company_banner

IoT там, где вы не ждали. Разработка и тестирование (часть 1)

    Применением IoT в фитнес-трекерах, колонках, пылесосах уже никого не удивишь. Думали ли вы, что различные датчики можно установить в мусорные контейнеры и мусоровозы для контроля вывоза мусора? Звучит странно и вызывает вопрос: «А зачем?».

    Анатолию Коровину случилось поработать на таком проекте, который они делали с нуля. А в этой статье разбор его доклада с конференции Heisenbug, где он подробно рассказал, почему нужно было делать «Умный мусоровоз» и как велись разработка и тестирование этого проекта.

    Общая структура доклада показана на картинке ниже. В этой статье мы рассмотрим только то, что закрашено зеленым на схеме.




    Проблемы в отрасли


    Основные действующие лица:

    • мусорные контейнеры (ну тут все понятно, мы каждый день видим мусорные баки);
    • жильцы многоквартирных домов;
    • региональный оператор (организация отвечающая за работу с твердыми коммунальными отходами (ТКО) в регионе);
    • компании перевозчики мусора (транспортные компании, спецтехника для вывоза ТКО);
    • мусорные полигоны (это и мусорные котлованы, и мусоросжигатели, и заводы по переработке мусора).

    Когда мы платим за вывоз мусора, то оценить качество услуги проще всего на основании факта вывоза мусора со двора. Но если погрузиться глубже в этот вопрос и попытаться выяснить, куда перевозчик везет мусор (до полигона или в ближайшую канаву), то возникают сложности. Поэтому одной из задач нашей системы стал контроль добросовестности исполнителей.

    Бумажная отчетность


    В большинстве регионов, с которыми мы работали, региональные операторы собирали отчеты от перевозчиков в бумажном виде. В отчете фиксируется номер автомобиля перевозчика, его маршрут, время загрузки баков и объем мусора. И сдают эти отчеты один раз (или два раза) в год, так что вы можете представить какой это объем данных.



    Сложно проверить


    Учитывая, что нет никакого механизма для проверки достоверности этих данных, то во многом отчет принимается «на веру». Для решения проблемы операторы в некоторых регионах установили GPS-трекеры на машины перевозчика и стали отслеживать маршрут транспорта.

    Хоть операторы и задали вектор решения верно, целиком задача не была решена — отчеты все также представляли собой кипу бумаг на полках в офисе операторов. Сложно представить, что кто-то станет проверять все руками. Из этой кучи бумаги нужно достать какую-нибудь случайно, открыть программу трекера, сверить время в отчете и на трекере, местоположение машины. И на проверяющего падает слишком большой объем данных.

    Помимо этого, есть недобросовестные перевозчики, использующие уязвимости в этой системе. Они постепенно осознали, какие показатели у них проверяют, и начали выстраивать «серые» схемы.



    Например, перевозчик подъезжает к мусорному контейнеру во дворе, водитель выходит из машины, курит пару минут и уезжает, так и не забрав мусор. Затем он приезжает на ближайшую стройку и загружает себя коммерческим мусором, утилизация которого должна оплачиваться отдельно, потому что это отходы производств и других промышленных предприятий. После этого перевозчик добирается до полигона, где уверенно говорит, что весь этот мусор забрал у подъездов жилых домов.

    В таком сценарии маршрут, полученный с GPS-трекера, будет показывать те же самые точки, что фигурируют в отчете перевозчика, но мусор никто не вывез.

    И это только один из множества сценариев.

    Решаем проблемы при помощи IoT


    Чтобы покрыть наибольшее число сценариев, была построена IoT-система, включающая автоматизацию мусорных баков, транспорта перевозчика и мусорные полигоны.

    Умные мусорные баки


    Для начала мы оборудовали мусорные контейнеры несколькими типами датчиков:

    • Обычный ультразвуковой датчик — определяет уровень заполненности контейнера. Использовать дорогие навороченные системы не имело смысла, поскольку такой девайс по цене iPhone не поставишь в мусорку где-то в удаленном районе, и наверняка его кто-то захочет унести домой.
    • Датчик температуры — телеметрия с него дает понять, не горит ли мусор; акселерометр. Он определяет угол наклона контейнера, и так мы фиксируем в истории, когда приезжал перевозчик и выгружал мусор. А в качестве приятного бонуса мы можем узнать, не перевернули ли вандалы мусорку.
    • RFID-метка. С ее помощью можно однозначно сопоставить, какая машина перевозчика выгружает контейнер.

