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SISTEMA ALTERNATIVO DE MOVILIDAD USANDO ENFOQUES DE IOT MEDIANTE EL USO DE LA BICICLETA PARA UN SECTOR DE LA CIUDAD DE
BOGOTA CON UN ENTORNO SIMULADO
SERGIO ORLANDO GARCIA PEREZ
CAROL ESTEFANNY MASMELA ESCAMILLA
JOSE DAVID ALVAREZ SEVERICHE
Trabajo de grado
Asesor
LUIS FELIPE HERRERA QUINTERO Ph.D.
UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA
ESCUELA TIC
FACULTAD INGENIERÍA DE SISTEMAS
BOGOTÁ D.C.
2018
La presente obra está bajo una licencia: Atribución-Compartir Igual 2.5 Colombia (CC BY-SA 2.5) Para leer el texto completo de la licencia, visita: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/co/
Nota de aceptación
_______________________
Luis Felipe Herrera Quintero
Asesor
_______________________
Nelly Beltrán
Aprobado por el comité de grado En cumplimiento de los requisitos Exigidos por la Facultad de Ingeniería de Sistemas, la facultad de Ingeniería de Telecomunicaciones y la Universidad Piloto de Colombia para optar al título profesional
Revisor Metodológico
Bogotá D.C. 15 de mayo del 2018
A mis padres, por el apoyo incondicional y enseñarme a no desfallecer,
a mi esposa por ser mi complemento. Sergio Orlando Garcia Perez
A mí mamá por creer en mi cada día y apoyarme siempre en mis decisiones y sobre
todo a incentivarme a ser mi mejor versión y a mi novio por estar a mi lado y ser un pilar para
mi vida, Carol Estefanny Masmela Escamilla
A mi familia, a mi novia, a mis amigos y todas las personas que me han acompañado por mi
corta vida, por enseñarme a ser feliz, Jose David Alvarez Severiche
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a Dios por fortalecernos para afrontar las vicisitudes a lo largo del tiempo, a nuestros padres, hermanos, familiares y seres queridos por alentarnos a mantener el rumbo para alcanzar nuestros propósitos, el apoyo constante y darnos ejemplo con el cual aprendimos a ser las personas que en la actualidad somos.
Seguidamente, agradecemos a nuestro asesor de proyecto, el doctor Luis Felipe Herrera Quintero, porque más allá de del vasto conocimiento que nos ha transmitido, nos ha enseñado a pensar en el compromiso social que hemos adquirido como profesionales para que todas nuestras acciones vayan encaminadas al beneficio de nuestra nación, por el impulso de asumir retos y la confianza depositada en nosotros.
Asimismo, al Ingeniero John Villareal, docente de la universidad Piloto, por creer en nosotros, por apoyarnos y ayudarnos a seguir aprendiendo cada día, por motivarnos a ser mejores no solo profesionalmente sino además personalmente.
A todos los docentes que han influido en nuestra formación como profesionales y especialmente al profesor Ignacio Hernández Molina que nos enseñó la regla más importante en nuestras vidas “Antes de ser ingenieros somos seres humanos y que, por encima de todo, nuestra labor va encaminada a las personas.”
A la universidad Piloto de Colombia por ofrecer e incentivar los espacios de aprendizaje y reflexión a través de sus docentes e invitados especiales, así como
la búsqueda por propiciar espacios de debate e investigación para la construcción de conocimiento de manera colectiva.
CONTENIDO
1 OBJETIVOS .................................................................................................. 5
1.1. GENERAL .............................................................................................. 5
1.2. ESPECÍFICOS ....................................................................................... 5
2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ................................................................. 6
3 JUSTIFICACIÓN ........................................................................................... 8
4 MARCO REFERENCIAL ............................................................................. 10
4.1 MARCO HISTÓRICO ........................................................................... 11
4.2 MARCO CONCEPTUAL ....................................................................... 13
4.2.1 Sistema de posicionamiento global (GPS) ....................................... 14
4.2.2 Internet of Things (IoT) ..................................................................... 15
4.2.3 Intelligent Transport Systems (ITS) .................................................. 16
4.2.4 Simulación ........................................................................................ 16
4.2.4.1 Modelo ........................................................................................... 16
4.2.5 URI ................................................................................................... 18
4.2.6 Servicios web .................................................................................... 18
4.2.7 REST ................................................................................................. 19
4.2.8 Stateless/Stateful Services ................................................................. 20
4.3 MARCO TEÓRICO ............................................................................... 20
4.3.1 Sistemas públicos de transporte ........................................................ 20
4.3.2 Bicitaxismo ......................................................................................... 21
4.3.3 Sistema de uso compartido de bicicletas ........................................... 22
4.3.4 Sistema público de bicicletas ............................................................. 23
4.3.5 Sistema fijo-permanente .................................................................... 23
5 ALCANCE Y LIMITACIONES ...................................................................... 26
6 TIPO DE INVESTIGACIÓN ......................................................................... 27
6.1 MÉTODO CIENTÍFICO ........................................................................ 27
6.1.1 Planteamiento del problema ........................................................... 27
6.1.2 Formulación de la hipótesis ............................................................ 27
6.1.3 Levantamiento de información ....................................................... 27
6.1.4 Análisis e interpretación de datos ................................................... 27
6.1.5 Comprobación de la hipótesis ........................................................ 27
6.1.6 Difusión de resultados .................................................................... 27
7 INSTALACIONES Y EQUIPO REQUERIDO ............................................... 28
8 PRESUPUESTO ......................................................................................... 29
9 ESTADO DEL ARTE ................................................................................... 31
9.1 sistemas de préstamo de bicicletas en el mundo ................................. 31
9.2 ANÁLISIS PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS .................................... 33
9.2.1 OFO: China – Beijing...................................................................... 33
9.2.2 Velib‟: Paris: ................................................................................... 33
9.2.3 BIKESANTIAGO: Chile – Santiago de Chile: ................................. 35
9.2.4 ENCLICLA: Colombia – Medellín: .................................................. 35
10 PROPUESTA de solución ........................................................................... 37
10.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA .......................................... 37
10.2 ACTORES DEL SISTEMA ................................................................... 38
10.3 DISEÑO DEL SISTEMA ....................................................................... 39
10.4 COMPONENTES DEL SISTEMA ......................................................... 39
10.4.1 Componente de Hardware (IOT) .................................................... 40
10.4.2 Componente Servidor de Aplicaciones........................................... 41
10.4.3 Componente Base de Datos (Cloud) .............................................. 41
10.4.4 Componente Simulación ................................................................ 41
10.4.5 Componente de Comunicación ...................................................... 42
10.5 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES .................................................. 42
10.6 DIAGRAMA DE CASOS DE USO ........................................................ 42
10.7 MODELO DE DATOS ........................................................................... 43
10.8 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ............................................ 44
10.9 DICCIONARIO DE DATOS .................................................................. 44
11 ARQUITECTURA DEL SISTEMA ................................................................ 45
11.1 ARQUITECTURA REST ....................................................................... 46
11.1.1 Nivel 0 Protocolos .......................................................................... 46
