Manager de activit at i folosing localizarea [603227]

Ministerul Educat ¸iei Nat ¸ionale
Universitatea ”OVIDIUS” din Constant ¸a
Facultatea de Matematic ˘a s ¸i Informatic ˘a
Specializarea Matematic ˘a – Informatic ˘a
Manager de activit ˘at ¸i folosing localizarea
geografic ˘a
Lucrare de licent ¸ ˘a
Coordonator s ¸tiint ¸ific:
Lector dr. B ˘autu Elena
Absolvent: [anonimizat]˘amit ¸˘a Alin – Laurent ¸iu
Constant ¸a
2019

Cuprins
Cuprins i
Lista Figurilor 1
1 Motivat ¸ie 2
1.1 Introducere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Sisteme de Localizare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Motivatia lucrarii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Starea actual ˘a a domeniului 5
2.1 Tehnologii utilizate in lucrare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Sistemul de operare Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Limbajul Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.3 Geoperimetru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Tehnologii inrudite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1 Global Positioning System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2 Geographic Information System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3 Sistem de Biotelemetrie a pasarior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 Ventilatorul Smart(traducerea nu e buna) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5 Dezvoltarea geolocatiilor mobile pentru utilizarea ˆın sigurant ,aˆın exploatare 12
i

Cuprins Cuprins
3 Solut ¸ia propus ˘a 13
3.1 Sistem de Biotelemetrie a pasarior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4 Prezentarea aplicat ¸iei 14
Referint ¸e bibliografice 15
ii

Lista Figurilor
2.1 Arhitectura sistemului de operare Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Exemplu de harta cu locatii marcate prin pin-uri . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3 Demonstrarea sistemului de avertizare folosind tehnologia de geolocatie am-
plasata in jurul unei ferme de eoliene O pasare telemetrata intra in limita zonei
geofence, declanseaza o alerta SMS si crescand rata fixata GPS de la 15 minute
(puncte verzi) la 30 de secunde(puncte rosii). Atunci cand pasarea iese din zona
monitorizata se tranzmite o alta alerta SMS si rata fixa revine la standardul de
15 minute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Exemplu cum un ocupant isi poate schimba pozitia . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5 Schema propusa sitemului . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1

Capitolul 1
Motivat ¸ie
1.1 Introducere
Convergenta telefoniei mobile, a serviciilor de internet si a calculatoarelor personale are ca
rezultat aparitia dispozitivelor inteligente precum smartphone-ul. Astazi mai mult de 1.3 mil-
iarte de telefoane mobile sunt vandute annual, in anul 2010 smartphone-urile au reprezentat
aproape 20% din acest total(referinta).
Spre deosebire de telefoanele standard, sunt dispositive putermice de calcul care ofera
servicii de voce, fara fir, precum si aplicatii software integrate, precum si cel mai important,
abilitatea de a ne conecta si de a rula o multime de servicii bazate pe internet, servicii precum
locatie, streaming video si retele sociale.
Aplicatiile mobile sunt programe software dezvoltate pentru dispozitivele mobile, aces-
tea transforma dispozitivele mobile in masini de calcul in miniatura care pot face functii com-
plexe, sau mai putin complexe cu scop de divertisment. Unele dispositive sunt pre-incarcate
cu astfel de programe de catre producatorii sau furnizorii de servicii mobile cu care aces-
tea sunt asociati, dar majoritatea aplicatiilor sunt disponibile prin intermediul magazinelor
virtuale.
Multe dintre aceste aplicatii mobile au programe corespunaztoare destinate sa func-
tioneze si pe dispozitivele mai puternice, precum calculatoarele. Aceste aplicatii mobile
trebuie sa functioneze cu diferite constrangeri fata de cele de pe calculatoarele noastre, con-
strangerile apar de la limitari de natura hardware precum capacitatea de memorie mai mica
de obicei fata de cea a unui calculator, arhitectura procesoarelor si interfete bazate pe functii
de touch, dar datorita cresterii tot mai mare de dispositive mobile pe piata, accesul la catre
aceste aplicatii mobile este tot mai mare, este preconizat ca pana in anul 2022 vor fii 258,2
miliarde de aplicatii descarcate.
Cresterea masiva in vanzari a dispozitivelor mobile a declansat o concurenta intre gigan-
tii tehnologici, cum ar fi Google, Microsoft, Apple, Huawei si nu numai, pentru o incercare
de a captura cea mai mare cota de piata pentru platorma mobila. Google a lansat Android
2

