA SEMÁFOROS INTELIGENTES SENSORES El modelo consta de 5 intersecciones con semáforos, para eso elegiremos una de las siguientes opciones de sensores: COMPARACION ENTRE DOS TIPOS DE SENSORES

1. CONTADOR DE VEHICULOS

La tecnología ARMM™ Car Count permite controlar a distancia y en tiempo real el

estado del tráfico mediante una serie de sensores, instalándolos en puntos clave de las vías de ingreso a los centros urbanos. El mismo sistema puede ser utilizado también para el análisis de la presión vehicular en grandes arterias peri-urbanas o autopistas. Los vehículos pueden ser contados mediante tubos neumáticos, cuya instalación es muy rápida y sencilla y sin necesidad de intervenir de manera permanente sobre el asfalto (pues son clavados o pegados). El sistema resulta muy conveniente en campañas transitorias pues los tubos son de fácil remoción y no atentan contra la integridad del asfalto. Los datos obtenidos son registrados en el lugar y también transmitidos a un servidor remoto, garantizando así un doble nivel de seguridad en el archivo de los datos y eliminando además la necesidad de recurrir al empleo de personal para el control de los tubos neumáticos. Los datos estadísticos obtenidos permiten:- Conocer detalladamente las condiciones del tráfico;- Calcular exactamente el tgm de cada carril;- Asociar al tráfico efectivo otros tipos de medidas (como la del ruido, de las vibraciones, de la concentración de gases y polvo);- Evaluar el nivel y las modalidades de utilización de las principales arterias facilitando así la programación de eventuales obras de mantenimiento y las modalidades de variación del flujo vehicular.

13

 Automatización de semáforos

2 Ilustración 4: Contador de vehículos

2

 Sistema que se encuentra en fase de prueba en algunos países

14

Proyecto HCD

2.

Cámara para Sistema de Conteo de Automóviles

a. CAMARAS DE RED PARA EXTERIORES 

Entre las características que deben poseer:



Función de visión diurna/nocturna



Capacidad de enfoque remoto



Múltiples secuencias de vídeo H.264



Alimentación a través de Ethernet



Preparada para exteriores con control de temperatura



Detección de movimiento

  Varifocal.



  Estabilizador



La cámara deberá poseer o permitir el uso de aplicaciones de análisis de video primario con estas características:

b. AUTOTRACKING Se realiza un seguimiento de la trayectoria. c. FILTRO AVANZADO Detección en escenas donde tenemos lluvia, vegetación (árboles en movimiento) y pequeños reflejos.

15

 Automatización de semáforos d. FILTRO DE DIRECCIÓN Contaje de objetos mediante líneas virtuales y clasificación por dirección. Permite diversas líneas de contaje independientes en una misma escena y muestra resultados a tiempo real.

e. CONTAJE MEDIANTE LÍNEAS VIRTUALES Fácil herramienta de creación de líneas de contaje para mediciones estadísticas de volumen de vehículos. Posibilidad de definir direcciones en ambos sentidos de circulación o entrada/salida de personas en amplias zonas de paso.

LCD: Descripción y Nombre de los Pines Estos módulos son preferibles a los siete segmentos LED y otros segmentos múltiples. Las razones son: Los LCD son económicamente más baratos, fáciles de programar, no tienen tienen limitación especial y hasta tienen caracteres personalizados (a diferencia de siete segmentos), Ilustración 5: LCD animaciones, etc. Una pantalla LCD de 16x2 significa que puede mostrar 16 caracteres por línea y hay 2 líneas. En esta pantalla LCD se muestra cada carácter en la matriz de 5x7 píxeles. Esta pantalla tiene dos registros, a saber, Comando y Datos. El registro de comando almacena las instrucciones de comando dado al LCD. Un comando es una instrucción dada a LCD para hacer una tarea predefinida como inicializar el LCD, limpiar su pantalla, ajustar la posición del cursor, el control de pantalla, etc. El registro de datos almacena los datos que se muestran en la pantalla LCD. Los datos son el valor ASCII del carácter que se visualiza en la pantalla LCD.

16

Ilustración LCD

6:

Registro

Proyecto HCD

CONTROL Y AUTOMATIZACION DE PROCESOS DE TRANSITOVEHICULAR Entre los dispositivos a instalar se encuentran los siguientes: Controlador de tránsito: Con capacidad de controlar más de dos intersecciones semaforizadas con valores de secuencias, tiempos y desfases independientes para cada intersección. Cables de registro de información:1.- Adaptabilidad: Contabiliza la cantidad de vehículos que transitan por esesentido.2.-Especifico: Se encarga solamente de enviar datos específicos a una calledeterminada.3.- Cola de espera: Esta ubicado para capturar el número de autos esperando.4.- Estratégico: Es utilizado para cualquier trabajo que se le programe hacer. Los semáforos detectan y responden al tráfico a través de un cable enterrado bajo el asfalto basado en la tecnología de espiras inductivas. Una corriente eléctrica pasa por el cable y crea un campo magnético cuando un automóvil atraviesa ese campo, la computadora de tráfico que está ubicada junto a la carretera detecta su presencia y hace cambiar el semáforo cuando no exista peligro. Los cables están protegidos contra condiciones adversas, blindados con poliéster armonizado para protección contra interferencias electromagnéticas. Es recomendable evitar el doblado de los mismos en ángulos de 90º, deben estar enterrados a 0,7 cm de la calle, cubriendo el corte realizado con resina apropiada para garantizar sudurabilidad. Las cámaras cuentan con una visión diurna y nocturna, capaces de girar 180ºverticalmente y 360º horizontalmente, Zoom de 23X (acercamiento de la imagen 23 veces su tamaño), el cual es capaz de enfocar en alta definición a 300 m de distancia.

