scheda progetto - itis magistri cumacini

IdeaImpresa 2011
3D E REALTÀ VIRTUALE
l’utilizzo proficuo di strumenti innovativi nell’attività d’impresa
BANDO PER LA CONCESSIONE DI PREMI ECONOMICI PER LE MIGLIORI IDEE INNOVATIVE
RIVOLTO ALLE SCUOLE SUPERIORI
INFORMAZIONI GENERALI (spazio riservato agli uffici camerali)
DATA DI RICEVIMENTO
N. PROTOCOLLO
MODULO DI DOMANDA FIRMATO
|__| SI
|__| NO
DATI SQUADRA
ISTITUTO Tecnico Industriale Magistri Cumacini
con sede in Lazzago (CO) in via Colombo
tel 031 590585
fax 031 525005
e-mail [email protected]
NOME SQUADRA QuintaI3
N. STUDENTI 6
STUDENTI Aramini Antonio Umberto, Balzarotti Stefano, Capelletti Mauro, Castelli Valerio, Di Gravio
Simone, Livraghi Marco
DOCENTI/TUTOR Liveriero Lavelli Francesca
Un’iniziativa di:
Con la collaborazione di:
Ufficio Scolastico
Provinciale di Como
Politecnico di Milano
Polo Regionale di
Como
Università degli studi
dell’Insubria
Parco Scientifico
Tecnologico
di Lomazzo
IdeaImpresa 2011
3D E REALTÀ VIRTUALE
l’utilizzo proficuo di strumenti innovativi nell’attività d’impresa
BANDO PER LA CONCESSIONE DI PREMI ECONOMICI PER LE MIGLIORI IDEE INNOVATIVE
RIVOLTO ALLE SCUOLE SUPERIORI
DATI DEL PROGETTO
NOME PROGETTO: VPS - Virtual Parking System
1. Sintesi
Il progetto “Virtual Parking System” realizza un sistema in grado di poter conoscere, in qualsiasi momento, la
disponibilità di parcheggi in una determinata zona della città. Trovare parcheggio diventa spesso un vero problema
che causa perdita di tempo, aumento dell’inquinamento e del traffico.
La possibilità di raccogliere informazioni utili relative ai parcheggi in real-time permette quindi all’utente di dirigersi
direttamente nella zona più vicina, che offra chiaramente disponibilità di posti.
Alternativamente, l’utente può ottenere informazioni sui trasporti pubblici più vicini.
Il sistema prevede un’innovazione di contesto in quanto tutta la tecnologia utilizzata è disponibile sul mercato. Il
sistema prevede infatti l’utilizzo di Smartphone con GPS integrato, che permetta quindi la localizzazione e
l’acquisizione di informazioni da un server.
Inoltre viene introdotta un’innovazione incrementale in quanto, pur esistendo già delle applicazioni per dispositivi
mobili (cellulari e navigatori) che visualizzano su una mappa le aree destinate a parcheggio, non sono presenti dati
sull’effettiva disponibilità di posti liberi.
È presente anche un’innovazione radicale data dal riconoscimento immagine usato per determinare l’occupazione di
un posto.
2. Il prodotto/servizio
Virtual Parking System è un sistema rivolto alle Pubbliche Amministrazioni per quanto concerne l’installazione delle
telecamere e dei sensori e ovviamente la gestione del server. L’applicazione Smartphone è invece dedicata agli
utenti automobilisti provvisti di cellulare con le caratteristiche necessarie.
Il sistema prevede l’utilizzo di molteplici componenti per la gestione dell’intero apparato:
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


telecamere e sensori;
un server contenente il database dei parcheggi;
un software per l’acquisizione di segnali eterogenei (telecamere e sensori), per l’elaborazione delle immagini
e per l’aggiornamento del database;
un’applicazione Smartphone Android per la localizzazione e interrogazione del database.
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RIVOLTO ALLE SCUOLE SUPERIORI
Il sistema è composto da una serie di dispositivi di rilevazione (telecamere, sensori ecc.) che inviano segnali ad un
server.