    Все данные передавались через GSM/GPRS, так что никаких проводов, просто прицепили на стенку контейнера, и девайс измеряет уровень мусора перед собой.

    Следим за транспортом перевозчика


    Для контроля транспорта мы использовали:

    • GPS-трекеры;
    • датчик подъема крана, чтобы отслеживать передвижение арматуры;
    • RFID-считыватель для определения, какой контейнер прицеплен к машине;
    • камера на случай каких-либо разбирательств.



    Как вы думаете, какой датчик оказался самым бесполезным?

    Да, снимки с камеры не принесли никакой пользы. Из них не то что гламурный аккаунт в Instagram не соберешь, там даже непонятно, на что смотрим-то:



    Камеру довольно сложно установить на спец-транспорте перевозчика так, чтобы фотографии были наглядными. В итоге на фото были: дорога, шлагбаум, лужи и т.д., и изредка контейнерные площадки с не самых удачных ракурсов. Ожидали увидеть различные нарушения перевозки мусора, а на деле мусор — сами фото.


    Контролируем утилизацию мусора


    Контейнеры и транспорт подключили, осталось получить телеметрию от конечной точки — мусорного полигона. Для этого на въезде устанавливается огромный весовой стенд. Когда автомобиль заезжает, мы распознаем номер машины и фиксируем данные в базе. На выезде транспорт проходит аналогичную процедуру, и на разнице этих двух значений мы и работаем.

    Что дало внедрение системы?


    Перевозчики от этой системы получают довольно большой профит, поскольку теперь каждое утро они знают оптимальный маршрут следования. Машины теперь могут отправиться сначала к точкам, где контейнеры полностью заполнены, и затем двигаться по точкам по убыванию уровня заполненности.



    Такие треки разительно отличаются от обычных маршрутов перевозчиков, поскольку без телеметрии предугадать оптимальный вариант довольно сложно.



    Также бывает и такой сценарий: большинство площадок для вывоза мусора скомпоновано в достаточно малой области, но есть одна точка, которая располагается на значительном расстоянии от других. Без телеметрии трудно узнать, нужно ли забирать мусор с этой площадки, и водитель приедет к ней, увидит, что контейнеры пустые, и уедет, потратив время и топливо.

    В продолжении этой статьи расскажем, как устроен бэкенд этого проекта и какую специфику привнес IoT в подходы к тестированию.

    Анатолий Коровин выступит на ближайшей конференции Heisenbug 2020 Piter, которая пройдет 15-18 июня в онлайне.
    Этим летом возможно получить знания не только в области тестирования, но и в распределенных вычислениях, фронтенде, бэкенде, DevОps, мобильных проектах, по билету-абонементу.
    JUG Ru Group
    Конференции для программистов и сочувствующих. 18+

    Комментарии 17

      +1

      А где же хоть какие детали по оконечным устройствам? В частности очень интересно устройство модулей контейнера в плане питания

        0
        и еще интересно что за мусор складывают в контейнеры? Я просто сам думал над такой задачей но не смог решить проблемы:
        1. Датчик банально снесет мусором из контейнера при выгрузке
        2. Датчик уровня мусора скорее всего или ультразвук или оптика, его забивает пылью и отходами и он перестает понимать что творится
        3. Защита от тяжелого мусора который кидают в контейнер, и банально уничтожат сенсор
          0
          1) требований к мусору почти никаких нет, за время пилотной эксплуатации (полгода) ни один датчик не пострадал. Хотя мусор там накидывали иногда так, что казалось датчику кранты. И большими досками закидывали, и мебель кто-то кидал (короче все что вроде как не относится к бытовым отходам, а больше к строительным). Исполнение корпуса там довольно крепкое, поломать его можно наверное только прицельным ударом чем-то очень тяжелым.

          2) датчики пробовали разные, проблема с пылью и ультразвуковыми сенсорами, можно сказать что переоценена. Ну и никто не отменял тот факт что всю систему надо периодически обслуживать, в случае с датчиком с которого мы потеряли сигнал — все просто (туда направляется техник).

