UNIOESTE – Universidade Estadual do Oeste do ParanáCENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS

Colegiado de Ciência da Computação

Curso de Bacharelado em Ciência da Computação

Desenvolvimento de um sistema domótico de alerta para o atendimento de pessoas com deficiência visual

Felipe Schulz Sefrin

CASCAVEL

2012

FELIPE SCHULZ SEFRIN

Desenvolvimento de um sistema domótico de alerta para o atendimento de

pessoas com deficiência visual

Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Ciência da Computação, do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Campus de Cascavel

Orientador: Prof. Dr. Jorge Bidarra

CASCAVEL

2012

FELIPE SCHULZ SEFRIN

Desenvolvimento de um sistema de alerta para o atendimento de pessoas

com deficiência visual

Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do Título de Bacharel em Ciência da Computação,

pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Campus de Cascavel, aprovada pela Comissão formada pelos

professores:

Prof. Dr. Jorge Bidarra (Orientador)

Colegiado de Ciência da Computação,

UNIOESTE

Prof. Adriana Postal

Colegiado de Ciência da Computação,

UNIOESTE

Prof. Marcio Seiji Oyamada

Colegiado de Ciência da Computação,

UNIOESTE

Cascavel, 16 de junho de 2012.

DEDICATÓRIA

"A mente que se abre a uma nova idéia, jamais

voltará ao seu tamanho original" Einstein.

AGRADECIMENTOS

Digite os agradecimentos que quiser, e se quiser, pois não é obrigatório, mas pode

jogar confete a vontade, desde que não fique muito extenso (portanto nada de agradecimentos ao

cachorro, ao gato, ao papagaio, etc.)

LISTA DE FIGURAS

3.1 – Tela de Interface do sistema supervisório de JUNIOR e SARNO [18] ..........................11

3.2 – Modelo de Tags [19]........................................................................................................12

4.1 – Diagrama de Casos de Uso do sistema SACOB..............................................................19

4.2 – Diagrama de Classes do sistema SACOB........................................................................21

4.3 – Diagrama Entidade Relacional da Base de Dados do sistema SACOB...........................23

4.4 – Aparelhos do Moby R [28]..............................................................................................25

4.5 – Funcionamento do Moby R [28]......................................................................................26

vi

LISTA DE TABELAS2.1 - Níveis de Acuidade Visual ..............................................................................................05

vii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

OMS Organização Mundial de Saúde

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

SCAA Sistema de Controle Automático de Ambientes

TA Tecnologia Assistiva

ICIDH International Classification of Impairments, Disabilities and Handicaps

AV Acuidade Visual

SUS Sistema Único de Saúde

ONU Organização das Nações Unidas

FINEP Financiadora de Estudos e Projetos

SAR Sistema de Automação Residencial

RFID Identificação e Rastreamento por Rádio Frequência

XP Extreme Progamming

SGBD Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados

DAO Data Acess Object

RTLS Rastreamento e Localização em Tempo Real

viii

LISTA DE SÍMBOLOS

ix

SUMÁRIO

Lista de Figuras..........................................................................................................................i

Lista de Tabelas .......................................................................................................................ii

Lista de Abreviaturas e Siglas................................................................................................iii

Lista de Símbolos.....................................................................................................................ix

Sumário......................................................................................................................................x

Resumo.....................................................................................................................................xii

1 Introdução...............................................................................................................................1

1.1 Objetivo de Pesquisa........................................................................................................2

1.2 Solução Proposta..............................................................................................................2

1.3 Organização do Documento ................................................................................................2

2 Pessoas Com Deficiência: Problemas e Solução .................................................................4

2.1 Conceitos de Deficiência..................................................................................................4

2.2 Classificações de Deficiências ........................................................................................4

2.2.1 Deficiência Visual .................................................................................................5

2.3 Soluções do Governo Brasileiro para Indivíduos com Deficiência .........................................6

2.4 O papel das TAs para pessoas com deficiência................................................................8

2.5 TAs voltadas à Deficientes Visuais .....................................................................................8

3 Correlação para com Outros Sistemas...............................................................................10

3.1 Domótica........................................................................................................................10

3.2 Trabalhos Correlatos......................................................................................................11

3.3 Tecnologia Utilizada em Nosso Trabalho...........................................................................12

3.3.1 Funcionamento do RFID......................................................................................12

3.3.2 Exemplos de Sistemas que Utilizam RFID..........................................................13

4 Desenvolvimento do Sistema...............................................................................................14

4.1 Visão do Sistema SACOB..............................................................................................14

4.2 Modelagem do Sistema..................................................................................................14

x

4.2.1 Requisitos Funcionais..........................................................................................15

4.2.2 Requisitos Não Funcionais...................................................................................16

4.2.3 Diagrama de Casos de Uso...................................................................................18

4.2.4 Diagrama de Classes............................................................................................20

4.3 Sintetização de Voz........................................................................................................22

4.4 Base de dados...................................................................................................................22

4.4.1 Diagrama Entidade Relaciona da Base de Dados................................................22

4.5 Buffer de Armazenamento de Posição de Sensores.......................................................24

4.6 Módulo de Leitura de Sensores......................................................................................24