Motivat ¸ie Introducere
la sfarsitul anului 2008, o platforma software open source (software unde codul sursa este
disponibil liber si poate fi redistribuit si modificat) pentru dispozitivele mobile.
Android este un sistem de operare modelat dupa kernelul Linux. Google a optimizat
sistemul de operare pentru a avea un consum redus de baterie si pentru a ii mentine func-
tionalitatea intr-un un mediu cu o memorie limitata si o putere de calcul redusa,dezvoltand
Dalvik, o masina virtual speciala care ruleaza codul java recompilat.
Unul dintre punctele de vanzare ale sistemului de operare Android este dezvoltarea
usoara a aplicatiilor mobile pentru acest sistem, in permanenta exista o comunitate mare de
dezvoltatori care concept si proiecteaza in mod continuu aplicatii care imbunatatesc capaci-
tatea si functionalitatea dispozitivelor android.
Cel mai folosit mediu de dezvoltare, este si cel oficial, Android Studio este bazat pe
InteliJ Idea, pe langa un editor puternic, acesta ofera si caracteristici care imbunatatesc pro-
ductivitatea dezvoltarii unei aplicatii Android precum ar fi:
.Un sistem flexibil de constructive bazat pe Gradle.
.Integrarea unui emulator rapid si bogat in caracteristici.
.Integrarea unui emulator rapid si bogat in caracteristici.
.Mediu unificat care permite dezvoltarea aplicatiilor pe toate dispozitivele care ruleaza
sistemul de operare Android.
.Capacitatea de a rula instant pentru a rescrie modificarile in aplicatia aflata in desfa-
surare, fara a construi un nou pachet.
.Integrarea cu sistemele de control a versiunii precum platformele de tip GitHub.
.Suport incorporat pentru Google Cloud, facilitand integrarea serviciului de Cloud Mes-
saging.
.Suport pentru C++ si NDK.
3

Motivat ¸ie Sisteme de Localizare
1.2 Sisteme de Localizare
Multe dintre serviciile moderne de localizare se bazeaza adesea pe o zona sau un loc. Geoperimetrul
se bazeaza pe observatia ca utilizatorii de deplaseaza dintr-un loc in altul si apoi stau pe loc
pentru o perioada.
Aceste locuri pot fi de exemplu proprietati comerciale, locuinte, centre de birouri etc.
In functie de abordarea geoperimetrului, acestea pot fi deschise(definite) ca anumite zone
geografice determinate de poligoane. Aceasta abordare permite implementarea eficienta a
serviciilor de localizare in interiorul unei zone delimitate
1.3 Motivatia lucrarii
ˆIn continuare, va voi prezent ,a o aplicat ,ie scris ˘a pentru sistemul de operare Android pentru
dispozitivele mobile, aplicat ,ia este conceput ˘a de mine folosind mediul de dezvoltare Android
Studio. Aplicat ,ia poart ˘a numele de OrarSmart s ,i are rolul de a ajut ˘a elevul sau studentul unei
institut ,ii s˘a
4