          3) думаю уже ответил в первом пункте,

          да, и чего только люди не кидают в эти баки, кто бы мог подумать =)
          +1
          Рассказать всех подробностей не могу, но в целом на контейнер крепится беспроводной датчик, питание — внутренний АКБ. Батарейки хватает на 3-5 лет. Никакого рокет-саенса в этом плане =)
          0
          Добавлю еще несколько вопросов
          1) В баке сдох аккумулятор, кто его меняет? регоператор или перевозчик? Если регоператор — то где взять штат людей, которые будут ходить и менять батарейки? Если перевозчик — а оно ему надо? Контейнер сломался — нет отчетов все просто.
          2) Кто следит за тем, что RFID метка считалась и считалась ли она? А если хитрый водитель по указке своего начальника обернул считыватель в фольгу? Кто за это будет отвечать?
          3) Опять же не понятно как фиксируется факт разгрузки не на полигоне, а в ближайшей канаве?
            0
            c RFID более менее понятно, можно UHF RFID использовать, самые простые у меня читаются на расстоянии до 1.5 метров уверенно.
            А все остальное пока под вопросом. Насчет акб, можно сделать систему которая будет работать и 10 лет от батарейки, объект то более менее статичный.
              0
              да, все так.
              самый ресурсоемкий процесс это передача данных, и тут помогает то что нам не нужно это делать с интервалом в микросекунды, в контейнерах даже раз в час не всегда что-то меняется
              0

              Какая жесть, сначала увидел статью и подумал — зачем мусорке интернет? А там вон такие схемы подпольные выясняются. Вроде в статье более-менее решили всё, а тут уже гипотезы про замотанный фольгой ридер и прочее.


              Воистину, это не гуглы с фейсбуками строят человечеству цифровой концлагерь, это человечество само напрашивается в нём жить.

                +2
                Просто у нас в России изначально все мусорные полигоны отдали на растерзание всяким чайкам. Потом чайки там установили конские тарифы за вывоз мусора, так как монополисты. Люди стали возить мусор в поле ибо дешевле. Поэтому был выдуман регоператор, который якобы все проконтролирует и предотвратит незаконные свалки. А уже регоператору якобы нужны все эти технические примочки.
                При этом по всей стране уже стоят камеры «безопасный город», которые могут отслеживать треки перемещения автомашин по номерам, во всех большегрузах должны стоять глонас трекеры. То есть вычислить машину, которая вывезла мусор в поле — не проблема, при нормальной работе правоохранительных органов.
                +1
                1. Аккумуляторы меняем мы сами (разработчики системы) ну то есть сервисная служба.

                2. Насчет фольги, ответ простой: если водитель так сделает, то эту выгрузку мусора ему не зачтут, так что это не в их интересах. Им, как раз таки, выгодно чтобы плановые контейнерные площадки работали как часы, меньше поводов для разбирательств потом будет и быстрее оплату получат.

                3. с машины перевозчика снимается очень много телеметрии, там не только факт разгрузки и координаты фиксируются, при желании можно даже посмотреть расход топлива автомобиля и стиль вождения водителя =)
                  0

                  Насчет фольги, ответ простой: если водитель так сделает, то эту выгрузку мусора ему не зачтут, так что это не в их интересах.
                  То есть если контейнер не считался, по любой причине, то это минус водителю? А если там и датчика давно нет?

                    +1
                    потерю датчика мы тоже фиксируем и узнаем об этом довольно оперативно, факт разгрузки проверяется сразу по нескольким источникам, тут и координаты машины, и датчик на погрузчике(работа подъемной арматуры), и RFID считыватель, и датчик установленный в мусорном баке тоже понимает факт разгрузки (по данным акселерометра и уровнемера).

                    любое расхождение телеметрии это повод проведать контейнерную площадку или посмотреть видео-записи, крайне мало шансов что все сломалось одновременно.
                      0
                      А если не секрет, то какое примерное количество контейнеров, как часто приходится выезжать разбираться на месте и какой у вас штат? Просто чтобы понять масштабы…
                    0

                    А чья телеметрия на машинах, если не секрет?

                  0

                  У себя наблюдал, что водитель мусоровоза, приезжает. Выходит фотографирует и баки до выгрузки и после выгрузки. Таким образом отмечается, что он тут был.


                  Кстати еще вопрос, а зимой батареи не умирают? У нас на большей части страны -10 легко бывает.

                    +1
                    тестировали в регионе с не самым мягким климатом,
                    -28..-30 градусов — нормальная температура была, днем.

                    Конечно, в тепле проживут батарейки дольше, но даже если расчетные 5 лет работы без остановки, сократятся в 2 раза — это не страшно.
                    0

                    Чьи контракты с мобильными операторами? Ваши? Заказчика? Чьи-то еще?
                    Вот например средний город, 10к контейнеров. На каждом контейнере сим-карта, на каждую сим-карту мобильный оператор навесил подписок на 1к в месяц. Это же глубокий минус по первым прикидкам...

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое