Conformidade de Controlador de Semáforos com NTCIP 1202

Introdução

.

Neste artigo serão apresentadas algumas soluções e metodologias focadas na verificação técnica de conformidade de Controladores de Semáforos com as especificações NTCIP. Essas soluções e metodologias também servem de referência para os demais agentes envolvidos no processo, como por exemplo desenvolvedores e compradores desses equipamentos. O enfoque deste artigo técnico é a metodologia para a verificação de conformidade do controlador e mostrar os desafios decorrentes do grande número de requisitos definidos nas especificações NTCIP 1202.

Como as especificações NTCIP ainda estão em fase de consolidação, a NTCIP 1202 em particular ainda não possui a previsão de testes padronizados no corpo da especificação, como ocorre em algumas especificações NTCIP para outros equipamentos. Isso ocorre por exemplo na especificação NTCIP 1203 para painéis de mensagens variáveis.

Para a melhor compreensão do que será apresentado neste artigo, sugiro que também sejam lidos os artigos anteriores da série de NTCIP.

.

Origem das especificações NTCIP 1202

 

Nos Estados Unidos da América há pelo menos duas especificações para controladores de semáforos, que definem principalmente as características físicas, de hardware, elétricas e de operação, e essas têm apenas pequenas diferenças entre si. O modelo americano de semáforo é uma arquitetura padronizada de um equipamento dividido em módulos, onde são muito bem definidas as interfaces e funções de cada um deles. As especificações técnicas ou normas desses controladores são:

Vale a pena dar uma olhada nessas especificações para se ter dimensão da complexidade dos controladores de semáforos modernos. O protocolo NTCIP 1202 foi desenvolvido e focado nessa arquitetura americana de controladores de semáforos. Nem sempre é totalmente compatível com os modelos de controladores de outros países.

.

Estrutura interna do controlador de semáforos com NTCIP

.

Como já vimos no artigo do PMV, no controlador de semáforos com NTCIP também é implementada uma estrutura interna de endereçamento de objetos e variáveis conhecida como MIBs (Management Information Bases). O que muda são os objetos e os endereços.

Recordando rapidamente a estrutura de endereços utilizada pelo NTCIP, temos que os objetos e parâmetros das MIBs do NTCIP estão incluídos na árvore de endereçamento da NEMA (National Electrical Manufacturers Association), que é retratada na Figura 1. Ela está registrada na árvore de nomes globais da internet. A rede definida pela árvore é numerada nos seus subníveis, formando assim o endereço 1.3.6.1.4.1.1206 como prefixo ou endereço do nó da rede de comunicação de toda informação de gerenciamento pertencente à NEMA. Esse endereço também é conhecido como OID (Object Identifier), ou seja, identificador de objeto. Para conhecer os detalhes dessa estrutura, consulte o documento NTCIP 8004 – NTCIP Structure & Ident. of Management Info (SMI).

.

MIB-Tree1-660x498

Figura 1 – Árvore de endereçamento do banco de dados de informação da NEMA

.

Descendo ao nível do nó devices da árvore de endereços da NEMA, chegamos aos nós referentes aos equipamentos de NTCIP, sendo que o controlador de semáforos é o nó 1 (ASC – Actuated Traffic Signal Controller Unit). Assim, o endereço da raiz do Controlador de Semáforos é 1.3.6.1.4.1.1206.4.2.1. Veja a Figura 2.

.

Devices_ASC

Figura 2 – Árvore correspondente aos equipamentos com NTCIP

.

Na Figura 3 podemos ver os detalhes dos objetos definidos para o Controlador de Semáforos, mostrados no aplicativo gratuito MIB Browser.

.

MIB ASC

Figura 3 – Detalhes da MIB do Controlador de Semáforos

.

Nas especificações dos equipamentos NTCIP é comum estar impressa no corpo do documento a MIB correspondente àquele equipamento. Você pode consultar a MIB para o Controlador de Semáforos no documento NTCIP 1202 – NTCIP Object Definitions for Actuated Traffic Signal (ACS) Units. Na Figura 4 pode-se observar a descrição do objeto phaseWalk. São definidos o tipo de objeto, se é de apenas leitura, se é obrigatório, os limites, os valores que esse objeto pode assumir e uma descrição explicativa para melhor compreensão.

.

Figura 4 - Descrição do objeto phaseWalk

Figura 4 – Descrição do objeto phaseWalk

.

 

.Onde conseguir as MIBs?

.