Capitolul 2
Starea actual ˘a a domeniului
2.1 Tehnologii utilizate in lucrare
2.1.1 Sistemul de operare Android
Android este o platforma de operare si programare dezvoltata de Google pentru smartphone-
uri si alte dispozitive mobile, precum tabletele. Acest sistem de operare poate functiona pe
mai multe dispozitive diferite de la diferiti producatori, iar acesta ofera un kit de dezvoltare
si asamblarea modulelor software pentru a crea aplicatii pentru utilizatorii de Android. De
asemenea acesta ofera o platforma prin care se pot distribui aplicatiile numita Google Play, cu
toate acestea, sistemu de operare Android reprezinta un ecosistem pentru aplicatiile mobile.
Aplicatiile in general sunt dezvoltate dintr-o varietate de motive precum cele de con-
struirea unui nou serviciu, furnizarea de jocuri si alte tipuri de continut pentru utilizatori dar
si pentru comercializare.
Majoritatea dezvoltatorilor de aplicatii aleg sistemul de operare Android pentru a ajunge
la majoritatea utilizatorilor de dispozitive mobile, deoarece este cel mai popular sistem de
operare, sistemul de operare ruland pe sute de milioane de dispozitive, in fiecare zi inca un
milion de utilizatori pun in functiune dispozitivele Android.
Sistemul de operare ofera o interfata cu utilizatoul(User Interface) folosind ecranul tac-
til.Designul sau permite utilizatorilor sa manipuleze intuitiv dispozitivele mobile, cu miscari
ale degetelor care reflecta miscarile comune, cum ar fii ciupirea atingerea etc.
5

Starea actual ˘a a domeniului Tehnologii utilizate in lucrare
Sistemul de operare ofera o arhitectura de dezvoltare bogata,conform figurii ??. Urma-
toarele straturi prezentate sunt principalele componente ale arhitecturii android:
1. Aplicatii : Aplicatiile folosite de zi cu zi sunt instalate pe acest nivel, alaturi de apli-
catiile de baza preinstalate precum Email, SMS, calendar, internet.
2. Java API Framework : Majoritatea functiilor Android sunt disponibile pentru dez-
voltatori prin intermediul interfetelor de programare a aplicatiior(API) scrise in Java.
3. Librariile si Android Runtime : este conceput pentru a rula mai multe masini vir-
tuale pe dispozitivele cu memorie redusa, prin executarea fisierelor DEX, un format
bytecode conceput special pentru Android.
4. Stratul de abstractizare hardware(HAL) : ofera interfete standard care expun capa-
bilitatile hardware ale dispozitivului, acest layer este alcatuit din mai multe librarii,
fiecare implementand o interfata pentru un anumit tip de componente, cum ar fii mod-
ulul Bluetooth sau cel al camerei.
5. Kernel-ul Linux : Permite sistemul de operare sa foloseasca sisteme de securitate si
permite producatorilor de dispozitive sa dezvolte drivere hardware pentru kernelurile
cunoscute.
Figura 2.1 : Arhitectura sistemului de operare Android
Android ruleaza pe miliarde de dispozitive portabile din intreaga lume si sprijina difer-
iti factori, precum ceasurile inteligente si televizoarele. Dispozitivele pot veni in diferite
dimensiuni si forme. In plus producatorii de dispozitive isi pot adauga propriile elemente de
interfata, stiluri si culori pentru a-si diferentia produsele. Provocarea pentru multi dezvolta-
tori este aceea de a proiecta elemente ale interfetei cu utilizatorul (UI) care pot functiona pe
toate dispozitivele.
Este de asemenea responsabilitatea dezvoltatorului de a furniza resursele aplicatiei, pre-
cum logo-uri, icoane si alte elemente grafice pentru a mentine uniformitatea aspectului pe
diferite dispozitive.
6

