Розробка системи моніторингу транспорту з використанням IoT

Abstract

Випускна кваліфікаційна робота присвячена розробці системи моніторингу транспорту з використанням Інтернету речей (IoT). Система має на меті забезпечення ефективного відслідковування місцезнаходження транспортних засобів, підвищення рівня безпеки та оптимізацію управління транспортними потоками. Одним із ключових аспектів є використання сучасних технологій зв’язку та GPS-навігації, що дозволяє отримувати точні дані про позицію транспорту в реальному часі. Завдяки використанню мікроконтролера ESP32, який є потужною платформою для обробки та передачі даних, вдається створити систему, яка забезпечує високий рівень інтеграції, доступності та зручності у використанні. У роботі було проведено огляд сучасних методів моніторингу транспорту та аналіз існуючих систем, що використовують IoT для відслідковування транспортних засобів. Розглянуто ключові технології, такі як IoT, доцільність застосування системи, а також використання мікроконтролера ESP32, GPS-модулів, GSM-модулів, сенсорів та інформаційних дисплеїв[1-3]. ESP32 використовується як основна платформа для збору та передачі даних про місцезнаходження транспорту. GPS-модулі забезпечують точне визначення місця розташування транспортних засобів, а GSM-модулі використовуються для передачі інформації на мобільні пристрої водіїв або дисплеї. Інформаційні дисплеї відображають дані про статус транспорту і доступність місць. Також було проведено аналіз часу, який витрачають водії на пошук вільних місць для паркування та інші аспекти управління транспортними засобами. Ця інформація є важливою для визначення ефективності та переваг впровадження системи моніторингу транспорту, заснованої на технології Інтернету речей. У першому розділі розглянуто основне поняття концепції «Internet of Things» (IoT), визначено ключові компоненти цієї технології, а також описано її переваги та недоліки. У другому розділі досліджено ряд існуючих технологій, які можна використовувати для розробки системи моніторингу транспорту. Вивчено актуальність використання таких технологій, як GSM, LTE, Wi-Fi для забезпечення зв'язку між компонентами системи. У третьому розділі відбулося проєктування системи моніторингу транспорту на мікроконтролері ESP32. Розроблено модель системи моніторингу транспорту та принципову електричну схему апаратної частини на базі ESP32. У четвертому розділі проводилася розробка та тестування функціонування системи моніторингу транспорту У п’ятому розділі проводилося техніко-економічне обґрунтування системи моніторингу транспорту. Основною метою роботи була розробка прототипу системи моніторингу транспорту, який дозволяє збирати дані про місцезнаходження транспортних засобів за допомогою GPS-сенсорів, передавати ці дані на інформаційні табло та надавати водіям необхідну інформацію про статус їх транспорту в реальному часі. Розробка системи включала вибір та інтеграцію апаратних і програмних компонентів, створення зручного інтерфейсу для користувачів, а також забезпечення надійної передачі даних. Для досягнення цієї мети використовувались сучасні компоненти IoT, які були інтегровані в систему. Окрім того, було розроблено зручний інтерфейс, що дозволяє водіям отримувати актуальну інформацію про місцезнаходження транспорту та його стан. Очікується, що система моніторингу транспорту з використанням IoT покращить управління транспортними засобами, забезпечить більш ефективне використання дорожньої інфраструктури, зменшить затори, втрати часу та негативний вплив на довкілля. Завдяки цій системі водії зможуть отримувати точну інформацію в реальному часі, що значно покращить зручність та ефективність управління транспортними потоками. У роботі також проведено тестування розробленої системи, що включає перевірку роботи всіх компонентів, від точності GPS-сигналу до стабільності передачі даних через GSM-мережу. Тестування підтвердило ефективність системи та її здатність працювати в реальних умовах, забезпечуючи точне відслідковування транспорту в будь-який час. Таким чином, розробка системи моніторингу транспорту на основі IoT є важливим кроком до підвищення ефективності транспортних процесів, зниження витрат і покращення безпеки. Застосування сучасних технологій, таких як мікроконтролер ESP32, GPS та GSM, дає можливість створити доступну, надійну та зручну систему для відслідковування транспорту, яка може бути впроваджена в різних сферах діяльності, від комерційного транспорту до муніципальних служб. Розробка даної системи відкриває нові можливості для розвитку «розумних міст» та інтеграції IoT у транспортну інфраструктуру, що є важливим кроком до сталого розвитку міських агломерацій і забезпечення зручності для мешканців[4-5].The graduation