4.7 Módulo de Teste de Colisão...........................................................................................24

4.8 Requisitos de Hardware .................................................................................................24

4.8.1 Descrição do Siemens Moby R............................................................................25

4.8.2 Funcionamento do Siemens Moby R...................................................................25

4.8.3 Exemplos de Aplicações sugeridas pela Siemens................................................26

5 Conclusões ............................................................................................................................28

5.1 Perspectivas Futuras.......................................................................................................28

5.2 Considerações Finais......................................................................................................28

Apêndice A ..............................................................................................................................29

Referências Bibliográficas .....................................................................................................30

xi

RESUMO

Este trabalho parte do pressuposto do desenvolvimento de um sistema na área de domótica (SACOB –

Sistema de Aviso Contra Objetos) que auxilia pessoas com deficiência visual a se locomoverem e

realizarem ações diversas que possam colidir com algum objeto presente no ambiente em que ela está

inserida. Por meio das características de Tecnologia Assistiva, este sistema baseia-se na utilização de

sensores com tecnologia de identificação por radio frequência (RFID – Radio Frequency

Identification) com a função de mapear os objetos/pessoas presentes no ambiente controlado. Além de

ser desenvolvido com direcionamento à programação concorrente, visando o monitoramento em

tempo real. O sistema é capaz de diferenciar objetos e pessoas do usuário, a partir do modelo proposto.

Os avisos são acionados, a partir do momento em que um obstáculo entra em um raio, subdividido em

níveis, que de acordo com a proximidade do obstáculo ao usuário, emitirá um tipo de aviso sonoro

conforme o nível que se encontra.

Palavras-chave: Domótica, Tecnologia Assistiva, Programação Concorrente.

xii

Capítulo 1

IntroduçãoA Organização Mundial de Saúde (OMS) estima que existam cerca de 285 milhões de

pessoas com deficiência visual no mundo, das quais 39 milhões são indivíduos cegos e 246

milhões têm baixa visão [1]. Somente no Brasil, os dados publicados pelo Instituto Brasileiro

de Geografia e Estatística (IBGE), no Censo de 2010 [2], mostram que 23,9% da sua

população sofrem de algum tipo de deficiência. Desse contingente, aproximadamente 35,7

milhões de pessoas são deficientes visuais; quantidade essa que vem aumentando

significativamente ao longo dos anos, comparado ao Censo 2000 [3], onde apenas 16,6

milhões de pessoas eram consideradas deficientes visuais.

Tanto no Brasil como em outros países, vários tipos de soluções tecnológicas assistivas

vêm sendo desenvolvidas por empresas e também institutos de pesquisa com o objetivo de

auxiliarem esses indivíduos na realização de suas atividades diárias. Dentre as tecnologias

mais utilizadas recentemente, encontramos sistemas de reprodução em braile, ampliadores e

leitores de tela de computadores, bengalas sinalizadoras de obstáculos, passarelas com trilhas

específicas para a movimentação de cegos em calçadas ou ruas e sistemas de controle de

ambiente [4].

Define-se que a acessibilidade, segundo o Decreto nº 5.296 [5] de 2 (dois) de dezembro de

2004 (dois mil e quatro), é o fornecimento de condições para a utilização dos espaços

mobiliários, equipamentos urbanos, serviços de transporte e dispositivos, sistemas e meios de

comunicação e informação de forma segura e autônoma por um indivíduo portador de

deficiência. Além do citado, acessibilidade também se direciona a eliminação de barreiras

envolvendo preconceito e discriminação referentes às necessidades e potencialidades das

pessoas com deficiência [6].

Com os recursos tecnológicos disponíveis na área de computação, propõem-se desenvolver

um sistema autônomo, cuja atuação será o monitoramento e o fornecimento de informações

1

sonoras, minimizando a colisão de um indivíduo que possui deficiência visual no ambiente

controlado. Com este sistema, o indivíduo com deficiência visual pode se locomover com

maior facilidade, sem se preocupar com objetos fora do lugar. Sendo assim, este trabalho

demonstra a realização de um processo de reabilitação, retornando a autoestima e inclusão

social ao usuário deste sistema, onde o mesmo poderá se locomover livremente, sem depender

de um acompanhante para auxiliá-lo.

1.1 Objeto de Estudo

Diante da dificuldade de locomoção de pessoas portadoras de deficiências visuais nos

ambientes, sejam eles em suas casas, nas ruas, nos locais de trabalho e assim por diante, um

problema desafiador se coloca: Como tentar minimizar as dificuldades dessas pessoas quando

em circulação por esses espaços? Partindo-se desse ponto, o objeto de estudo que aqui se

desenvolve é implementação de um sistema que controle o ambiente e interaja com o usuário,

a partir de alertas sonoros, que informarão o usuário caso o mesmo esteja próximo de se

colidir com um obstáculo. Este controle deve ser feito, diferenciando o usuário de pessoas

normais e de obstáculos (objetos) que estarão sendo monitorados.