11.1.2 Nivel 1 Recursos ............................................................................ 46
11.1.3 Nivel 2 Verbos HTTP ...................................................................... 47
11.1.4 Nivel 3 HATEOAS (Hypermedia as the Engine of Application State)
48
12 ELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS ................................................................. 50
12.1 ELECCIÓN DE HARDWARE ............................................................... 50
12.2 ELECCIÓN DE SOFTWARE ................................................................ 50
12.2.1 Framework Web ............................................................................. 51
12.2.2 Framework Móvil ............................................................................ 52
12.2.3 Entorno Simulado ........................................................................... 53
12.2.4 Lenguajes de programación ........................................................... 53
12.2.5 Motor de base de datos .................................................................. 53
12.2.6 Servidor de aplicaciones ................................................................ 54
13 IMPLEMENTACIÓN .................................................................................... 55
13.1 MODULO DE INTEGRACIÓN .............................................................. 55
13.2 Modulo DE cliente ................................................................................ 59
13.3 Modulo DE SIMULACION .................................................................... 60
14 PRUEBAS ................................................................................................... 63
15 CONCLUSIONES ........................................................................................ 66
16 APORTES ................................................................................................... 67
17 PROBLEMAS ABIERTOS ........................................................................... 68
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 CRECIMIENTO DEL SISTEMA DE BICICLETAS PÚBLICAS A NIVEL
MUNDIAL (ENERO 2000 - JULIO 2013) 12
FIGURA 2 RELACIÓN ENTRE CONCEPTOS 14
FIGURA 3 Disposición satelital alrededor de la tierra 15
FIGURA 4 Proceso de modelación 17
FIGURA 5 Ejemplo partes de una URI 18
FIGURA 6 RELACIÓN CONCEPTOS TEÓRICOS 20
FIGURA 7 SISTEMAS DE TRANSPORTE PÚBLICO 21
FIGURA 8 BICITAXIS 22
FIGURA 9 ESTACIÓN SISTEMA DE ALQUILER DE BICICLETAS VELIB 24
FIGURA 10 Vehículo reacomodación de bicicletas Velib 25
FIGURA 11 THE BIKE-SHARING WORLD MAP 32
FIGURA 12 DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA 38
FIGURA 13 DIAGRAMA DE COMPONENTES DEL SISTEMA 40
FIGURA 14 FUNCIONAMIENTO DISPOSITIVO EMBEBIDO 41
FIGURA 15 ARQUITECTURA DEL SISTEMA 45
FIGURA 16 NIVEL 0 CLIENTE-SERVIDOR 46
FIGURA 17 RECURSOS DEL SISTEMA 47
FIGURA 18 RUTAS DE ACCESO A LOS RECURSOS 47
FIGURA 19 HATEOAS 48
FIGURA 20 RASPBERY PI 3 50
FIGURA 21 COMPARACIÓN DE RENDIMIENTO, TIEMPO DE RESPUESTA EN
MILISEGUNDOS 51
FIGURA 22 LINEAS DE CÓDIGO NECESARIAS PARA HACER UNA
APLICACIÓN 52
FIGURA 23 ESTRUCTURA DE DIRECTORIOS SERVIDOR DE APLICACIONES
NODEJS 55
FIGURA 24 PACKAGE.JSON 56
FIGURA 25 EJEMPLO DE APLICACIÓN EXPRESS 57
FIGURA 26 Mapa del sistema aplicación móvil y web 59
FIGURA 27 Estadísticas del sistema (web y móvil) 60
FIGURA 28 Ejemplo de conexión entre simulación y datos reales 61
FIGURA 29 SIMULACION INTEGRADA CON EL API DE AIMSUN 62
FIGURA 30 GRAFICO DE PRUEBA DE VIAJES 63
FIGURA 31 GRAFICO DE PRUEBA DE TOMAR PRESTADA BICICLETA 64
FIGURA 32 GRAFICO DE PRUEBA DE DEVOLUCIÓN DE BICICLETA 65
LISTA DE TABLAS
TABLA 1 EQUIPO FÍSICO Y RECURSOS REQUERIDOS................................... 28
TABLA 2 RECURSOS HUMANOS ....................................................................... 29
TABLA 3 RECURSOS TECNOLÓGICOS ............................................................. 29
TABLA 4 SERVICIOS ........................................................................................... 30
TABLA 5 SISTEMAS DE PRESTAMO DE BICICLETAS EN EL MUNDO ............ 32
TABLA 6 COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS, SISTEMAS DE PRÉSTAMO DE
BICICLETAS ......................................................................................................... 36
TABLA 7 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES .............................................. 44
TABLA 8 RECURSOS WEB SERVICE APLICACION .......................................... 58
TABLA 9 SERVICIOS WEB URIS ......................................................................... 58
TABLA 10 TIEMPOS DE CONSULTA DE VIAJES EN MS ................................... 63
TABLA 11 TIEMPOS DE RESPUESTA A TOMAR BICICLETA EN MS ............... 64
TABLA 12 TIEMPOS DE RESPUESTA A REGRESAR BICICLETA EN MS ........ 65
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A DICCIONARIO DE DATOS .................................................................. 72
ANEXO B ESPECIFICACIÓN DE CASOS DE USO ............................................. 73
ACRÓNIMOS
ASCII: American Standard Code for Information Interchange
GPS: Global Positioning System
HTML: HyperText Markup Language
IOT: Internet of Things
ITS: Intelligent Transport Systems
JPEG: Joint Photographic Experts Group
JSON: JavaScript Object Notation
KM: Kilómetro
PDF: Portable Document Format
PM10: Particulate Matter 10
PM2.5: Particulate Matter 2.5
REST: Representational State Transfer
SBP: Sistema de Bicicletas Públicas
SIMUR: Sistema Integrado de Información sobre Movilidad Urbana Regional
SMS: Short Message Service
SITP: Sistema Integrado de Transporte Público
SQL: Structured Query Language
URI: Uniform Resource Identifier
XML: eXtensible Markup Language
GLOSARIO
ANCLAJE: Permite asegurar objetos a bienes muebles o inmuebles.
ANDROID: Sistema operativo basado en el kernel de Linux, se desarrolló
originalmente para ser usado en dispositivos móviles con una pantalla táctil.
ANGULAR: Es un framework de desarrollo creado por Google para facilitar la
construcción de sitios web con Javascript, separa el frontend del backend.
ARISTA: Relación entre dos vértices de un grafo.
BACKEND: Hace referencia a todas las tecnologías que funcionan del lado del
servidor
CLOUD: Es un paradigma informático que consiste en ofrecer servicios de
computación a través de una red, la cual en la mayoría de ocasiones es internet.
COOKIE: Es una pequeña cantidad de información que se envía desde un sitio
web hacia el navegador web del usuario para ser almacenado allí, posteriormente
el sitio web puede consultar esta información para conocer navegaciones previas
del usuario.
CRONOMETRÍA: Medida exacta del tiempo.
DELETE: Su uso es extremadamente simple de entender y sirve para borrar
recursos existentes, es uno de los métodos principales de HTML.
DIODO: Dispositivo electrónico por el cual circula corriente en un solo sentido.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: Se refiere a como se distribuye la energía
de las ondas electromagnéticas.
EXPRESS: Es una infraestructura web rápida, minimalista y flexible para las
aplicaciones Node.js. En general, se prefiere “Express” a “Express.js”, aunque
esta también se acepta
FIREBASE: Es una plataforma de desarrollo creada por Google y está orientada a
ser multiplataforma, entre otras cosas ofrece la posibilidad de guardar información
en una base de datos a través de un API.
FRAMEWORK: en términos muy simples es un esquema o patrón que sirve para
la resolución de un problema.
FRONTEND: son todas aquellas tecnologías que corren del lado del cliente, es
decir, todas aquellas tecnologías que corren del lado del navegador web.
GET: Es usado para leer o recuperar una representación de un recurso, es uno de
los métodos principales de HTML.
GITHUB: Sirve para alojar el repositorio de código, ayuda a hacer un control de
las versiones, así como la posibilidad de colaborar con código de los demás.
GRAFO: Conjunto que contiene vértices y aristas.
HANGZHOU: Capital de la provincia de Zhejiang en China.
IONIC: Es un framework de desarrollo para HTML5 dirigido a la construcción de
aplicaciones híbridas que son esencialmente pequeños sitios web.
IOS: Es un sistema operativo creado por Apple Inc para ser usado en el iPhone.
JAVASCRIPT: Lenguaje de programación interpretado, se utiliza principalmente
del lado del cliente.
LATITUD: Distancia que hay desde un punto de la superficie terrestre al Ecuador.
LLAVE FOB: Llave con sistema de identificación electrónico.
LONGITUD: Distancia angular, expresada en grados, que existe desde un punto
cualquiera hasta el meridiano primero, paralelo al eje de la Tierra, cuyo valor es de
cero grados.
MACROSCÓPICO: Que por su tamaño se puede observar a simple vista.
MESOSCÓPICO: Es el tamaño intermedio entre microscópico y macroscópico.
MICROSCÓPICO: Que por su tamaño no es observable a simple vista.
MALLA VIAL: Conjunto de vías de una jurisdicción.
MOOVIT: Compañía de movilidad y análisis de datos.
NAVEGADOR WEB: programa o aplicación que permite acceso a la web.
NODE JS: Es un programa que funciona como servidor y permite la ejecución de
Javascript del lado del servidor.
POST: Usualmente es utilizado para la creación de nuevos recursos, es uno de
los métodos principales de HTML.
PUT: Usualmente es utilizado para la actualización de recursos previamente
existentes, es uno de los métodos principales de HTML.
RACK: Estructura que permite almacenar dispositivos.
REACT: Es una librería de Javascript la cual está enfocada en la construcción de
interfaces de usuario para desarrollar aplicaciones web de manera más ordenada.
RADIOFRECUENCIA: Se emplea para nombrar a las frecuencias del espectro
electromagnético.
RASPBERRY: Es un ordenador del tamaño de una tarjeta de crédito, consta de
una placa base con un procesador, chip gráfico y memoria RAM.
RASPBIAN: Es una distribución del sistema operativo Linux, por lo tanto es libre y
es basado den Debian.
SECRETARÍA DE MOVILIDAD: Dependencia del nivel central que tiene como
responsabilidad definir las políticas de movilidad, planeación, diseño, ejecución y
evaluación de estrategias informativas, corporativas e institucionales.
SMART CARD: Tarjeta que contiene un chip capaz de almacenar información
para ser usada en diferentes contextos.
SMARTPHONE: Teléfono móvil con pantalla táctil, que al igual que un ordenador
permite conexión a internet.
SCRIPT: Archivo que contiene instrucciones u órdenes a ejecutar en algún
software.
TYPESCRIPT: Lenguaje de programación basado en javascript, ofrece ventajas
para trabajar con la programación orientada a objetos. Desarrollado por Microsoft.
VERTICE: Unidad fundamental de los grafos, son objetos indivisibles.
VUE.JS: Es un framework progresivo que permite el desarrollo de aplicaciones
básicas y realizar la migración a algo más complejo sin cambiar el flujo de trabajo.
WEB: Conjunto de información que existe en internet, almacenada en múltiples
servidores localizados alrededor del mundo
1
RESUMEN
En el mundo los sistemas de transporte público son determinantes para el
desarrollo de la sociedad, actualmente los diferentes medios de transporte
públicos cuentan con un grupo de vehículos que les proporcionan un soporte para
su funcionamiento, como lo es el uso de la bicicleta como sistema alternativo de
transporte, debido a los múltiples beneficios que este medio aporta, tales como, la
descongestión de la malla vial, mejora de la calidad del aire y ofrecer a los
habitantes de una ciudad una opción de movilidad activa.
Por tal motivo, en este trabajo de grado se presenta una plataforma tecnológica
para la administración de un sistema alternativo de movilidad basado en uso de la
bicicleta con enfoques IoT en un entorno simulado para un sector de la ciudad de
Bogotá.
Palabras clave: ITS, IOT bicicleta, medios de transporte alternativos, tráfico,
tránsito
2
ABSTRACT
Worldwide public transport systems are crucial for the development of society,
currently different means of public transport have a group of vehicles that provide a
support for their operation, as the use of the bicycle as an alternative system of
transport, due to the multiple benefits that this means provides, such as,
decongestion of the road mesh, improvement of air quality and offer to the
inhabitants of a city an option of active mobility.
For this reason, this research project presents a technological platform for the
administration of an alternative mobility system based on the use of the bicycle
with IoT approaches in a simulated environment for a sector of the city of Bogotá.
Keywords: ITS, IOT bicycle, alternative means of transport, traffic, transit.
3
INTRODUCCIÓN
Desde sus orígenes la humanidad ha buscado la forma de trasladarse a diferentes
sitios, empezando por supuesto mediante la locomoción por sus propios medios
fisiológicos y dando paso a la creación de distintos medios de transporte que han
evolucionado conforme al desarrollo de la tecnología, dando paso a la invención y
masificación de los vehículos propulsados por combustibles fósiles.
Actualmente, estos vehículos se han utilizado para implementación de diversos
sistemas de transporte público tales como, tren, metro, buses, etc. Aun así, estos
medios de transporte no han sido suficientes para cubrir la siempre creciente
demanda de movilidad la cual aumenta con los índices de población mundial, que
para el año 2020 se estima sea de 7.76 billones de personas1. Esto ha dado paso
al surgimiento de medios alternativos de movilidad dentro de los cuales se
encuentra aquellos que usan la bicicleta como medio de transporte, la relevancia
de estos medios es tal que actualmente existen alrededor de 2 billones de
bicicletas en uso alrededor del mundo2, existen también 2 millones de bicicletas
públicas para 1175 sistemas de préstamos de bicicletas en 63 países3.
Latinoamérica cuenta con 5 países que han implementado sistemas de transporte
alternativos que usan la bicicleta4 estos son, Argentina, Brasil, Chile, Ecuador y
Colombia. En este último país se encuentra implementado el sistema de préstamo
de bicicletas EnCicla en la ciudad de Medellín el cual es un ejemplo de los
esfuerzos que ha hecho el gobierno nacional por incentivar el uso de medios de
transporte alternativos como la creación de la ley 1811 del 2016 que premia a las
personas que usan de forma regular la bicicleta como medio de transporte. Sin
embargo, en la ciudad de Bogotá no existe un sistema de transporte unificado con
el uso de la bicicleta que complemente a los sistemas de transporte masivo
tradicionales y la vez impulse un cambio cultural hacia la movilidad sostenible.
Debido a todo lo anterior es que se realizará a lo largo de este documento una
investigación encaminada a la implementación de un sistema de información para
1 THE WORLD BANK. The future of the world‟s population in 4 charts. [En línea].
<https://blogs.worldbank.org/opendata/future-world-s-population-4-charts> [Citado en 15 de mayo de 2018] 2 THE WORLD BANK. Cycling Is Everyone‟s Business. [En línea].
<https://blogs.worldbank.org/publicsphere/cycling-everyone-s-business> [Citado en 15 de mayo de 2018] 3 Worldstreets. Bike-sharing World Map. [En línea].
<https://worldstreets.wordpress.com/2017/03/06/bike-sharing-world-map/> [Citado en 15 de mayo de 2018] 4 Global Consultation for Decision-Makers. Transports Innovations, Bike Sharing. [En línea]. <
https://sustainabledevelopment.un.org/content/documents/4803Bike%20Sharing%20UN%20DESA.pdf> [Citado en 15 de mayo de 2018]
4
la gestión de la operación de un sistema alternativo de movilidad con enfoques IoT
en un entorno simulado para un sector de la ciudad de Bogotá.
5
1 OBJETIVOS
1.1. GENERAL
Implementar un sistema de información que permita la gestión y localización de bicicletas usando enfoques de IOT en un entorno simulado, como apoyo a la creación de una alternativa de transporte urbano sostenible en la ciudad de Bogotá.
1.2. ESPECÍFICOS
Analizar el estado del arte referente a sistemas alternativos de movilidad y sus plataformas tecnológicas.
Diseñar el sistema de información que permita la gestión, localización de bicicletas teniendo de referencia enfoques de IOT en entornos simulados de tráfico.
Implementar la arquitectura de la solución de diseño propuesta una vez determinados los parámetros de integración entre el entorno de simulación y el enfoque de IOT
Analizar los resultados que genera la propuesta
6
2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En el mundo existe una preocupación generalizada en términos de movilidad, esto debido a diversos factores dentro de los cuales están las diferentes actividades propias de un territorio tales como las jornadas laborales y escolares las cuales tienden a ser desarrolladas en horarios similares, lo cual causa grandes embotellamientos en las horas de mayor afluencia. Es así, que en algunas ciudades del mundo que cuentan con los peores problemas de tráfico, como lo es Ciudad de México donde se observa que en las horas de mayor demanda de tráfico, el tiempo promedio de transporte se incrementa hasta en un 59%, lo cual ocasiona un tiempo de viaje extra por año hasta de 219 horas5. En Estambul, Turquía el incremento del tiempo de transporte es del 50% con un incremento de tiempo de viaje de hasta 178 horas por año6. En Estados Unidos, clasificado como el país desarrollado más congestionado del mundo, los conductores gastaron en promedio de 41 horas al año en tráfico durante las horas pico, costando aproximadamente 305 mil millones de dólares en 20177.
En el contexto nacional, las ciudades con mayores tiempos de conducción invertidos en atascos de tráfico son en su orden Bogotá que ocupa la posición número 6 a nivel mundial en el ranking de Inrix para el año 2017 con 75 horas gastadas, seguido de Medellín en el puesto 23 con 57 horas, seguido de Bucaramanga en el puesto 53 con 50 horas8.
Para profundizar en el contexto local, en la ciudad de Bogotá existen dificultades en cuanto a movilidad debido a diversos factores tales como, la poca malla vial, el mal estado de esta y la cantidad de vehículos automotores que incrementa constantemente, según el informe “movilidad en cifras 2015” presentado por el SIMUR9 (Sistema Integrado de Información sobre Movilidad Urbano Regional), entre los años 2011-2015, los vehículos registrados en la ciudad de Bogotá pasaron de 1.572.711 a 2.148.541 con un crecimiento del 36,6%. En contraste, en este mismo periodo de tiempo la malla vial pasó de 15.626,78 kilómetros carril a 15.556,5 kilómetros carril, con una disminución del 0,45%, agrupando las categorías de malla vial local, intermedia, arterial y troncal. Además, solamente el 43% la malla vial se encuentra en buen estado, un 21% en regular estado y un
5 FORBES. The Top 10 Cities With The Worst Traffic In The World. [en línea].
<https://www.forbes.com/pictures/ejli45efkj/1-mexico-city-mexico/#2ad5eca37852>. [Citado el 15 de mayo de 2018] 6 Ibid.
7 FORTUNE. The 10 Most Congested Cities in the World. [en línea].
<http://fortune.com/2018/02/06/most-congested-cities-worst-traffic/>. [Citado el 15 de mayo de 2018] 8 INRIX. Interactive Ranking & City Dashboards. [en línea]. <http://inrix.com/scorecard/> [Citado el
15 de mayo de 2018] 9SIMUR. Movilidad en cifras 2015. [en línea].
<http://www.simur.gov.co/SimurVisorBoletinWA/2015.pdf> [citado el 13 de septiembre de 2017]
7
36% en mal estado. En cuanto a kilómetros carril de ciclovía de acuerdo con el Instituto de Desarrollo Urbano para el primer semestre de 2016, en Bogotá existen 467 kilómetros de ciclorrutas, siendo las localidades de Suba (81,1km), y Kennedy (70,7km) las de mayor extensión10, aunque, según el Plan Bici para el año 2014 el 51% está en óptimas condiciones, el 36% buen estado, el 9% en estado regular y el 2% en estado crítico.11
Por otra parte, el transporte público es insuficiente para cubrir la demanda, especialmente en las horas de mayor flujo. Además, la polución en la ciudad es considerablemente alta, teniendo en cuenta que según el índice PM10 de la secretaria de ambiente de Bogotá12 para el año 2016 se registró un promedio anual de 45 µg/m3 (microgramos por metro cubico) siendo la norma de 50 µg/m3 y siendo sobrepasada en algunos meses en distintas localidades de Bogotá. Para este mismo año el índice de PM2.513 es de 19 µg/m3 donde la norma es de 25 µg/m3.
Además de los problemas ya mencionados en infraestructura, la ciudad también tiene un déficit en cuanto a tiempos de viaje, ya que, según el informe presentado por Moovit14 la duración promedio de los viajes realizados por los Bogotanos es de 97 minutos. De igual manera el tiempo de espera promedio de los usuarios de SITP y Transmilenio es de 20 minutos. La distancia promedio recorrida por los Bogotanos en transporte público es de 8km. Asimismo, según la encuesta de percepción de Bogotá Como Vamos15 para 2016, la mayor parte de los ciudadanos (61,6%) percibe que el tiempo de viaje es mayor con respecto al del año 2015, mientras que apenas un 14,5% percibe que este tiempo ha disminuido. En contraste según el plan bici de la alcaldía mayor de Bogotá16 la distancia
10
Bogotá como vamos. INFORME DE CALIDAD DE VIDA 2016. [En línea]. http://www.bogotacomovamos.org/documentos/informe-de-calidad-de-vida-de-bogota-en-2016/ [citado 22 de octubre de 2017] 11
ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. La bicicleta en Bogotá. [En línea]. <http://www.simur.gov.co/documents/10180/100374/Plan+Bici/cc9f22a4-4375-4f22-8aaf-c3229d31f3d6> [Citado el 22 de octubre de 2017] 12
SECRETARIA DE AMBIENTE DE BOGOTÁ. Información Detallada del P10. [en línea]. < http://oab2.ambientebogota.gov.co/es/indicadores?id=1&v=l > 13
SECRETARIA DISTRITAL DE AMBIENTE. Concentración de Material Particulado Inferior a 2.5 Micrómetros {PM2.5} Promedio Anual- PM25PA. [en línea]. <http://oab2.ambientebogota.gov.co/es/indicadores?id=1&v=l > 14
MOOVIT INSIGHTS. Datos y estadísticas de uso del transporte público en Bogotá, Colombia. [En línea]. <https://moovitapp.com/insights/es-419/Moovit_Insights_%C3%8Dndice_de_Transporte_P%C3%BAblico_Colombia_Bogota-762> [citado el 13 de septiembre de 2017] 15
Bogotá como vamos. INFORME DE CALIDAD DE VIDA 2016. [En línea]. <http://www.bogotacomovamos.org/documentos/informe-de-calidad-de-vida-de-bogota-en-2016/> [Citado en 1 de noviembre de 2017] 16
SECRETARIA DISTRITAL DE MOVILIDAD. LA Bicicleta En Bogotá. [En línea]. <http://www.simur.gov.co/documents/10180/100374/Plan+Bici/cc9f22a4-4375-4f22-8aaf-c3229d31f3d6> [Citado en 1 de noviembre de 2017]
8
promedio de los viajes en bicicleta es de 7 km, con una duración promedio de 30 minutos.
Debido a lo anterior surge la pregunta. ¿Implementar un sistema de información que administre la operación y la recolección de datos generados por el mismo, optimizaría el funcionamiento de un sistema de préstamo de bicicletas como una alternativa de transporte urbano sostenible en la ciudad de Bogotá?
3 JUSTIFICACIÓN
9
Las razones para la implementación de un sistema de préstamo de bicicletas públicas se vinculan principalmente en metas de reducción de la congestión vehicular, incremento del ciclismo, mejoría de la calidad del aire y ofertar a los residentes una opción de movilidad activa. Las bicicletas públicas tienen dos ventajas clave cuando se comparan con otros proyectos de transporte: los costos y tiempo de implementación son comparativamente más bajos. Es posible planificar e implementar un sistema de bicicletas públicas dentro de los límites de un mandato municipal (por ejemplo, dos a cuatro años). Así, se incrementan los beneficios al público de manera más inmediata que en muchos de los proyectos de transporte.17 En el mundo hay referentes de éxito del uso de la bicicleta como en la ciudad de Copenhague en Dinamarca, según La municipalidad de la ciudad18, en el conteo de la bicicleta 2014, para ese año el 94% de los ciudadanos se sentían satisfechos con Copenhague como ciudad ciclista, lo cual se ve reflejado en que para ese mismo año el 45% de los habitantes de la ciudad utilizan la bicicleta como medio de transporte hacia el trabajo o estudio. Así mismo se redujo el tiempo de viaje en bicicleta en un 7%. También, en Santiago de Chile por ejemplo, según una encuesta realizada por la municipalidad de la ciudad19, desde la implementación del sistema bike Santiago de alquiler de bicicletas en el año 2013, para el año 2016 el 13% de los encuestados declara haber dejado el automóvil para usar la red de bike Santiago, por otra parte, el 92,5% lo califica de una manera positiva. El ahorro en tiempo de desplazamientos es una de las razones más citadas para comenzar a usar bicicleta en Bogotá, de acuerdo con el sondeo sobre la percepción de su uso realizado por la Secretaría de Movilidad. Este dato es importante teniendo en cuenta que, en la ciudad a diario, se realizan más de 600.000 viajes en este medio de transporte. Y más aún cuando en el Día sin Carro del pasado 2 de febrero, el número de viajes en bici se triplicó en comparación con un día normal (un total de 1.796.251).20 Además, en Bogotá el 8% de los ciudadanos usan la bicicleta como su principal medio de transporte, los cuales
17
ITDP. Guía de planeación del sistema de bicicleta pública. [en línea]. Pág. 16. https://3gozaa3xxbpb499ejp30lxc8-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2013/12/Gu%C3%ADa-Bici-P%C3%BAblica-ITDP-Mexico.pdf> [Citado en 31 de marzo de 2018]. 18
MUNICIPALIDAD DE COPENHAGUEN. Conteo de la bicicleta. [en línea]. http://www.cycling-embassy.dk/wp-content/uploads/2015/05/FINAL_OPSLAG_CYKELREGNSKAB_2014_ES.pdf [citado 22 de septiembre de 2017] 19
MUNICIPALIDAD SANTIAGO DE CHILE. Municipio e Intendencia presentan primer estudio de evaluación del Sistema de Bicicletas Públicas. [en línea]. http://www.municipalidaddesantiago.cl/municipio-e-intendencia-presentan-primer-estudio-de-evaluacion-del-sistema-de-bicicletas-publicas/ [citado 22 de septiembre de 2017] 20
SECRETARIA DISTRITAL DE MOVILIDAD. Sondeo revela preferencias de biciusuarios en Bogotá. [En línea]. <http://www.movilidadbogota.gov.co/web/node/2035> [Citado el 09 de noviembre de 2017]
10
registran un 83% de satisfacción con este medio.21. Bogotá cuenta para ello con 17000 cupos distritales, públicos y privados para ciclo parqueaderos22.