17

CAPÍTULO CAPÍTULO III Proyecto 1: Semáforo basado en PIC16F84 Este diagrama sirve para elaborar un semáforo que simula un crucero vial, el switch conectado al puerto A ( Recordemos que el PIC16F84 tiene dos puertos, el “A” de 5 pines y el “B” de 8 pines ambos configurables como entradas y salidas)

controla cuatro velocidades diferentes con las que se ejecutará la secuencia de los semáforos. Se incluye el código fuente y el archivo hexadecimal para grabar en el PIC.

Lista de material: 1 DIP-4P 6 R330 1/2 5 R10K 1/2 2 C221 C4.0 2 E5/ROJ-C 2 E5/VER-C 2 E5/AMB-C 1 PIC16F84A-04P

Ilustración 7: Semáforo basado en PIC16F84

1 TRTG-02

18

Proyecto HCD

El circuito puedes alimentarlo con una fuente de 5 Volts o una pila de 9 Volts pasando por un circuito integrado regulador de voltaje MC7805CT. Te sugerimos utilizar un protoboard para el montaje de los componentes y alambre calibre 24 para las diferentes conexiones(Puedes obtener 8 tramos de un metro de este alambre comprando 1 metro de cable UTP, del conocido como cable de red). El código fuente para el PIC podrás bajarlo dando clic aquí. aquí. Y el hexadecimal en este otro link link.. Solamente deberás accionar uno de los interruptores del micro switch a la vez para poder cambiar el tiempo del cambio de los semáforos, si se accionaran dos switches, el programa solo tomará en cuenta el de menor val. La Terminal 4 del PIC controla el reset, puedes utilizar un AU-101 para activarlo cada que lo desees.  Adjuntamos a este archivo la vista de una sugerencia para el montaje en una placa fenólica de 10X10 cm.

Ilustración 8: Terminal 4 del PIC 

19

 Automatización de semáforos

Para la elaboración de este kit recomendamos utilizar el PIC-500 o PIC-600 y no olvides también tener tus herramientas, si aún no tienes te recomendamos que eches un ojo a nuestros maletines HER-170 maletines HER-170 y HER-180.

20

Proyecto HCD

NOTICIAS Diseñan un sistema inteligente de semáforos para evitar atascos Informáticos de la Universidad de Málaga, en colaboración con la Universidad Nacional del Sur (UNS) en Bahía Blanca (Argentina), han diseñado un sistema 'inteligente' que permite controlar la red de semáforos de toda una ciudad. Se trata del primer trabajo que considera los patrones de tráfico del núcleo urbano en su conjunto y propone un plan de ciclos de semáforos adecuado para evitar atascos y reducir emisiones contaminantes. Hasta el momento, otros estudios se centran en áreas concretas con horarios y semáforos limitados, cruce a cruce. Sin embargo, según una nota de prensa, las investigaciones de los autores malagueños como la titulada 'Optimal Cycle Program of Traffic Lights With Particle Swarm Optimization' y publicada en la revista IEEE Trans.on Evolutionary Computation, son las primeras que contemplan la red de semáforos de toda la ciudad. "El sistema incluye como variables los numerosos vehículos, de diversos tipos que circulan a diario, las señales, los límites de velocidad de las vías, etcétera. Combina los parámetros y los traslada a un simulador, donde se observan todos a la vez de manera dinámica", explica a la Fundación Descubre el catedrático de la Universidad de Málaga Enrique Alba. Una de las novedades del proyecto es la metodología utilizada para el control de los semáforos. Denominada Particle Swarm Optimization (PSO) es una técnica inspirada en los movimientos de las bandadas de pájaros durante sus migraciones. Estos patrones se trasladan a un modelo computacional de gran potencia que permite combinar multitud de variables para recrear los eventos que rodean a la movilidad urbana en un mismo momento, por ejemplo, una hora punta. "Controlar el tiempo en el que van a estar en rojo un centenar de semáforos es una tarea que requiere soluciones complejas que mezclan desde mapas a datos de movilidad inteligente geo posicionados. Las técnicas de computación tradicionales no funcionan. Nosotros buscamos alternativas en la propia Naturaleza con las denominadas técnicas bio inspiradas", matiza Alba. Los expertos reproducen la ciudad trasladando los cálculos matemáticos a un simulador de tráfico microscópico. "Se denomina así porque atiende a los microdetalles de la movilidad urbana: analiza cada coche, a qué velocidad va, cuántos gases contaminantes está emitiendo, etcétera", concreta el investigador. Los resultados del estudio se han probado con semáforos de dos grandes áreas metropolitanas: Málaga y Bahía Blanca en Argentina. "Nuestro algoritmo sirve para obtener programas de ciclos eficientes de tráfico ligero para los dos tipos de ciudades: los modelos americanos y europeos".