1.2 Solução Proposta

Buscando contribuir com área de desenvolvimento de Sistemas de Controle Automático de

Ambientes (SCAA), especialmente no que diz respeito à domótica, propõe-se aqui modelar e

implementar um protótipo de sistema de controle automático de ambientes, baseado em

alertas utilizando programação concorrentes. O sistema terá que mapear o usuário em todo o

ambiente controlado, auxiliando-o em seu deslocamento pelos obstáculos (objetos mapeados a

partir de sensores posicionados nos mesmos), reproduzindo frases em português, para cada

aviso emitido.

1.3 Organização do Documento

Em termos estruturais, esse trabalho assim se organiza. No capítulo 01, encontramos uma

introdução, que faz uma apresentação sobre o contexto em que um indivíduo com deficiência

visual está inserido e apresentaremos o objetivo e solução proposta de nosso trabalho.

2

No Capítulo 2 apresentamos alguns conceitos, que se divide em duas seções: a primeira

apresenta os conceitos de tecnologias assistivas; já a segunda seção conceitua e classifica as

deficiências com ênfase na deficiência visual. Além disto, discutiremos alguns conceitos de

tecnologias assistivas, como podemos aplica-las, e exemplos de TAs voltadas para deficientes

visuais.

No Capítulo 3 discutiremos domótica e apresentaremos trabalhos correlatos, fazendo uma

discussão sobre a tecnologia dos sensores que iremos simular em nosso trabalho.

Logo no Capítulo 4 é dedicado à apresentação do trabalho em si, sendo descrito a

especificação, modelagem e a implementação. Teremos uma visão detalhada de cada

atividade realizada dentro do procedimento de desenvolvimento do mesmo, onde serão

abordadas importantes etapas no processo. Sendo assim, podemos destacar a estrutura do

módulo de leitura de sensores, o módulo de cálculo de proximidade, a relação entre sensores e

objetos/pessoas e como é realizado o cálculo de proximidade.

Por fim, no capítulo 5 apresentaremos possibilidades da realização de trabalhos futuros à

partir destes estudos, e as conclusões referentes ao nosso trabalho.

3

Capítulo 2

Pessoas Com Deficiência: Problemas e Solução

2.1 Conceitos de Deficiências

Segundo o Instituto Benjamin Constant [6], um indivíduo é considerado portador de

deficiência quando o mesmo apresenta, em caráter permanente, perdas ou reduções em sua

estrutura física ou função anatômica, fisiológica, psicológica ou mental, limitando-os para a

realização de algum tipo de atividade ou tarefa em suas vidas diárias.

Em 1993, a Organização Mundial da Saúde (OMS) lançou a 3ª Classificação Internacional

das Deficiências, Incapacidades e Desvantagens [7] (3ª International Classification of

Impairments, Disabilities and Handicaps – ICIDH). De acordo com a OMS, as deficiências

foram classificadas com base em três conceitos chaves, a saber:

Deficiência: é a perda ou anormalidade da estrutura psicológica, ou fisiológica,

anatômica ou uma função.

Incapacidade: Consideramos qualquer restrição ou falta de capacidade do indivíduo

realizar uma atividade de forma normal para o ser humano.

Desvantagem: considerado uma desvantagem para um indivíduo, resultante de uma

deficiência ou incapacidade, cujo limite ou impeça o mesmo de cumprir um papel

que é normal para aquele indivíduo.

2.2 Classificações de Deficiências

4

De acordo com os conceitos do ICIDH, a OMS classifica as deficiências como sendo:

deficiência mental, deficiência física, deficiência auditiva, deficiência múltipla e deficiência

visual [7].

O Instituto Benjamin Constant [6] classificada as deficiências em: deficiência motora,

deficiência cerebral, deficiência mental, deficiência visual, deficiência auditiva e deficiência

múltipla. No entanto, neste trabalho enfatizaremos a deficiência visual, com o intuito de

proporcionar uma ferramenta para a inserção dessas pessoas na sociedade.

2.2.1 Deficiência Visual

A deficiência visual é a redução ou perca da capacidade visual tendo um caráter definitivo

nos dois olhos, onde não se tem uma melhora ou correção através do uso de lentes, de

tratamento clínico ou cirúrgico, como apresenta o Instituto Benjamin Constant.

Acuidade Visual (AV) é o grau de aptidão do olho, ou seja, a capacidade de percepção na

forma e no contorno de objetos. Essa capacidade é atribuída aos cones (células fotossensíveis

presentes na retina), que se responsabilizam pela Acuidade Visual, central, compriendendo a

visão de forma e a visão de cores [9].

Apresentaremos uma tabela referente aos níveis de AV.