Como se ha demostrado, los sistemas de transporte basados en bicicletas como medios de transporte alternativos, han demostrado ser eficientes. Debido a ello se deben tener en cuenta diferentes aspectos como la gestión en operación del sistema en sí mismo y con la integración de tecnologías de IOT se puede simular esta operación para evaluar los resultados de una plataforma tecnológica.
4 MARCO REFERENCIAL
21
RED DE CIUDADES COMO VAMOS. Bogotá como vamos. Encuesta de Percepción Ciudadana 2016. [En línea]. http://www.bogotacomovamos.org/documentos/encuesta-de-percepcion-ciudadana-2016/ [citado 22 de octubre de 2017] 22
ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. La bicicleta en Bogotá. [En línea]. http://www.simur.gov.co/documents/10180/100374/Plan+Bici/cc9f22a4-4375-4f22-8aaf-c3229d31f3d6 [Citado el 22 de octubre de 2017]
11
4.1 MARCO HISTÓRICO
En este capítulo se describe una línea histórica a nivel de tiempo acerca de la bicicleta como medio de transporte en la sociedad y como esta ha contribuido de muchas maneras a mejorar la calidad de vida de las personas con su constate uso.
La evolución de la bicicleta como medio de transporte dio paso a sistemas alternativos de movilidad, y con su uso se crearon sistemas de alquiler de bicicletas para suplir las necesidades de las personas en cuanto a movilizarse y además contribuir al medio ambiente. El sistema de alquiler de bicicletas públicas ha tomado numerosos caminos a través de su desarrollo, con su aparición en 196523, desde proporcionar bicicletas gratuitas a la comunidad para su libre uso hasta avances tecnológicos en los sistemas de seguridad. En cada caso, la esencia de las bicicletas públicas permanece simple: cualquiera puede tomar una bicicleta24.
Hoy, más de 600 ciudades alrededor del mundo tienen sus propios sistemas de bicicletas públicas y cada año se inauguran más. Los sistemas más grandes se encuentran en China, en ciudades como Hangzhou y Shanghái. Cada ciudad ha creado un sistema propio, adaptándolo al contexto local, incluyendo la densidad de la ciudad, la topografía, el clima, infraestructura y cultura. Aunque los ejemplos de otras ciudades pueden servir de guías útiles, no existe un modelo generalizado de un sistema de bicicletas públicas25.
23
ITDP. Guía de planeación del sistema de bicicleta pública. [en línea]. Pág. 19. https://3gozaa3xxbpb499ejp30lxc8-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2013/12/Gu%C3%ADa-Bici-P%C3%BAblica-ITDP-Mexico.pdf> [Citado en 31 de marzo de 2018]. 24
ITDP. Guía de planeación del sistema de bicicleta pública. [en línea]. Pág. 13. https://3gozaa3xxbpb499ejp30lxc8-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2013/12/Gu%C3%ADa-Bici-P%C3%BAblica-ITDP-Mexico.pdf> [Citado en 31 de marzo de 2018]. 25
Ibid., p. 2.
12
Fuente: ITDP. Guía de planeación del sistema de bicicleta pública. [en línea]. Pág. 19. <https://3gozaa3xxbpb499ejp30lxc8-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2013/12/Gu%C3%ADa-Bici-P%C3%BAblica-ITDP-Mexico.pdf> [Citado en 31 de marzo de 2018].
En 1965, el consejero de la ciudad de Ámsterdam, Ludd Schimmelpennink, propuso el primer sistema de bicicleta pública en el mundo como una medida para reducir el tránsito automovilístico en el centro de la ciudad. Él propuso que 20,000 bicicletas se pintaran de blanco y se distribuyeran para que pudieran tomarse y dejarse en cualquier parte del centro de la ciudad, libres de cargo.26 En Madison, Wisconsin y en Portland, Oregon, se han implementado sistemas gratuitos a menor escala. El segundo intento de un sistema de bicicletas públicas sucedió en La Rochelle, Francia (1993), el cual ofrecía el servicio gratuito, pero de manera más regulada, ya que el programa permitía al público utilizar la bicicleta por dos horas. Cambridge, Inglaterra, implementó un sistema similar en 1993. Este tipo de sistemas de renta gratuita de bicicletas, también conocidos como “librerías de bicicletas” ayudaron a reducir el vandalismo y el robo, ya que se pedía a los usuarios mostrar una identificación y dejar un depósito para poder hacer uso de las bicicletas. Sin embargo, estas librerías de bicicletas también requerían que el
26
ITDP. Guía de planeación del sistema de bicicleta pública. [en línea]. Pág. 19. https://3gozaa3xxbpb499ejp30lxc8-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2013/12/Gu%C3%ADa-Bici-P%C3%BAblica-ITDP-Mexico.pdf> [Citado en 31 de marzo de 2018].
FIGURA 1 CRECIMIENTO DEL SISTEMA DE BICICLETAS PÚBLICAS A NIVEL MUNDIAL (ENERO 2000 - JULIO 2013)
13
usuario regresara la bicicleta al mismo lugar en el cual la había tomado, limitando el uso del sistema como opción de transporte de punto a punto.27
Para resolver estos problemas, Copenhague introdujo en 1991 una segunda generación de bicicletas públicas llamadas ByCylken. Para prevenir el robo y vandalismo, se usaron bicicletas hechas a la medida, de uso rudo que se mantenían encadenadas a un estacionamiento tipo rack que operaba con candados de monedas. Aunque tenían mayor seguridad que sus predecesores, estos sistemas aún permanecían vulnerables debido a que sus usuarios no estaban registrados, y por lo tanto no había a quien culpar por los actos vandálicos o por robo. Para la tercera generación se propuso mejorar la seguridad, contabilidad, capacidad de monitoreo y pago. Estos sistemas tenían un método más extenso para registrar a los usuarios, y monitoreaban su uso como parte de un plan operativo completamente tecnológico. El sistema de bicicletas públicas en Rennes, Francia, fue el primero en utilizar la tecnología de tarjeta inteligente en 1998. En 2001, se inauguró el sistema Velo´v de Lyon, que sirvió de base para el sistema Vélib´ en París. Ambos se han convertido en los prototipos de una tercera generación de sistemas. Los atributos principales de esta tercera generación de una red de bicicletas públicas “inteligente” son los avances tecnológicos que han llevado a un mejor manejo a través de dispositivos de identificación y han permitido el monitoreo en tiempo real de la capacidad de las estaciones y de los usuarios de bicicletas. Todos los usuarios necesitan proporcionar una prueba de identidad, ya sea cuando se registren o cuando tomen las bicicletas en el kiosco de la estación.28
4.2 MARCO CONCEPTUAL
Se definen a continuación los conceptos claves para el desarrollo del trabajo de
investigación.