Il server è provvisto di un software specificatamente progettato che permette l’elaborazione dei segnali eterogenei
(inviati dai dispositivi di rilevazione), che andranno poi ad aggiornare il database contenente, per ogni parcheggio
mappato, la capienza massima e i posti attualmente disponibili. Attraverso la rilevazione giornaliera ed oraria
saranno disponibili le statistiche sull’occupazione giornaliera, settimanale e mensile (anche in concomitanza con
eventi particolari).
L’applicazione per cellulari Smartphone sfruttando le potenzialità del GPS e di Google Maps, permette di
individuare un’area della città e rilevare il proprio posizionamento. A questo punto viene inviata una richiesta al
database server, che individua i parcheggi relativi alla zona segnalata e ne restituisce la lista con relativi posti
disponibili. Inoltre è possibile richiedere statistiche sulla disponibilità di parcheggi in base a determinati giorni della
settimana e in base agli orari.
L’applicazione finale, sarà composta da tre diversi moduli software:
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
VIRTUAL PARKING APP: Applicazione per Smartphone Android per l’interrogazione del database.
VIRTUAL PARKING DB: Database contenente tutte le informazioni relative ai parcheggi cittadini e relativa
gestione
VIRTUAL PARKING SENSOR: Applicazione (residente sul server) che acquisisce segnali eterogenei provenienti
da diversi dispositivi li elabora e aggiorna il database
3. Innovatività
La prima innovazione è costituita dall’applicazione Android, in quanto non esiste sul mercato un applicativo in grado
di fornire ad un utente le indicazioni sulla disponibilità di un parcheggio.
La realizzazione di un’applicazione per Smartphone garantisce semplicità, portabilità e velocità nell’accedere al
servizio.
Queste caratteristiche si rivelano molto importanti per l’immediatezza necessaria ad un utente sul proprio veicolo.
La raccolta di dati, al fine di ottenere un’elaborazione statistica, consente all’utente di scegliere l’area di parcheggio
adatta in base alle caratteristiche della zona (tempo medio di arrivo, tempo medio di permanenza, turn-over).
La flessibilità dell’applicazione, che gira su lato server, risiede nella sua capacità di poter ricevere dati dalle
telecamere, dai sensori oppure da strutture già esistenti (parcheggi coperti).
L’aggiornamento automatico della disponibilità dei posti presenti nel database avviene attraverso l’elaborazione
dalle immagini provenienti dalle telecamere e l’invio dei segnali provenienti dai sensori.
Riconoscimento tramite telecamere.
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Attraverso l’utilizzo di telecamere otteniamo un flusso video, che verrà gestito da un video-server dedicato per
l’estrazione delle immagini in modo temporizzato.
Successivamente le immagini saranno inviate ad un gateway, che si occuperà della trasmissione dei dati al server
centrale tramite rete wi-fi o cablata.
Il server acquisirà poi le immagini attraverso un software specifico e provvederà alla loro conversione in formato
BMP a 24 bit. Infine un algoritmo di visione artificiale elaborerà le immagini per estrarre informazioni spaziali
(Presenza di una vettura in un parcheggio).
-Algoritmo di riconoscimento immagini: Attraverso l’ausilio di una griglia predefinita, il software escluderà
automaticamente le porzioni di -immagine da non analizzare. L’algoritmo di riconoscimento deriva da quello di
Canny, basato sull’utilizzo di filtri, in particolare quello Laplaciano che permette di evidenziare i bordi di un’immagine
oltre che eliminare eventuali disturbi grafici. Il risultato di tale elaborazione sarà una matrice (ovvero una
rappresentazione virtuale del parcheggio) adibita al conteggio delle vetture parcheggiate.
Riconoscimento tramite sensori
Attraverso l’utilizzo di una rete di sensori magnetoresistivi wireless, installati in una area di parcheggio, si rileva la
presenza dei veicoli. L’utilizzo di sensori AMR a basso costo e a basso consumo energetico permette l’installazione
per ogni posto auto. Ogni nodo sensore rileva l'occupazione del parcheggio a lo comunica attraverso una rete
wireless.
4. Finalità e risultati attesi
L’obiettivo del sistema è di ridurre il traffico rendendo più fluida la viabilità, diminuire l’inquinamento, minimizzare il
tempo impiegato per cercare parcheggio e offrire come alternativa i trasporti pubblici.