Starea actual ˘a a domeniului Tehnologii utilizate in lucrare
2.1.1.1 Mediu de dezvoltare Android Studio
2.1.2 Limbajul Java
2.1.2.1 Conectivitatea la baza de date
2.1.3 Geoperimetru
Geoperimetrul este un gard sau perimetru virtual in jurul unei locatii fizice, acesta este un
instrument pentru a conecta experienta virtual cu locatia fizica offline a lumii. Uneori utiliza-
torii doresc sa utilizeze o anumita aplicatie, atunci cand se afla intr-un anumit tip de locatie,
cum ar fi un aeroport sau un supermarket.
Cu toate acestea, utilizatorii trebuie sa se deplaseze catre acea aplicatie si apoi sa ia o
anumita actiune in cadrul acesteia, in timp ce se afla in apropierea zonei de interes mai mult
de atat geolocatia combina cunoasterea locatiei curente a utilizatorului cu constientizarea
apropierii utilizatorului de locatiile care ar putea fii de interes.
Pentru a marca o locatie de interes, se inregristreaza in aplicatie una sau mai multe ge-
olocatii specificand latitudinea si longitudinea acesteia adaugand automat o raza ce defineste
respectiva locatie creand o zona circular sau un gard virtual in jurul locului de interes. Pentru
fiecare geolocatie se poate solicita serviciilor de localizare sa trimita evenimente de intrare si
de iesire sau se poate specifica o durata de sedere in zona geolocatiei pentru a astepta inainte
de a declansa un un eveniment(de exemplu 2.2 ).
Figura 2.2 : Exemplu de harta cu locatii marcate prin pin-uri
In mod obisnuit, geolocatia este considerata ca un lucru care functioneaza numai in aer
liber, utilizand tehnologia GPS(trebuie adaugata referinta). Dar se poate utiliza cu orice alta
7

Starea actual ˘a a domeniului Tehnologii inrudite
tehnologie, in functie de cazul de utilizare si de precizie acesta poate fi folosit impreuna cu
servicii precum cele de internet cele de locatie, serviciile celulare si geomagnetice. Practi-
cabilitatea acestei tehnologii vine de la notiunea ca se pot amplasa oriunde este nevoie ex:in
jurul unui oras, in jurul unei localitati, se pot folosi in scop comercial la magazine, mall-uri.
Dimensiunea minima depinde de tehnologiile utilizate, de asemenea de locatia si de
precizia datelor de locatie (GPS) si a celor de internet (Wi-Fi) in unele locatii, raza minima
a acestor geolocatii poate fii de 20-50 de metri, alteori se poate micsora aceasta raza pana la
minim 5 metri, dar nu este recomandat deoarece abilitatea de a declansa este instabila.
2.2 Tehnologii inrudite
2.2.1 Global Positioning System
2.2.2 Geographic Information System
2.3 Sistem de Biotelemetrie a pasarior
Evolutia energiei eoliene este din ce in ce mai folosita, deoarece majoritatea statelor incearca
sa asigure aprovizionarea cu energie curata si regenerabila. Fermele eoliene au un impact
negativ asupra populatiilor avifauna(totalitatea speciilor de pasari) prin leziuni suferite de
coliziuni. Scopul tehnologiei biotelemetrice este de a minimiza riscul de coliziune, in special
pentru pasarile aflate pe cale de disparitie.
Aplicatia pune in dezvoltare si aplicare a unui system autonom de alertare care folos-
este tehnologia de geolocatie virtuala folosind dispozitivele biotelemetrice cu energie solara
utilizate pentru a urmarii speciile de pasari afectate. Aceste unitati combina un receptor
GPS(Global Positioning System) cu un system de comunicatii GSM(Global System for Mo-
bile Communications) care tranzmite date de locatie de inalta rezolutie obtinute prin inter-
mediul retelelor celulare in timp real.
Geolocatiile personalizate pot fi amplasate in jurul fermelor eoliene. Cand o pasare
telemetrata intra intr-una dintre aceste limite virtuale, rata de fixare a locatiei GPS scade de
la 15 minute la 30 de secunde si o alerta SMS este transmisa automat unui grup de utilizatori
in decurs de 2 minute. Cand pasarea iese din zona de geolocatie, se trimite o a doua alerta,
iar rata fixa revina la 15 minute pentru a economisii energia tranzmitatorului si a costurilor
de date mobile. Sistemul de comunicare bidirectional permite adaosul sau modificarea ge-
olocatiilor, aceste geolocatii pot fi reprezentate prin pologoane sau arii circulare(de exemplu
2.3 ).
In concluzie Sistemul prezinta o abordare inovatoare si eficienta pentru prevenirea coliz-
iunilor. Precizia nivelului de localizare permite in timp aproapre real determinarea pasarilor
8