27
Ibid., p 20. 28
Ibid., p 20.
14
Fuente: Los autores.
4.2.1 Sistema de posicionamiento global (GPS)
“El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de radionavegación de los Estados Unidos de América, basado en el espacio, que proporciona servicios fiables de posicionamiento, navegación, y cronometría gratuita e ininterrumpidamente a usuarios civiles en todo el mundo. A todo el que cuente con un receptor del GPS, el sistema le proporcionará su localización y la hora exacta en cualesquiera condiciones atmosféricas, de día o de noche, en cualquier lugar del mundo y sin límite al número de usuarios simultáneos.
El GPS se compone de tres elementos: los satélites en órbita alrededor de la Tierra, las estaciones terrestres de seguimiento y control, y los receptores del GPS propiedad de los usuarios. Desde el espacio, los satélites del GPS transmiten señales que reciben e identifican los receptores del GPS; ellos, a su vez, proporcionan por separado sus coordenadas tridimensionales de latitud, longitud y altitud, así como la hora local precisa”.29
29
GPS.GOV. Sistema de Posicionamiento Global Al Servicio del Mundo. [En línea] <https://www.gps.gov/spanish.php> [Citado en octubre 26 de 2017]
FIGURA 2 RELACIÓN ENTRE CONCEPTOS
15
FIGURA 3 Disposición satelital alrededor de la tierra
Fuente: GPS.GOV. Space Segment. [En Línea] <
https://www.gps.gov/systems/gps/space/> [Citado en marzo 31 de
2018].
Se observa en la figura anterior como se encuentran distribuidos los 24 satélites
garantizando cobertura de por lo menos 4 satélites a un receptor en cualquier
punto de la tierra.
“El segmento de control GPS consiste en una red global de instalaciones
terrestres que rastrean los satélites GPS, controlan sus transmisiones, realizan
análisis y envían comandos y datos a la constelación”30.
En cuanto al segmento de los receptores de los usuarios se puede decir que “la
índole gratuita, interrumpida y fiable del Sistema de Posicionamiento Global (GPS)
ha permitido a los usuarios de todo el mundo desarrollar cientos de aplicaciones
que afectan casi todas las facetas de la vida moderna”, algunas de los usos de
GPS en el mundo son; agricultura, aviación, carreteras y autopistas, cronometría,
medio ambiente, navegación marítima, recreación, seguridad pública y socorro en
caso de rescate, topografía y cartografía, vías férreas.
4.2.2 Internet of Things (IoT)
“Es descrito como un objeto, una cosa (thing) con la capacidad de conectarse a internet y enviar, recibir o comunicar información. En muchas ocasiones estas
30
Ibid
16
funciones pueden ser llevadas a cabo perfectamente por una computadora, sin embargo, no llevamos un ordenador con nosotros encendido todo el tiempo, aun así, actualmente en muchos países la gran mayoría de la población lleva consigo un Smartphone que potencialmente puede cumplir todas las funciones de un ordenador. Comparando el uso de un smartphone con la capacidad del internet de las cosas: supongamos que se quiere saber la hora a la que va a llegar el siguiente autobús. Con un smartphone tendría que conectarse a internet abrir el navegador o la aplicación de los autobuses mirar a qué hora y finalmente mirar a qué hora llega el auto bus. Con el IoT sería tan simple como levantar la mirada y ver en el tablero electrónico la llegada del siguiente autobús. Ahora es cierto que ambos por encima cumplen la misma función, sin embargo, el uso del smartphone requiere otro tipo de esfuerzo. Primero implica que está obligado a tener un smartphone, segundo debe tener instalada la aplicación o un navegador web y tercero tener un paquete de datos, en contraste con el IoT solo tuvo que mirar el tablero electrónico y de inmediato saber la hora de llegada de su autobús”31.
Es así como el IoT muestra otro enfoque para abordar las problemáticas que se
presentan actualmente, la idea del Internet de las Cosas sugiere que en lugar de
tener una pequeña cantidad de dispositivos informáticos muy poderosos en su
vida (computadora portátil, tableta, teléfono, reproductor de música), es posible
que tenga una gran cantidad de dispositivos que son quizás menos poderosos
(paraguas, pulsera, espejo, nevera, zapatos).
4.2.3 Intelligent Transport Systems (ITS)
Los sistemas inteligentes de transporte (ITS) son la aplicación del análisis,
detección, control y las tecnologías de la información, para mejorar la eficacia,
seguridad y movilidad en los sistemas de transporte32.
4.2.4 Simulación
La simulación es ampliamente utilizada para observar comportamientos y realizar
predicciones dentro de sistemas complejos, esto se realiza a través del uso de
modelos.
4.2.4.1 Modelo
“Es una representación de un sistema real (existente o en diseño), por tanto, es
factible representar a un mismo sistema de varias formas, dependiendo del
31
McEWN, Adrian y CASSIMALY, Hakim. Raspberry Pi. Designing The Internet Of Things. 1 Ed. New York: John Wiley, 2014. P 111-122 32
Techtarget. intelligent transportation system (ITS). [en línea]. Disponible en: https://whatis.techtarget.com/definition/intelligent-transportation-system [Citado el 15 de mayo de 2018]
17
objetivo del estudio; en otras palabras, un modelo es solo una de muchas posibles
representaciones del sistema”33.
Dentro de las categorías de los modelos se encuentran los computacionales, ellos
son de interés para el desarrollo de la investigación y se definen como “un modelo
que se representa en su mayoría a través del uso de programas informáticos; es
decir, el uso de ecuaciones matemáticas es parte de una metodología
computacional. El modelo es una secuencia de subrutinas a ejecutar en el
computador, pero puede utilizar relaciones matemáticas y probabilísticas en las
mismas. Así por ejemplo en el caso de un videojuego, un simulador bancario o un
modelo de simulación de una planta de producción”34. Se muestra a continuación
el proceso requerido para realizar la modelación computacional y posterior
simulación
FIGURA 4 Proceso de modelación
Fuente: M. A. Centeno, Germán M., Felipe B. & L. Álvarez.
Introducción a la simulación discreta. 1 Ed. Bogotá: Universidad
Distrital Francisco José de Caldas, 2015. P 30.
33
M. A. Centeno, Germán M., Felipe B. & L. Álvarez. Introducción a la simulación discreta. 1 Ed. Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas, 2015. P 23-24 34
Ibid., p. 25-26.
18
4.2.5 URI
“Un identificador uniforme de recurso (URI) es una secuencia compacta de caracteres que identifican un recurso físico o abstracto. Esta especificación define una sintaxis genérica de URI y un proceso para resolver referencias URI que pueden estar en forma relativa, junto con líneas guía y consideraciones de seguridad para el uso de URIs en el Internet. Un identificador uniforme de recurso provee un medio simple y extensible para la identificación de un recurso”.35
El término Uniform Resource Locator (URL) hace referencia a un subconjunto de las URIs que adicionalmente los identificadores de recursos, provee una forma de localizar el recurso describiendo su mecanismo primario de acceso. Su „Ubicación‟ en la red ”.36
FIGURA 5 Ejemplo partes de una URI
Fuente: BERNARS, Lee. Uniform Resource Identifier (URI): Generic Syntax. 2005. [En Línea] <https://tools.ietf.org/html/rfc3986#page-16> [Citado en octubre 25 de 2017].
4.2.6 Servicios web
“El término "servicios web" designa una tecnología que permite que las aplicaciones se comuniquen en una forma que no depende de la plataforma ni del lenguaje de programación. Un servicio web es una interfaz de software que describe un conjunto de operaciones a las cuales se puede acceder por la red a través de mensajería XML estandarizada. Usa protocolos basados en el lenguaje XML con el objetivo de describir una operación para ejecutar o datos para intercambiar con otro servicio web. Un grupo de servicios web que interactúa de esa forma define la aplicación de un servicio web específico en una arquitectura orientada a servicios (SOA)”37
35
LEE Berners, Uniform Resource Identifier (URI): Generic Syntax. 2005. <http://tools.ietf.org/html/rfc3986> [Citado en octubre 25 de 2017] 36
Ibid., p. 7. 37
IBM. Introducción a SOA y servicios web. [En Línea] <https://www.ibm.com/developerworks/ssa/webservices/newto/service.html> [Citado en abril 01 de 2018].