A descrição de todos os objetos e parâmetros da MIB do Controlador de Semáforos é muito longa, estende-se por dezenas de páginas, dificultando a sua transcrição para uso. Para nossa sorte, existe um site na internet que nos permite baixar as MIBs atualizadas do NTCIP. Esse site está hospedado no site da NEMA. O acesso é realizado por FTP:

Se acaso você já leu o artigo técnico PMV (Painel de Mensagens Variáveis) com NTCIP e achou que este texto é muito parecido com o do PMV, você está coberto de razão. É mesmo muito parecido e é proposital. A ideia é mostrar a imensa semelhança entre os equipamentos com NTCIP do ponto de vista estrutural do protocolo de comunicação e dos serviços oferecidos por ele. A diferença está mesmo nos objetos e nas funções específicas de cada equipamento que esses objetos controlam e monitoram.

Metodologia

 

As especificações NTCIP para um determinado equipamento diferem muito das especificações de normas técnicas, pois as NTCIP são flexíveis e se compõem conforme a especificação do que é chamado de Lista de Requisitos de Protocolo ou de Perfil. Nessa lista são selecionadas funções obrigatórias, opcionais e condicionais decorrentes das funções desejadas para o equipamento. Dessa forma, cada Controlador de Semáforos terá a sua especificação particular e específica. Isso do ponto de vista dos recursos que o controlador pode oferecer. Quando se tratar de uma especificação decorrente de uma licitação de compra de controladores, a especificação descrita na licitação deverá determinar as necessidades do comprador e determinar também as especificações mínimas e comuns aos controladores, dentro do conjunto das especificações do NTCIP.

.

Perfil de implementação do protocolo

.

Todo dispositivo, que está em conformidade com o NTCIP, utiliza um perfil de implementação, que determina a definição dentre as opções de cada nível do protocolo e quais as que estão implementadas no equipamento. Define-se como pilha um subconjunto da estrutura geral de NTCIP determinando uma “rota” selecionada através dos níveis, dadas as opções disponíveis. Algumas pilhas incluem duas normas em alguns níveis, o que geralmente significa que o protocolo pode usar qualquer uma das normas opcionais. Protocolos NTCIP geralmente oferecem mais opções dentro da maior parte das normas. A parte destacada da Figura 5 ilustra um exemplo de uma escolha de pilha de protocolo que pode ser definida usando-se as normas do NTCIP.

.

Figura 5 - Exemplo de perfil de implementação do protocolo

Figura 5 – Exemplo de perfil de implementação do protocolo

 

.

O protocolo ilustrado na Figura 5 tem um perfil SNMP – UDP/IP – Ethernet. Portanto esse perfil é quem define a que partes das normas do protocolo NTCIP o equipamento deve atender. Para auxiliar a identificação desse perfil, deve-se aplicar o Diagrama de Seleção de Perfil de NTCIP. A aplicação desse diagrama pode ser vista com detalhes no artigo técnico O que é o protocolo NTCIP de comunicação?.

Determinar o perfil do protocolo é o primeiro passo para se especificar os requisitos de teste para a avaliação de conformidade do equipamento. Em princípio, cada um dos níveis do perfil devem ser testados com relação à conformidade com as especificações NTCIP.

.

Especificação inicial dos requisitos

.

Além do perfil, devem ser relacionados os recursos que o controlador oferece, ou deve oferecer, se for o caso de uma licitação, de forma a se definir quais os objetos opcionais e condicionais decorrentes que deverão estar presentes no controlador (Os objetos obrigatórios da MIB devem sempre estar presentes). Não bastam os objetos estarem presentes para comprovar a conformidade do equipamento. Também é necessário testar, na medida do possível, o maior número de objetos possível com relação ao funcionamento esperado do controlador decorrente da atuação em cima desses objetos.

.

Verificação da presença dos objetos da MIB

.

Essa fase do teste de verificação de conformidade é a mais simples de se executar. Ela pode ser realizada manualmente com o auxílio de ferramentas de software, tais como o MIB Browser, ou então de forma mais automática, utilizando-se de um software comercial para teste de NTCIP ou proprietário desenvolvido para isso. Os objetos devem ser testados quanto à sua presença, se respondem adequadamente a tentativas de escrita quando forem de somente leitura, e se os limites do objeto são obedecidos pelo equipamento, respondendo adequadamente quando da tentativa de se escrever um valor fora desses limites. Se realizada manualmente, essa tarefa pode durar vários dias. É aconselhável que se compre ou desenvolva um programa para isso.

Nas especificações do NTCIP 1202 v02.19, no seu Anexo A, os objetos a serem avaliados são apresentados em grupos de conformidade e uma tabela geral de consolidação. Essa estrutura acaba sendo muito útil para essa fase de avaliação de conformidade. Veja na Figura 6 a tabela de consolidação traduzida e formatada para melhor entendimento, extraída das especificações NTCIP 1202. As anotações preenchidas nas colunas Suporta? e Conforme? simulam o resultado de uma avaliação de conformidade.

.

Consolidado

Figura 6 – Tabela consolidada da avaliação da presença dos objetos

.

Para complementar a ilustração, a Figura 7 apresenta a avaliação de conformidade de um grupo pequeno de objetos do controlador. Trata-se do grupo A5 – Grupo de conformidade do relatório de volume de ocupação.