In particolare, il traffico urbano è la causa del 40% di emissioni di CO2 e del 70% di emissioni di altre sostanze
inquinanti che spesso generano gravi allergie.
Chiaramente, il risultato del progetto sarebbe una città più pulita e tranquilla, che migliorerebbe sostanzialmente la
qualità della vita dei cittadini.
La possibilità di utilizzare un software che funzioni su Smartphone permette una larga diffusione del prodotto.
L’accessibilità dei dati del database può spingere altri sviluppatori a produrre software che svolga funzioni simili per
altri dispositivi mobili.
Idealmente, se tutti gli automobilisti avessero la possibilità di usufruire di questo servizio, i miglioramenti introdotti
sarebbero massimizzati.
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L’idea è che, non richiedendo investimenti troppo alti né da parte delle amministrazioni comunali per quanto
riguarda la gestione del sistema di rilevamento parcheggi, né da parte degli utenti per i dispositivi mobili, il sistema
possa diffondersi il più possibile nelle diverse città.
L’elaborazione delle immagini e il riconoscimento automatico attraverso algoritmi di computer vision e
l’aggiornamento del database attraverso segnali letti da sensori wireless possono avere poi applicazioni in diversi
settori.
5. Realizzazione
L’idea di un’applicazione che servisse a migliorare la viabilità e al tempo stesso diminuire l’emissioni inquinanti
attraverso semplici dispositivi mobili sembrava all’inizio utopia, ma analizzando dettagliatamente le problematiche si
è visto che la realizzazione potrà effettivamente portare i benefici previsti.
Il primo passo nella progettazione del sistema è stato l’incontro con rappresentanti del Comune di Como per l’analisi
dello stato attuale nella gestione dei parcheggi.
Lo studio successivo si è focalizzato nella ricerca di soluzioni esistenti e progetti realizzati. Alcune città, tra cui anche
Como, possiede pannelli di comunicazioni con il pubblico in cui vengono visualizzati i posti disponibili, ma questo
succede solo per alcuni parcheggi coperti e a pagamento. Inoltre vengono utilizzati dei dispositivi detti Spire per il
conteggio di vetture, ma sono applicabili ai soli parcheggi che prevedono un punto di ingresso e un punto di uscita e
solitamente hanno dei costi elevati.
Nella fase di analisi è stata contattata anche l’Università di Barcellona che ha effettuato uno studio sull’utilizzo di
sensori per il rilevamento della presenza auto.
La sfida è stata quella di trovare soluzioni applicabili a qualsiasi tipo di parcheggio cittadino.
La realizzazione prevede le competenze e la struttura organizzativa di una software house. Nella fase di
progettazione e implementazione software degli algoritmi di riconoscimento automatico delle immagini si prevede
di utilizzare le competenze dei centri universitari specializzati. Per quanto riguarda l’utilizzo dei sensori AMR con
relativa circuiteria è richiesta la competenza di elettronici per la realizzazione del circuito di invio del segnale.
I costi di realizzazione dipendono dal numero di posteggi, dalla loro disposizione e dalla tipologia di parcheggio.
Ipotizzando l’installazione del sistema in un’area da 50 posti, siamo giunti a stimare un costo di € 429 nel caso di
monitoraggio con telecamere, mentre nel caso di rilevamento con sensori il prezzo si aggira attorno a € 1200. A
questa somma va aggiunto il costo del server centrale, che ammonta a circa € 8200.
Le risorse umane previste per lo sviluppo software del progetto comprendono un capo progetto, che svolgerà le
azioni di coordinamento del team di sviluppo, un progettista senior e da un progettista junior. Si stima il seguente
impegno orario: capo progetto 30 ore, progettista senior 100 ore, progettista junior 150 ore. Il costo complessivo per
il personale impiegato è quindi di circa € 15350.
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6. Materiale integrativo
Icona applicazione
Applicazione Android (Pannello Mappa)
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Applicazione Android (Pannello Traffico)
Esempio di installazione di telecamere
Sensore AMR
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Fasi del riconoscimento immagine