19
4.2.7 REST
“REST es una arquitectura para el desarrollo de servicios web. REST pretende imitar arquitecturas que usan protocolos HTTP o similares, restringiendo la interface a un set de operaciones estandarizadas bien conocidas. (GET, PUT, POST y DELETE para HTTP). Aquí el foco está en interactuar con recursos con estado, antes que mensajes u operaciones. La arquitectura REST está diseñada para mostrar como el HTTP existente es suficiente para construir un servicio web y mostrar su escalabilidad.
A diferencia de SOAP, REST no es un protocolo. La aplicación de principios REST para servicios web requiere el uso de protocolos como HTML. Cualquier programador o usuario que se sienta cómodo con HTTP debería entender y aplicar fácilmente los principios REST”38.
Las siguientes son algunas de las características de los servicios RESTful.
“Identificación de recursos a través de URI: un servicio web RESTful expone un conjunto de recursos que identifican los objetivos de la interacción con sus clientes. Los recursos se identifican mediante URI, que proporcionan un espacio de direccionamiento global para el descubrimiento de recursos y servicios
Interfaz uniforme: los recursos se manipulan utilizando un conjunto fijo de cuatro operaciones de creación, lectura, actualización y eliminación: PUT, GET, POST y DELETE. PUT crea un nuevo recurso, que luego puede eliminarse utilizando DELETE. GET recupera el estado actual de un recurso en alguna representación. POST transfiere un nuevo estado a un recurso.
Mensajes autodescriptivos: los recursos se desacoplan de su representación para que se pueda acceder a su contenido en una variedad de formatos, como HTML, XML, texto plano, PDF, JPEG, JSON y otros. Los metadatos sobre el recurso están disponibles y se usan, por ejemplo, para controlar el almacenamiento en caché, detectar errores de transmisión, negociar el formato de representación apropiado y realizar autenticación o control de acceso.
Interacciones con estado a través de hipervínculos: cada interacción con un recurso es sin estado; es decir, los mensajes de solicitud son independientes. Las interacciones con estado se basan en el concepto de transferencia explícita de estado. Existen varias técnicas para intercambiar estados, como la reescritura de URI, las cookies y los campos de formularios ocultos. El estado puede integrarse en mensajes de respuesta para señalar estados futuros válidos de la interacción”.
38
KUMAR, Pavan, David. On the Design of Web Services: SOAP vs. REST. 2011. [En Línea] <http://digitalcommons.unf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1139&context=etd> [Citado en Octubre 25 de 2017].
20
4.2.8 Stateless/Stateful Services
Estos dos términos hacen referencia a una forma de crear servicios web, dentro de los stateless services la característica principal es que no existe información almacenada acerca de peticiones pasadas lo que conlleva a un rendimiento mucho mayor en la transaccionalidad. Los stateful web services por otra parte, almacenan información tal como se podría esperar en un carrito de compra.
4.3 MARCO TEÓRICO
A continuación, se muestra la relación entre los distintos conceptos teóricos
asociados al desarrollo del trabajo de investigación.
FIGURA 6 RELACIÓN CONCEPTOS TEÓRICOS
Fuente: Los autores.
4.3.1 Sistemas públicos de transporte
Los sistemas de transporte públicos incluyen una variedad de opciones de
movilidad tales como buses, tranvías, metro, los cuales funcionan bajo unos
horarios predeterminados. Dichos sistemas tienen están implementados
21
usualmente en áreas urbanas soportados por regulación estatal39. Estos sistemas
son implementados para suplir la demanda de movilidad de las personas,
ofreciendo algunas ventajas como evitar que cada persona utilice un vehículo
privado lo cual congestionaría la malla vial en gran medida.
FIGURA 7 SISTEMAS DE TRANSPORTE PÚBLICO
Fuente: Zoe Yacht Istanbul. Public Transportation in Istanbul. [En
Línea] < http://www.bosphorusyacht.com/blog/public-transportation-
guide-for-getting-around-istanbul/> [Citado en mayo15 de 2018].
Tal como se observa en la figura anterior, los sistemas públicos de transporte no
se limitan a entornos terrestres únicamente ya que, también existen en entornos
acuáticos e incluso aéreos.
4.3.2 Bicitaxismo
El bicitaxismo hace parte del transporte informal el cual es definido como un grupo
de vehículos de distinta naturaleza que prestan un servicio de transporte fuera de
los mecanismos establecidos y regulados por la autoridad de tránsito y transporte
en la ciudad40. El fenómeno del bicitaxismo se puede apreciar especialmente en
39
Country Health Rankings & Roadmaps. Public transportation systems. [En línea] <http://www.countyhealthrankings.org/take-action-to-improve-health/what-works-for-health/policies/public-transportation-systems> [Citado en mayo 15 de 2018]. 40
Johana T. M. Olga Lucía M. C. Henry M. U. Referentes del Bicitaxismo en el Orden
22
zonas donde es difícil acceder a los medios de transporte masivos de manera
directa. Actualmente en la ciudad de Bogotá existen iniciativas para su regulación.
Sin embargo, no existe una medida definitiva.
FIGURA 8 BICITAXIS
Fuente: El tiempo. Bicitaxismo, oficio aún sin solución de las
autoridades [En Línea] <
http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-16423467/>
[Citado en mayo 15 de 2018].
4.3.3 Sistema de uso compartido de bicicletas
“La distinción entre los programas de uso compartido de bicicletas y el alquiler de
bicicletas es similar a la que existe entre los programas de uso compartido de
automóviles y el alquiler de automóviles. Las bicicletas compartidas están
destinadas a períodos de uso más cortos y a una mayor cantidad de usuarios
diarios por bicicleta que los alquileres. Además, las tarifas de uso son
generalmente muy bajas o el uso es gratuito. Pero más allá de estas
características básicas, los esquemas de intercambio de bicicletas varían
ampliamente en la naturaleza. Las iniciativas de intercambio de bicicletas se
dividen en dos grandes categorías: sistemas privados y públicos. Los sistemas
Internacional: ¿Un modelo de transporte altamente demandado, un medio de subsistencia, una forma de vida o un foco de desorden y congestión vehicular? [En línea]. Disponible en: http://www.fce.unal.edu.co/publicaciones/images/inv-productos-cid-23.pdf [consultado en: mayo 15 de 2018]
23
privados son aquellos operados por una institución particular (pública o privada),
como una corporación, una universidad o un parque, y están disponibles solo para
los empleados o los clientes de esa institución. Por ejemplo, varias universidades
tienen programas para compartir bicicletas abiertos solo para estudiantes,
profesores y otro personal de la universidad. Del mismo modo, algunos grandes
parques urbanos ponen las bicicletas a disposición de los visitantes para su uso a
corto plazo exclusivamente dentro del territorio del parque. Los sistemas públicos,
por el contrario, son aquellos operados por una autoridad gubernamental
municipal o local (o por una entidad privada en nombre de una autoridad
gubernamental) y, al igual que otras formas de transporte público, están abiertos al
público en general”41.
4.3.4 Sistema público de bicicletas
“Un sistema público de bicicletas es un banco de bicicletas que se pueden recoger
y dejar en numerosos puntos a través de un área urbana. Las bicicletas están
disponibles para el público general para uso a corto plazo, gratis o por una
pequeña tarifa. El concepto ha sido ampliamente aceptado en Europa en la última
década y está generando considerable interés en América del Norte. Experiencias
europeas recientes sugieren que los sistemas públicos de bicicletas pueden actuar
como un abre puertas para aumentar el uso de la bicicleta. No solo se hacen
nuevos viajes en bicicleta con las bicicletas públicas, sino que también se ha
observado que el uso de las bicicletas puede aumentar considerablemente
después de la introducción de un sistema público de bicicletas”42.
4.3.5 Sistema fijo-permanente
“Un sistema fijo de bicicletas públicas es aquel en el que las bicicletas están
bloqueadas en estantes designados cuando no están en servicio. En la mayoría
de los casos, las bicicletas están sujetas al estante a través de un sistema de
acoplamiento especializado. Por lo tanto, los estantes actúan en esencia como
estaciones. La gran mayoría de los sistemas públicos urbanos de bicicletas
cuentan con estaciones fijas”43.