thesis is devoted to the development of Development of a Transportation Monitoring System Using IoT. The system aims to provide effective tracking of the location of vehicles, increase the level of security and optimize the management of traffic flows. One of the key aspects is the use of modern communication technologies and GPS navigation, which allows you to receive accurate data about the position of the vehicle in real time. Thanks to the use of the ESP32 microcontroller, which is a powerful platform for processing and data transmission, it is possible to create a system that provides a high level of integration, availability and ease of use. The paper reviewed modern transport monitoring methods and analyzed existing systems using IoT to track vehicles. Key technologies such as IoT, system feasibility, and the use of ESP32 microcontroller, GPS modules, GSM modules, sensors and information displays are considered. The ESP32 is used as the main platform for the collection and transmission of vehicle location data. GPS modules provide accurate location determination of vehicles, and GSM modules are used to transmit information to drivers' mobile devices or displays. Information displays display data on the status of transport and seat availability. An analysis of the time spent by drivers on searching for free parking spaces and other aspects of vehicle management was also carried out. This information is important for determining the effectiveness and benefits of implementing a transport monitoring system based on Internet of Things technology. The first chapter examines the basic concept of the Internet of Things (IoT), defines the key components of this technology, and describes its advantages and disadvantages. The second chapter examines a number of existing technologies that can be used to develop a transport monitoring system. The relevance of using such technologies as GSM, LTE, Wi-Fi to ensure communication between system components is studied. In the third chapter, the design of the transport monitoring system on the ESP32 microcontroller took place. The model of the transport monitoring system and the basic electrical diagram of the ESP32-based hardware part have been developed. In the fourth section, the development and testing of the functioning of the transport monitoring system was carried out In the fifth section, the technical and economic substantiation of the transport monitoring system was carried out. The main goal of the work was to develop a prototype of a transport monitoring system that allows collecting data on the location of vehicles using GPS sensors, transferring this data to information boards and providing drivers with the necessary information about the status of their transport in real time. The development of the system included the selection and integration of hardware and software components, the creation of a user-friendly interface, and the provision of reliable data transmission. To achieve this goal, modern IoT components were used, which were integrated into the system. In addition, a convenient interface was developed that allows drivers to receive up-to-date information about the location of the vehicle and its condition. A transport monitoring system using IoT is expected to improve vehicle management, ensure more efficient use of road infrastructure, reduce congestion, time loss and negative impact on the environment. Thanks to this system, drivers will be able to receive accurate information in real time, which will significantly improve the convenience and efficiency of managing traffic flows. The work also carried out testing of the developed system, which includes checking the operation of all components, from the accuracy of the GPS signal to the stability of data transmission through the GSM network. Testing confirmed the effectiveness of the system and its ability to work in real conditions, ensuring accurate tracking of vehicles at any time. Thus, the development of an IoT-based transport monitoring system is an important step towards increasing the efficiency of transport processes, reducing costs and improving safety. The application of modern technologies, such as the ESP32 microcontroller, GPS and GSM, makes it possible to create an affordable, reliable and convenient system for tracking transport, which can be implemented in various fields of activity, from commercial transport to municipal services. The development of this system opens up new opportunities for the development of "smart cities" and the integration of IoT into the transport infrastructure, which is an important step towards the sustainable development of urban agglomerations and providing convenience for residents.