Starea actual ˘a a domeniului Sistem de Biotelemetrie a pasarior
Figura 2.3 : Demonstrarea sistemului de avertizare folosind tehnologia de geolocatie amplasata in
jurul unei ferme de eoliene O pasare telemetrata intra in limita zonei geofence, declanseaza o alerta
SMS si crescand rata fixata GPS de la 15 minute (puncte verzi) la 30 de secunde(puncte rosii).
Atunci cand pasarea iese din zona monitorizata se tranzmite o alta alerta SMS si rata fixa revine la
standardul de 15 minute
telemetrate pentru a avertiza in timp efficient operatorii prevenind coliziunea cu turbinele
eoliene.
9

Starea actual ˘a a domeniului Ventilatorul Smart(traducerea nu e buna)
2.4 Ventilatorul Smart(traducerea nu e buna)
Compresoarele bazate pe sisteme de racire au un impact mare asupra consumului de energie
in cladirile moderne, in special in zonele tropicale.Mutarea miscarii aerului de catre venti-
latoarele electrice este o metota de racire eficienta din punct de vedere al costurilor pentru
economia de energie si imbunatatirea confortului terminc.
In aceasta lucrare se propune un ventilator de racire cu urmarire utilizand tehnologia
geofence si localizarea prin intermediul unei camere optice. Serviciul de racire se bazeaza pe
detectia ocupantului in zona delimitata de geoperimetrul virtual. Sistemul propus de urmarire
foloseste o camera optica si este capabil sa localizeze cu precizie pozitiile ocupantului sau
a mai multor ocupanti, sa determine directia fluxului de aer si sa calcuzele distanta intre
ventilator si ocupant.
Ventilatorul inteligent este capabil sa asigure viteza necesara aerului folosind un algo-
ritm calibrat de mapare a spatiului(referinta). Eficacitatea sistemului propus a fost verificata
prin experimente care arata ca sistemul este capabil sa functioneze cu putere redusa, in-
bunatatind in acelasi timp confortul termic.
Sistemul poate fi utilizat intru-un mediu cu aer conditionat, cu o temperature mai mare
pentru a economisi energie, sau intr-un mediu natural conditionat pentru imbunatatirea con-
fortului termic.
In climatul cald, racirea pe baza de compresoare este principalul consumator de en-
ergie in majoritatea locuintelor. In Statele Unite, racirea pe baza de compresoare reprezinta
13%, respectiv 14 % din consumul de energie primara in cladirile comerciale si reziden-
tiale.La tropice de exemplu, in Singapore energia electrica consumata de catre aerul condi-
tionat ajunge chiar si la 50 % din totalul de energie electrica utilizata.
Cresterea temperaturii de racire a sistemului de aer conditionat intr-un mediu interior
poate aduce beneficii financiare si poate reduce impactul negativ asupra mediului, dar poate
sa sacrifice nivelul de confort simtit de ocupanti, influentand direct sanatatea lor si produc-
tivitatea.
Provocarea poate fi depasita prin folosirea ventilatoarelor electrice, care reprezinta o
metoda de racire eficienta din punct de vedere financiar si eficienta din punct de vedere
energetic. Majoritatea ventilatoarelor de racire nu sunt conectate la sistemul de gestionare a
cladirilor (BMS), iar cele cateva care sunt conectate functioneaza pe baza ipotezei maxime
de ocupare si a vitezei fixea aerului.
Cladirile nu dispun de rationamente inteligente pentru a personaliza functionarea ven-
tilatorului si pentru a satisface nevoile ocupantilor, ceea ce a dus la pierderea energiei si a
10