Classificação Acuidade Visual de Snellen

Acuidade Visual Decimal Auxílios

Visão Normal 20/12 a 20/25 1,5 a 0,8 • Bifocais comunsPróximo do normal 20/30 a 20/60 0,6 a 0,3 • Bifocais mais fortes

• Lupas de baixo poderBaixa visão moderada

20/80 a 20/150 0,25 a 0,12 • Lentes esferopris-máticas• Lupas mais fortes

Baixa visão profunda 20/500 a 20/1000 0,04 a 0,02 • Lupa montada telescópio• Magnificação vídeo• Bengala• Treinamento Orientação/Mobilidade

Próximo à cegueira 20/1200 a 20/2500 0,015 a 0,008 • Magnificação vídeo livros falados, Braille

• Aparelhos de saída de voz• Softwares com sintetizadores de

voz• Bengala• Treinamento Orientação/Mobilidade

Cegueira total Sem projeção de luz Sem projeção de luz • Aparelhos de saída de voz• Softwares com sintetizadores de

voz• Bengala• Treinamento Orientação/Mobilidade

5

Tabela 2.1 – Níveis de Acuidade Visual [9]

Conforme Antônio Menescal Conde [6], professor do Instituto Benjamin Constant, em

1966 a OMS registrou 66 definições para cegueira. Para que este número fosse simplificado,

em 1972 a OMS propôs normas para a definição de cegueira e para uniformizar as anotações

dos valores de acuidade visual com finalidades estatísticas.

O termo cegueira, não necessariamente significa que a pessoa seja totalmente incapaz de

ver, mas sim, o prejuízo dessa aptidão em níveis de incapacidades no exercício de tarefas

rotineiras.

Para cegueira parcial, os indivíduos são capazes apenas de enxergar e perceber vultos

(contornos sinuosos) a uma curta distância (como aproximar os dedos dos olhos e conta-los).

Como se encontram muito próximos da cegueira total, estes indivíduos possuem apenas a

percepção (distinção entre claro e escuro) e projeção de luz (capaz de identificar também a

direção de onde provém a luz).

Já a cegueira total é a perca completa de visão. Sendo, a visão como totalmente nula, isto é,

nem a projeção luminosa está presente.

Um indivíduo é considerado como cego se a visão corrigida do melhor dos seus olhos é de

20/200 ou menos, isto é, a mesma consegue enxergar a 20 pés (6 metros) e uma pessoa de

visão normal pode enxergar a 200 pés (60 metros), ou se o diâmetro mais largo do seu campo

visual forma um arco menor que 50 graus, ainda que sua AV nesse estreito campo possa ser

superior a 20/200. Caracteriza-se como portador de visão subnormal aquele que possui

acuidade visual de 6/60 e 18/60 e/ou um campo visual entre 20 e 50º.

Portanto, é tratado como sendo cego aquele indivíduo que necessita de instrução em Braille

e como portador de visão subnormal aquele que lê tipos impressos ampliados ou com o

auxílio de recursos ou ferramentas ópticas.

2.3 Investimentos do Governo Brasileiro no Campo do

Desenvolvimento de Tecnologias Voltadas para Indivíduos

com Deficiência

O Ministério da Saúde publica uma cartilha que apesenta o resultado de diversas

investigações de usuários e seus familiares sobre ações de acessibilidade, prevenção de

6

deficiências, assistência à saúde da pessoa com deficiência e processos de reabilitação.

Incluindo a isto, a dispensação de órteses, próteses, meios auxiliares de locomoção e bolsas de

ostomia, fornecidos pelas unidades de saúde que integram a rede de serviços do Sistema

Único de Saúde (SUS), em todo o País [6].

A Política Nacional de Saúde da Pessoa com Deficiência (Portaria MS/GM nº 1.060, de 5

(cinco) de junho de 2002) define uma gama de possibilidades, seguindo da prevenção de

agravos à saúde até a reabilitação de pessoas com deficiência em sua capacidade funcional e

desempenho, auxiliando sua inclusão em todas as esferas sociais. Um dos pilares da política

tem em foco, o fortalecimento de movimentos institucionais, que buscam ampliar a

acessibilidade e inclusão, visando à melhoria de acesso a estruturas físicas, a informações e

aos benefícios e serviços que se encontram disponíveis às pessoas com deficiência no SUS

[10].

Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU) o Brasil encontra-se entre 1/3 dos

países membros da ONU que disponibilizam uma legislação para as pessoas com deficiência.

O Brasil caracteriza-se como atuador nas áreas de direitos humanos; na defesa de valores de

dignidade, inclusão e acessibilidade; na melhoria das condições de vida; no acesso a

ambientes e serviços públicos tais como educação, saúde, transporte e segurança. Foram

apresentados avanços na legislação em relação à educação inclusiva, atenção à saúde, a

reabilitação e seus complementos, como por exemplo, as órteses, próteses, meio de

locomoção e cotas para inclusão no mercado de trabalho [6].

Cada vez mais o Brasil vem investindo em processo de acessibilidade para cada um dos

tipos de deficiência, sendo elas, adaptações nos ambientes físicos e meios de transporte, em

formas para comunicação de informações às pessoas com deficiência auditiva ou visual e

implementação de políticas de ações afirmativas entre outras áreas envolvidas [6].

A Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) apresentou uma chamada pública onde

financiará projetos em Tecnologia Assistiva com o investimento de R$ 20 milhões. Estes

recursos se direcionam para o desenvolvimento de produtos, metodologias, estratégias,

práticas e serviços que aumentem a autonomia e a qualidade de vida de idosos e pessoas com

deficiência. Estes recursos se integram ao investimento do Plano Nacional dos Direitos das

Pessoas com Deficiência - Viver sem Limite - lançado pelo Governo Federal em 17 de

novembro 2011 [11].

7

Com base na existência das diversas deficiências, estes projetos irão abranger, o

desenvolvimento de Softwares de reconhecimento de voz, impressoras Braille, tecnologia

nanoeletrônica aplicada a aparelhos auditivos e próteses para articulações, que estarão

presentes na sociedade como um meio de inserção [11].

2.4 O papel das TAs para pessoas com deficiência

Bersh[4] define Tecnologia Assistiva como um arsenal de recursos e serviços que possam

contribuir e auxiliar, a pessoa portadora de algum tipo de deficiência, para o acréscimo de

suas habilidades funcionais, promovendo assim uma melhora em sua qualidade de vida.

Segundo a autora [4], as TA se classificam da seguinte maneira: TAs para Auxílios na vida

diária e vida prática; Comunicação Aumentativa e Alternativa; Recursos de acessibilidade ao

computador; Sistemas de controle de ambiente; Projetos arquitetônicos para acessibilidade;

Órteses e próteses; Adequação Postural; Auxílios de mobilidade; Auxílios para cegos ou para

pessoas com visão subnormal; Auxílios para pessoas com surdez ou com déficit auditivo e

Adaptações em veículos.

Dentre os tipos de TAs, nosso trabalho está focado na categoria de Sistema de controle de

ambiente.

Estes sistemas de controle de ambiente podem fazer o mapeamento de locais, podendo ser

um quarto, um escritório e até mesmo uma residência. Dependendo de sua funcionalidade,

pode auxiliar pessoas com deficiência motora, facilitando o acionamento ou desligamento de

aparelhos eletrônicos ou de sistema de segurança. No entanto, pode auxiliar pessoas com

deficiência visual em sua locomoção, instruir uma navegação facilitada, assim como as outras

funcionalidades tratadas para pessoas com deficiência motora [4].

2.5 TAs voltadas à Deficientes Visuais

As TAs com cunho em softwares podem se subdividir entre três níveis: os Leitores de Tela,

os Navegadores Textuais e os Navegadores por Voz [12].

Leitor de Tela: é um sistema que processa um texto que está presente na tela do

computador e o reproduz em forma de sintetização de voz ou em um display braile

(dispositivo que apresenta pontos, onde os mesmos podem ser salientados ou rebaixados,

8

permitindo a leitura por um deficiente visual). Alguns exemplos do mesmo são: o JAWS [13]

e o DOSVOX [14], que possui um sistema completo dotado de leitor de tela.

Navegador Textual: é um navegador com base textual, que se diferencia dos navegadores

que apresentam elementos visuais. O mesmo pode ser utilizado como sendo um Leitor de Tela

por uma pessoa com deficiência visual ou por pessoas que acessam a internet com conexão

lenta.

Navegador com voz: é um sistema que auxilia a navegação a partir de sintetização de voz.

Existem sistemas que permitem o reconhecimento de voz, como sendo comandos voltados ao

sistema, e outros se utilizam de toques em dispositivos (como por exemplo, um celular),

permitindo controlar e enviar comandos ao sistema.

9

Capítulo 3

Correlação para com Outros Sistemas

Sistema de Automação Residencial (SAR) é a utilização de tecnologia que facilita e torna

automática, tarefas habituais que seriam de responsabilidade do morador. Utilizando sensores

de presença, temporizadores ou pressionando um botão de um controle remoto, torna-se

possível o acionamento de tarefas, que podem trazer maior praticidade, segurança, economia e

conforto para o morador [15].

Os primeiros SARs foram construídos com a finalidade de atender aplicações direcionadas

a indústrias na década de 70. Logo em seguida, o comércio decidiu utilizar destes sistemas de

automação e vem evoluindo os mesmos até os dias atuais, contando com a participação do

rápido avanço da informática e os softwares de supervisão que apresentam aspectos de grande

sofisticação. Em lojas de departamento, os supermercados, os hotéis, entre outros, possuem

suas operações totalmente integrada, juntamente com sua logística, vendas, finanças, entre

outros setores [16].

Um dos principais focos no desenvolvimento de SAR está no gerenciamento de recursos,

conforto, segurança e entretenimento. Podemos dizer que estes SAR fazem parte da Domótica

[17].

3.1 Domótica

Entende-se domótica como sendo o controle e automação de residências, tendo objetivos

em apresentar um maior conforto e uma maior segurança, tanto em nível da detecção de

situações de emergência, como incêndios, falhas de segurança, quanto em nível da detecção e

sinalização de situações, como localizar objetos. Temos uma série de possibilidades, tratando-

se de conforto, como por exemplo, o controle de luminosidade residencial, controle térmico

do ambiente e ligar e desligar equipamentos eletrônicos [17].

10

Neste contexto, utilizamos dos conceitos de domótica como um auxílio no

desenvolvimento de uma solução viável para o problema apresentado neste trabalho.