21

 Automatización de semáforos El estudio concluye que, en comparación con otros programas, el de la Universidad de Málaga logra mejoras cuantitativas tanto en el número de vehículos que llegan a su destino, como en el tiempo total de viaje. A estos beneficios para los ciudadanos, se suman los medioambientales, ya que se reducen las emisiones contaminantes. Varios ayuntamientos de ciudades nacionales e internacionales, así como empresas relacionadas con las denominada Smart cities (ciudades inteligentes) ya se han interesado en el estudio para incorporar sus resultados en centros de control de tráfico. "El siguiente paso sería que una empresa comercializara el sistema como un paquete software", adelanta Alba.

Un sistema 'inteligente' regula los semáforos para evitar atascos Informáticos de la Universidad de Málaga, en colaboración con la Universidad Nacional del Sur (UNS) en Bahía Blanca (Argentina), han diseñado un sistema 'inteligente' que permite controlar la red de semáforos de toda una ciudad. Este es el primer trabajo que toma en consideración los patrones de tráfico del núcleo urbano en su conjunto y propone un plan de ciclos de semáforos adecuado para evitar atascos y reducir emisiones contaminantes. Los estudios realizados hasta la fecha, se habían concentrado en solucionar problemas en zonas concretas, horarios y semáforos limitados, cruce a cruce. Sin embargo, el sistema inteligente de regulación de semáforos llamado 'Optimal Cycle Program of Traffic Lights With Particle Swarm Optimization', es la primera que contemplan la red de semáforos de toda la ciudad. Combinación de parámetros El sistema incluye como variables los numerosos vehículos, de diversos tipos que circulan a diario, las señales, los límites de velocidad de las vías, etcétera. Combina los parámetros y los traslada a un simulador, donde se observan todos a la vez de manera dinámica. Una de las novedades del proyecto es la metodología utilizada para el control de los semáforos. Denominada Particle Swarm Optimization   (PSO) es una técnica inspirada en los movimientos de las bandadas de pájaros durante sus migraciones. Estos patrones se trasladan a un modelo computacional de gran potencia que permite combinar multitud de variables para recrear los eventos que rodean a la movilidad urbana en un mismo momento, por ejemplo, una hora punta. 22

Proyecto HCD

3 Ilustración 9: Semáforos inteligentes

Mejora de los resultados Los expertos reproducen la ciudad trasladando los cálculos matemáticos a un simulador de tráfico microscópico: analiza cada coche, a qué velocidad va, cuántos gases contaminantes está emitiendo, etcétera y de con los datos obtenidos se logran mejoras cuantitativas tanto en el número de vehículos que llegan a su destino de forma fluida, como en el tiempo total de viaje. A estos beneficios para los ciudadanos, se suman los medioambientales, ya que se reducen las emisiones contaminantes. Los resultados del estudio se han probado con semáforos de dos grandes áreas metropolitanas: Málaga y Bahía Blanca en Argentina, y en ambos casos, tanto en la ciudad americana como en la europea, se ha logrado mejoras cuantitativas. Varios ayuntamientos de ciudades nacionales e internacionales, así como empresas relacionadas con las denominada Smart cities (ciudades inteligentes) ya se han interesado en el estudio para incorporar sus resultados en centros de control de tráfico.

3

 Hipervínculo página web

23

 Automatización de semáforos

Conclusión: Como se mostró a lo largo del desarrollo del proyecto, el funcionamiento de los semáforos es complejo, sin embargo, también se planteó la solución que nos da el poder programar el PLC. Gracias al uso del PLC es posible desarrollar este sistema complejo de semáforos y crear económicos y sencillos sistemas de tránsito. Ya que al conocer cómo es que estos funcionan es que se pueden llegar a crear sistemas de semáforos pre programado. Se espera que este proyecto pueda ser de utilidad para aquellas comunidades que sufren de problemas causados por la falta de organización del tránsito, mientras que con este sistema se espera poder generar comodidad y seguridad a los usuarios, que son todos los que cruzan calles, ya sea a pie o en auto.

Bibliografía Guerrero, D. (5 de Septiembre de 2009).  Automatización de Semáforos en los Indicadores

del

Balanced

Scorecard .

Obtenido

de

Inghenia:

http://inghenia.com/wordpress/2009/09/05/automatizacion-de-semaforosen-los-indicadores-del-balanced-scorecard/ Sarertnoc, R. (26 de Noviembre de 2013). PROGRAMACION DE UN PLC PARA  AUTOMATIZAR

UN

SEMAFORO

DE

PEATO. Obtenido de Prezi:

https://prezi.com/lyalzsuruyny/programacion-de-un-plc-para-automatizar-unsemaforo-de-peato/#

i

La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

24