.

Volume de Ocup

Figura 7 – Tabela resumo referente ao grupo de conformidade A5

.

Observe que essa forma de apresentação também é bastante informativa e prática para se documentar os resultados da avaliação.

.

Ensaios funcionais

.

A realização dos ensaios funcionais pressupõe que se conheça pelo menos o básico sobre controladores de semáforos e seus recursos. Algumas sugestões para leitura são:

A análise da parte funcional do equipamento deverá ser realizada preferencialmente por algum recurso de programação desenvolvido ou adquirido para isso. Por conta da complexidade dos controladores de semáforos, a realização manual desse tipo de verificação fica bastante sujeita a erros por motivos de falha humana.

Para a nossa sorte, uma equipe da Universidade da Flórida (EUA) desenvolveu um programa em Visual C# que pode ser adaptado e utilizado para isso. Assim, os testes automatizados para verificação de conformidade com as especificações NTCIP e testes funcionais do controlador de semáforos podem ser realizados com o auxílio desse programa de computador desenvolvido pelo Laboratório de Pesquisas de Engenharia de Tráfego da Universidade Estadual da Flórida (FSU / Terl), batizado de NTCIP-based Automated Testing of ASC and the Security of Traffic Control Systems, e desenvolvido e coordenado pelos pesquisadores Dr. Leonard Tung e Dr. Ming Yu, com a colaboração dos pesquisadores Yizhou Dong, Huipu Fan e Haojun Yang.

Esse programa, o NTCIP_TEST2, foi desenvolvido em código aberto, portanto o acesso e seu uso são públicos e gratuitos. Sua finalidade é de automatizar os testes de requisitos NTCIP específicos de controladores de semáforos para o Departamento de Tráfego da Flórida. Ele pode ser baixado na Internet do endereço a seguir:

http://eng.fsu.edu/~tung/terl/areas_of_work_NTCIP_and_Security.htm

Foram realizadas algumas alterações no código desse programa para corrigir alguns erros de programação encontrados e retirar algumas especificidades dos requisitos, tornando-os mais genéricos. Os testes automáticos que são oferecidos pelo programa podem atuar com simulação local de chamadas de pedestres e detecção de veículos (Scripts – Suitcase) ou de atuação remota (Automated Test).

Também foi utilizado o programa Ethertest versão 12.2.22.2 da Frontline Test Solutions como ferramenta de apoio, em caso de dúvidas, e para documentação mais completa dos testes, pois ele registra e grava os pacotes de comunicação realizados entre o computador de testes e o controlador de semáforos.

 

Na Figura 8, pode-se observar uma vista do programa automático de testes utilizado.

.

NTCIP_TESTER2

Figura 8 – Vista do programa NTCIP_NTEST2

.

Na Figura 9, pode-se observar uma parte da tabela resumo dos procedimentos de teste disponíveis para a avaliação de conformidade de controladores de semáforos.

.

Tabela Ensaios 1

Figura 9 – Parte da tabela resumo dos ensaios automatizados

..

Na Figura 10 pode-se observar o diagrama completo de um procedimento de ensaio.

.

Test Case

Figura 10 – Exemplo de um procedimento de testes automáticos

.

O programa de testes NTCIP_TEST2 requer que o controlador esteja configurado da seguinte maneira:
  • Ter 16 fases instaladas;
  • Permitir a conexão de 8 laços de detecção de veículos para os testes manuais;
  • Permitir a conexão de 8 chaves do tipo SPDT para simular chamadas de pedestres.

Na Figura 11 pode-se observar um diagrama simplificado ilustrando as conexões e as fases do controlador.

.

Requisitos

Figura 11 – Diagrama mostrando os recursos e conexões necessárias para os testes automáticos

.

Após os testes automatizados, os resultados e observações são registrados em tabelas de resultados como a tabela parcial mostrada na Figura 12..

Tabela Resultados

Figura 12 – Tabela com registro dos resultados obtidos nos ensaios automatizados

.

.Conclusão.

Neste artigo foi apresentada uma metodologia para testes e análise de conformidade de controladores de semáforos com as especificações NTCIP 1202. Essa mesma metodologia pode ser aplicada em outros equipamentos, tais como contadores de veículos, estações meteorológicas, câmeras CFTV etc, com pequenas modificações.

.

Saiba Mais

.

Uma ótima fonte de treinamento gratuito sobre NTCIP você encontra nos cursos online do ITS Professional Capacity Building Program (ITS-PCB), oferecidos pelo Departamento Norte Americano de Transportes.

.

Artigos sobre o Protocolo NTCIP de comunicação
.

.

Licença Creative Commons
Conformidade de Controlador de Semáforos com NTCIP 1202 por Henrique Puhlmann. Esta obra está sob a licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.

Anúncios

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s