3.2 Trabalhos Correlatos

JUNIOR e SARNO [18] apresentam um trabalho um tanto quanto interessante,

desenvolvendo um sistema para auxiliar as pessoas com deficiência visual a se locomoverem

em ambientes limitados ou desconhecidos sem grandes esforços ou dificuldades. Citamos

alguns ambientes que podem apresentar essas características, sendo quartos de hotéis,

hospitais entre muitas outras possibilidades. Eles utilizam de tecnologias baseadas em

microcontroladores e multiplexadores, com a capacidade de mapear, por meio de chave

digital, a pessoa com deficiência visual, a partir dos pisos pressionados pela mesma.

Conforme visualizamos na imagem abaixo.

Figura 3.1 - Tela da Interface do sistema supervisório de JUNIOR e SARNO [18].

11

3.3 Tecnologia Utilizada em Nosso Trabalho

Diferente da tecnologia apresentada pelo trabalho acima, utilizaremos uma tecnologia de

sensores que trabalham com radio frequência, chamada de RFID (Radio Frequency

Identification). Esta tecnologia possibilita muitos benefícios para indústrias e outros ramos

comerciais. Para tanto, mostraremos seu funcionamento [19].

3.3.1 Funcionamento do RFID

Os RFID consistem em três partes, as tags (dispositivo eletrônico que possui dois

elementos primários: um chip e uma antena), os leitores (dispositivo que realiza a

leitura/decodificação de informações proveniente das tags) e o software que fará o

processamento dos dados. As tags usualmente são utilizadas em produtos, como uma etiqueta

adesiva de código de barras, mas podemos coloca-las em encapsulamentos resistentes, em

cartões de identificação ou até mesmo pulseiras [19].

Figura 3.2 – Modelo de Tag [19].

Existem muitos tipos de tags, que podem ser usadas em diferentes condições. Um exemplo

disto são as tags utilizadas para caixas de papelão que apresentam materiais plásticos não

necessariamente seriam ideais para a utilização em pallets de madeira, containers de metal ou

em vidro. Podemos encontrar tags do tamanho de um grão de arroz, assim como, grandes

como um tijolo, ou finas e flexíveis a ponto de serem anexadas a etiquetas adesivas [19].

O funcionamento do sistema RFID funciona da seguinte maneira, o leitor dispara um sinal

que é recebido pelas tags que se encontram no campo de alcance, e sintonizadas na mesma

frequência. As tags recebem o sinal através de suas antenas (caso sejam ativas, ou apenas

12

refletem o sinal se forem passivas) e transmitindo os dados nelas armazenados. Podemos

encontrar diversos tipos de dados nas tags, entre eles, números de série, instruções para

configuração, os histórico de suas atividades (como data da última manutenção, o momento

em que a tag passou por um local específico, temperatura, dentre outros). Logo em seguida, o

dispositivo de leitura/gravação decodifica o sinal que recebeu da tag e transfere os dados para

o sistema de computador, sendo que esta transferência pode ser via conexão cabeada ou sem

fio [19].

3.3.2 Exemplos de Sistemas que Utilizam RFID

13

Capítulo 4

O Sistema Proposto

4.1 Visão do sistema SACOB

O sistema SACOB se deriva de Sistema de Aviso Contra Objeto. O mesmo busca a minimização de

colisões com objetos e pessoas para um indivíduo com deficiência visual. A partir de sensores

dispostos em qualquer obstáculo, que possa interferir na locomoção ou em qualquer outra atividade do

usuário, informando-o sonoramente. Assim, garantindo uma melhor qualidade de vida para este

indivíduo.

4.2 Modelagem do Sistema

Decidimos utilizar a metodologia ágil XP [20] (Extreme Programming), pelo fato de ser um

processo de desenvolvimento de software voltado, entre outras características, para:

• Projetos cujos requisitos são vagos e mudam com frequência;

• Desenvolvimento de sistemas Orientados a Objetos;

• Desenvolvimento iterativo ou incremental, onde o sistema começa a ser desenvolvido e ao longo

do processo vai ganhando novas funcionalidades aumentando seu valor para o cliente;

A outra parte do desenvolvimento contará com a metodologia de desenvolvimento ágil SCRUM

[21]. Decidimos por esta metodologia por ser um processo de desenvolvimento de software voltado,

entre outras características, para:

• Cada Sprint (o desenvolvimento do sistema é dividido em ciclos regulares ao longo do tempo, e

chamamos de Sprint cada um destes ciclos) é uma iteração que segue um ciclo e entrega incremento

de software pronto.

14

• Há entrega de conjunto fixo de itens do Backlog (lista que contem as funcionalidades desejadas

no sistema) em série de interações curtas ou Sprints;

• Breve sessão de planejamento, na qual os itens do Backlog para uma Sprint (iteração) são

definidos;

• Retrospectiva, na qual todos os membros da equipe refletem sobre a Sprint passada.

Aliado a estas metodologias de desenvolvimento, será utilizado o padrão de arquitetura MVC [22],

onde o sistema será dividido em três camadas: o modelo, a visão e o controlador.

• Modelo: oferece a principal funcionalidade da aplicação, sendo ciente da dependência dos

componentes de controle e visão.