Starea actual ˘a a domeniului Ventilatorul Smart(traducerea nu e buna)
confortului termic.Acest lucru se poate intampla datorita urmatoarelor aspecte:
1.Ventilatoarele nu cunosc pozitiile oamenilor. Acest lucru nu reprezinta o dificultate in
cazul in care ocupantul nu doreste ca ventilatorul sa se redirectioneze automat catre el,
sau doreste sa-l redirectioneze manual, mai ales atunci cand ocupantul se deplaseaza
in spatiul sau de lucru sau in cladire(de exemplu 2.4 ). Prin urmare, atat directia in
care ventilatorul sufla aerul, cat si viteza ventilatorului trebuie schimbate.
2.Daca este dificil de urmarit pozitiile unui ocupant intr-un mediu dinamic, unde struc-
tura si ocupatia se schimba.
3.Daca in mod traditional viteza aerului nu este masurata datorita costului ridicat al
anemometrelor cu cabluri omnidirectionale.
Figura 2.4 : Exemplu cum un ocupant isi poate schimba pozitia
Se propune un ventilator de urmarire prin intermediul geoperimetrului si a localizarii in
interior folosind o camera optica pentru confortul termic si economisirea de energie electrica.
Zona de racire a ventilatorului electric este impartita mai multe sub-zone determinate de
geoperimetru, acestea sunt predefinite.Prin detectarea ocupantului care intra intr-o sub-zona
geoperimetrica, este determinata directia fluxului de aer. In comparatie cu senzorul infrarosu
momtat pentru detectarea proximitatii, tehnica de vizionare a imaginii folosind camera optica
este capabila sa furnizeze estimari foarte precise ale pozitiei cu rezolutia incepind de la 0.01
cm pana la 1 cm.
Abordarea aduce confort pentru locatari, deoarece nu este nevoie ca acestea sa poarte
dispozitive suplimentare.Sistemul de urmarire identifica tintele urmarite din imaginile real-
izate de aparatul foto fixat in zona de urmarire, iar imaginile capturate sunt apoi verificate
folosind o baza de date cu informatii pre-calibrate pentru a obtine estimari ale pozitiei.
Sistemul estimeaza pozitia ocupantului, determina directia fluxului de aer si calculeaza
distanta dintre persoana si ventilator conform figurii 2.5 .Tensiunea ventilatorului aflat in
geoperimetru este apoi reglata automat de un algoritm calibrat pentru a genera viteza dorita
a aerului.
Ventilatorul utilizat ˆın sistemul propus poate prezenta un risc de interact ,iune cu sis-
temul de iluminare din mediul ˆınconjur ˘ator, iar zgomotul generat ˆın condit ,ii de vitez ˘a ridicat ˘a
11

Starea actual ˘a a domeniului Dezvoltarea geolocatiilor mobile pentru utilizarea ˆın sigurant,aˆın exploatare
Figura 2.5 : Schema propusa sitemului
poate provoca disconfort. Pozit ,ia camerei foto utilizate ˆın sistem este fixat ˘a pentru a garanta
acoperirea zonei de urm ˘arire. Acest lucru ar putea fi ˆımbun ˘at˘at,it prin instalarea camerei ˆın
ventilator ˆın prealabil.
Utilizarea camerei ˆın sistem poate avea potent ,ial de scurgere de informat ,ii. Aceast ˘a
condit ,ie simplificat ˘a poate fi imbunatatita prin utilizarea algoritmului disponibil pentru recunoas ,terea
fet,ei sau a altor p ˘art,i ale corpului, dac ˘a confident ,ialitatea nu este o problem ˘a.
De asemenea, este posibil ˘aˆımbun ˘at˘at,irea sistemului ˆın as ,a fel ˆıncˆat informat ,iile s ˘a fie
criptate s ,i procesate implicit ˆın aparatul foto, evit ˆandˆın acelas ,i timp confident ,ialitatea sau
problemele de securitate a identitatii. Imaginile analizate ˆın experiment au fost luate utiliz ˆand
o camer ˘a cu o rezolutie slaba. ˆIntr-o aplicat ,ieˆın timp real, ar trebui folosit ˘a o camer ˘a speciala.
2.5 Dezvoltarea geolocatiilor mobile pentru uti-
lizarea ˆın sigurant ,aˆın exploatare
12

Capitolul 3
Solut ¸ia propus ˘a
3.1 Sistem de Biotelemetrie a pasarior
13

Capitolul 4
Prezentarea aplicat ¸iei
14

Referint ¸e bibliografice
15