• Visão: cada visão corresponde a um estilo e formato de apresentação de informações para o

usuário.

• Controlador: utiliza as entradas dadas pelo usuário, a partir de eventos, e executa operações em

cima do modelo.

4.2.1 Requisitos Funcionais

Os requisitos do sistema, que descrevem os serviços que o sistema deve oferecer,

encontram-se listados de forma numerada. Nos Requisitos abaixo, o termo gerenciar, foi

utilizado no sentido de inserir, alterar, excluir e consultar, essa simplificação foi feita para

diminuir o volume de informações nesta seção do documento.

[RF – 01] Gerenciar Objetos

O sistema deverá permitir ao administrador gerenciar os objetos presentes no ambiente

controlado, contendo alguns dados métricos (largura e altura). Disponibilizando funções de

incluir, excluir, consultar e alterar os mesmos. Prioridade: Alta. Solicitante: Administrador e

usuário.

[RF – 02] Gerenciar Pessoas

O sistema deverá permitir ao administrador gerenciar as pessoas que se utilizem do

ambiente controlado, contendo alguns dados pessoais (nome, telefone). Disponibilizando

15

funções de incluir, excluir, consultar e alterar os mesmos. Prioridade: Alta. Solicitante:

Administrador.

[RF – 03] Gerenciar Sensores

O sistema deverá permitir ao administrador gerenciar os sensores que se vinculam a

pessoas ou objetos, contendo alguns dados de referência (identificação do objeto ou pessoa e

estado do sensor). Disponibilizando funções de incluir, excluir, consultar e alterar os mesmos.

Prioridade: Alta. Solicitante: Administrador.

[RF – 04] Gerenciar Usuário

O sistema deverá permitir ao administrador gerenciar os usuários (pessoas com

deficiência visual), contendo alguns dados como nome e raio, vinculando-se com as

prioridades. Disponibilizando funções de incluir, excluir, consultar e alterar os mesmos.

Prioridade: Alta. Solicitante: Administrador.

[RF – 05] Gerenciar Prioridade

O sistema deverá permitir ao administrador gerenciar as prioridades de proximidade

que se vinculam a um usuário. Conterá dados de nome e distancia que será utilizada para fazer

os testes de proximidade. Disponibilizando funções de incluir, excluir, consultar e alterar os

mesmos. Prioridade: Alta. Solicitante: Administrador.

[RF – 06] Gerenciar Local

O sistema deverá permitir ao administrador gerenciar os locais que se vinculam a

sensores, poderemos validar o local de cada sensor se for necessário. Conterá dados de sua

localidade (posições “x” e “y” em relação ao ambiente e seus tamanhos, altura e largura).

Disponibilizando funções de incluir, excluir, consultar e alterar os mesmos. Prioridade: Alta.

Solicitante: Administrador.

4.2.2 Requisitos Não Funcionais

O sistema elaborado, embora seja de cunho acadêmico, apresenta uma quantidade

considerável de requisitos não funcionais para se obter o mínimo de qualidade requerida.

16

Apresentamos estes requisitos, que são definidos por três tipos: requisitos de processo,

requisitos de produto e requisitos externos.

Requisitos de Processo

[RNF/PROC-01] A modelagem do sistema deverá ser orientada a objetos.

[RNF/PROC-02] Preferencialmente deve ser usada uma metodologia ágil para o

desenvolvimento do sistema, pois o mesmo não tem todos os requisitos definidos e novas

funcionalidades poderão ser adicionadas.

Requisitos de Produto

[RNF/PER-03] Para obter eficiência na consulta dos dados armazenados deverá ser

utilizado o banco de dados PostgreSQL com modelagem normalizada.

[RNF/PER-04] O sistema deverá simular o seu funcionamento em tempo real.

[RNF/CUS-05] O sistema será implementado em java para a facilidade de portabilidade

caso necessário.

[RNF/USA-06] Deve apresentar mensagens de erro quando o usuário tentar entrar com

dados inconsistentes.

[RNF/USA-07] Para uma aparência agradável do sistema, utilizaremos tons de cores mais

suaves, e padronização de telas.

[RNF/USA-08] O sistema implementará arquitetura de software MVC. Onde os modelos

de dados, a parte visual e parte lógica de funcionamento são separadas, tornando mais fácil

qualquer incremento no software.

[RNF/USA-09] A implementação do sistema deve ser orientada a objetos. Aplicando assim

conceitos de reaproveitamento de código.

Requisitos Externos

[RNF/EXT-10] O sistema deverá atender ao auxílio mínimo para uma pessoa com

deficiência visual, sem influenciar em sua privacidade.

17

4.2.3 Diagrama de Casos de Uso

A seguir apresentamos na Figura 4.1 o diagrama de Casos de Uso de nosso sistema

juntamente com uma breve discussão sobre o mesmo.

18

Figura 4.1 – Diagrama de Casos de Uso do sistema SACOB

19

4.2.4 Diagrama de ClassesA seguir, na Figura 4.2 apresentamos o diagrama de Classes de nosso sistema juntamente

com uma breve discussão sobre o mesmo.

20

Figura 4.2 – Diagrama de Classes do sistema SACOB

21

4.3 Sintetização de Voz

Para que conseguíssemos sintetizar a voz, utilizamos uma biblioteca presente nos pacotes

Java, chamada Java Speech [23], onde por sua vez passamos alguns parâmetros de

configuração da voz gerada. Exemplificaremos estes parâmetros utilizando um trecho de

código de nosso sistema.

4.4 Base de dados

Utilizamos o SGBD PostGreSQL[24] para a armazenagem e vínculos dos sensores à

objetos e pessoas. Foi utilizado o padrão DAO (Data Acess Object) [25] para o acesso ao

SGBD junto ao padrão Factory Method [26], para que assim o sistema tenha uma boa divisão

para acompanhar a metodologia de desenvolvimento.

4.4.1 Diagrama Entidade Relacional da Base de Dados

Apresentaremos o diagrama de entidade relacional de nossa Base de Dados juntamente

com a descrição de cada entidade e relacionamento utilizado.

22

Figura 4.3 – Diagrama Entidade Relaciona da Base de Dados do sistema SACOB

23

4.5 Buffer de Armazenamento de Posição de Sensores

Utilizamos uma lista estática de posições, que chamamos de Buffer, onde armazenamos

cada posição cartesiana “x” e “y” de cada sensor, para que os módulos de Leitura de Sensores

e Teste de Colisão consigam acessá-los.

4.6 Módulo de Leitura de Sensores

Tanto para o Módulo de Leitura de Sensores quanto o Módulo de Teste de Colisão foram

desenvolvidos com embasamento em programação concorrente, onde cada um deles se torna

uma thread, que segundo Silbestschatz [27], são chamados de processos leves, sendo uma

unidade básica de utilização da CPU, onde cada um do mesmo possui um ID, um contador de

programa, um conjunto de registradores e uma pilha, para implementar os módulos de evento.

Para tanto, teremos um sistema que possui múltiplos threads conseguindo assim, realizar mais

de uma tarefa por vez.

Como cada um dos dois Módulos utiliza o módulo de buffer, sendo que o módulo de

Leitura de Sensores faz a leitura e escrita de informações no buffer e o Módulo de Teste de

Colisão faz apenas a leitura.

Porém podemos ter casos onde o Módulo de Teste de Colisão irá acessar a mesma posição

do buffer que o Módulo de Leitura de Sensores, e isto pode acarretar inconsistência de dados

(ler um dado que não está atualizado). Para que isto não ocorra, teremos que utilizar uma

ferramenta do Java, chamada Syncronised [27].

4.7 Módulo de Teste de Colisão

Texto do restante do TCC

4.8 Requisitos de Hardware

Pelo fato de simularmos a recepção de posições de sensores, apresentaremos um exemplo

de sensores (Siemens Moby R [28]) que poderiam ser utilizados para a realização de testes

reais de nosso sistema.

24

4.8.1 Descrição do Siemens Moby R

O dispositivo MOBY R é um sistema de localização tecnicamente mais maduro em relação

a processamento em tempo real, sendo um dos melhores sistemas de identificação. Possibilita

uma gama de possibilidades quando o assunto é custo-benefício. O novo MOBY R se utiliza

de um novo padrão chamado Rastreamento e Localização em Tempo Real (RTLS) quando se

tratamos de transparência, relação custo-eficácia e eficiência [28].

Figura 4.4 – Aparelhos do Moby R [28]

Com ele, localizar veículos na indústria automobilística através de rastreamento e

separação de materiais na indústria química até o gerenciamento de materiais complexos e

sistemas de transporte na área de logística.

4.8.2 Funcionamento do Siemens Moby R

Explicaremos o funcionamento desta tecnologia.

25

Figura 4.5 – Funcionamento do Moby R [28]

1. Tags: Estes são transmissores de sinais que são montados sobre os objetos individuais.

Os sinais são automaticamente ou manualmente acionados.

2. Gatilho: O sinal é iniciado fora do intervalo definido, por exemplo, ao sair de uma área

específica.

3. Antenas eletrônicas: sinais são transferidos sob a forma de pacotes de dados para o

servidor local.

4. Servidor de Localização: aceita e processa os dados recebidos das antenas.

5. Display: São possíveis as visualizações de objetos particulares.

6. Software: a ligação a sistemas de gestão existentes, permitindo várias funções de

diagnóstico.

4.8.3 Exemplos de Aplicações sugeridas pela Siemens

Segundo a Siemens [28] podemos utilizar o Moby R para uma grande diversidade de

aplicações. Apresentaremos as aplicações sugeridas pela Siemens:

• Localização transparente em tempo real.

26

• Localização e controle de veículo.

• Acompanhamento de veículos e caminhões de entrega.

• Sistema sem fio de chamada de Material.

• Localização de embalagens e caixas contendo diversos materiais.

• Localização do pessoal de manutenção.

• Funções de segurança como veículo de controle de acesso, ou rastreamento de pessoal.

27

Capítulo 5

Conclusões

5.1 Perspectivas futuras

5.2 Considerações finais

28

Apêndice A

Título do Apêndice A

29

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