41
GRIS ORANGE CONSULTANT. Bike-sharing guide. 2009. p. 1. [En línea]. Disponible en https://www.fcm.ca/Documents/tools/GMF/Transport_Canada/BikeSharingGuide_EN.pdf [Citado en 31 de marzo de 2018]. 42
Ibid., p. 2. 43
Ibid., p. 3.
24
FIGURA 9 ESTACIÓN SISTEMA DE ALQUILER DE BICICLETAS VELIB
Fuente: Wikipedia. File:Velibvelo1.jpg. 2007. [En Línea]
<https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Velibvelo1.jpg> [Citado en
marzo 31 de 2018].
Se puede sacar una bicicleta de cualquier estación y devolverla a la misma o
cualquier otra estación, siempre que haya una disponible. Algunos sistemas
permiten a los usuarios bloquear temporalmente bicicletas en otras ubicaciones
usando un candado de cable incorporado, en la mayoría de los casos, solo la
primera media hora de uso es gratuita y luego se aplican cargos por uso, lo que
anima a los usuarios a devolver las bicicletas a una estación.
Los sistemas fijos requieren un monitoreo constante para garantizar que las
bicicletas se encuentren disponibles para recoger y las vacantes disponibles para
la devolución de la bicicleta. Las estaciones pueden estar conectadas a un
sistema de control computarizado, lo que permite el equilibrio de las bicicletas en
cada estación, el cual debe ser monitoreado electrónicamente, el sistema de
control despacha vehículos de redistribución motorizados para reequilibrar
bicicletas entre las estaciones que se están vaciando y las que se están llenando.
La mayoría de los sistemas de bicicletas fijas tienen significativamente más
muelles de amarre en las estaciones que bicicletas”44.
44
Ibid., p. 21.
25
FIGURA 10 Vehículo reacomodación de bicicletas Velib
Fuente: Sidney Daily Photo. SDP on tour .... Vélib. 2011. [En
Línea] <http://sydneynearlydailyphot.blogspot.com.co/2011/08/sdp-
on-tour-velib.html> [Citado en marzo 31 de 2018].
26
5 ALCANCE Y LIMITACIONES
El proyecto abarca la implementación de sistema de información para controlar la operación dentro un sistema alternativo de movilidad que permita la gestión y localización de bicicletas en un entorno simulado de tráfico. Los datos suministrados son recolectados a través de dispositivos embebidos, lo que permite al modelo simulado recibir datos reales e interactuar en consecuencia de estos.
En consecuencia, las investigaciones realizadas para su desarrollo están encaminadas en temáticas afines como; modelos de transporte con el uso de la bicicleta, recolección de información a través de dispositivos embebidos, formas de comunicación de datos reales en un entorno simulado, bases de datos NOSQL para la gestión de gran cantidad de información.
La ciudad de Bogotá tiene una extensión de 1.732 km² y una población aproximada de 7.862.277 personas45, por lo cual el despliegue de dispositivos embebidos es en extremo costoso, siendo así un limitante. Esta es la razón por la cual la investigación es llevada a cabo en un entorno simulado. Sin embargo, los datos son recolectados a través de dispositivos embebidos reales.
45
DANE, Censo (2005)
27
6 TIPO DE INVESTIGACIÓN
Este trabajo de grado sigue el método científico concretamente el método
hipotético-deductivo, usando la hipótesis planteada en el problema
6.1 MÉTODO CIENTÍFICO
6.1.1 Planteamiento del problema
En capítulos anteriores se hizo una descripción de la problemática sobre la cual se quiere trabajar con este proyecto de grado, en la cual se evidenciaron algunos problemas como viaje excesivamente largos, tiempos de espera para el transporte público, entre otros.
6.1.2 Formulación de la hipótesis
Se enuncio la hipótesis en la cual se plantea si implementar un sistema de información que administre la operación y la recolección de datos generados por el mismo, optimizaría el funcionamiento de un sistema de préstamo de bicicletas como una alternativa de transporte urbano sostenible en la ciudad de Bogotá.
6.1.3 Levantamiento de información
Se recopiló información pertinente tanto a las temáticas del problema como a las tecnologías que usarán para la implementación de una solución.
6.1.4 Análisis e interpretación de datos
Mediante los datos obtenidos se realizó un análisis de los casos de éxito que utilizaron como referentes para la implementación.
6.1.5 Comprobación de la hipótesis
A partir del análisis previo de los datos recopilados por la investigación se procedió a validar o rechazar la hipótesis previamente mencionada.
6.1.6 Difusión de resultados
Para sustentar la validez de la realización del proyecto se presentó un paper formal con los resultados de este.
28
7 INSTALACIONES Y EQUIPO REQUERIDO
TABLA 1 EQUIPO FÍSICO Y RECURSOS REQUERIDOS
EQUIPO REQUERIMIENTO DETALLE
Dispositivos embebidos Soporte SO o MV. Procesador de datos
Procesador de datos.
Equipos Portatiles Procesador Intel CORE i7- 4500 2.40 GHz, 8GB
RAM
Entorno de desarrollo multilenguaje
Fuente: Los autores
Entorno de desarrollo para aplicación móvil simulada: Ionic
Entorno de desarrollo para simulación de tráfico: Aimsun
Entorno de desarrollo para aplicación web: Angular
Motor de base de datos y servidor: Firestore
Versión SO dispositivos embebidos: Raspbian
Gestor de documentos en línea: Github
Repositorio de código: Github.
Editor de documentos: Microsoft office Word 2016.
29
8 PRESUPUESTO
RECURSOS DISPONIBLES
HUMANOS
Carol Estefanny Masmela Escamilla
Jose David Álvarez Severiche
Sergio Orlando García Pérez
TECNOLÓGICOS
3 computadores portátiles.
Internet
Raspberry pi 3
ECONÓMICOS
TABLA 2 RECURSOS HUMANOS
Concepto Tiempo(Horas) Costo/hora Subtotal
Investigación 730 $ 20.000,00 $ 1.400.000,00
Documentación 250 $ 10.000,00 $ 600.000,00
Desarrollo 180 $ 15.000,00 $ 1.500.000,00
Diseño 100 $ 25.000,00 $ 500.000,00
Total 2920 $ 4.000.000,00
Fuente: Los autores
TABLA 3 RECURSOS TECNOLÓGICOS
Concepto Cantidad Tiempo (mes) Costo mes Subtotal
Portátil 3 6 $ 135.000,00 $ 2.430.000,00
Raspberry pi 1 $ 310.000,00 $ 310.000,00
LED 20 $ 250,00 $ 5.000,00
Protoboard 1 $ 10.000,00 $ 10.000,00
Dip switch 2 $ 1.000,00 $ 2.000,00
Total 27 $ 2.757.000,00
Fuente: Los autores
30
TABLA 4 SERVICIOS
Concepto Tiempo(Mes) Costo(mes) Subtotal
Internet 6 $ 53.000,00 $ 318.000,00
Energía 6 $ 90.000,00 $ 540.000,00
Total $ 858.000,00
Fuente: Los autores.
31
9 ESTADO DEL ARTE
El presente capitulo tiene como objetivo la revisión de los últimos avances en
materia de las temáticas pertinentes al desarrollo del trabajo de investigación, la
bibliografía que será revisada expone de manera coherente los diversos sistemas
que hay en mundo de una manera resumida, así mismo se expondrán
dependiendo de su impacto y relevancia en cada uno de los países donde se
encuentran.
El tema principal con el cual se identifica la propuesta es con los ITS. Es
importante destacar que los ITS es un tema bastante extenso y complejo, por esta
razón únicamente se abordarán temáticas relevantes a sistemas de préstamos de
bicicletas soportados en múltiples tecnologías. En este capítulo serán analizadas
aquellas que forman parte del objeto de estudio, esto con el fin de enmarcar de
forma adecuada el problema de investigación.
Dentro de la bibliografía que se ha recogido se han abordado 2 temáticas
fundamentales:
Sistemas de préstamos de bicicletas en el mundo
Análisis plataformas tecnológicas
9.1 SISTEMAS DE PRÉSTAMO DE BICICLETAS EN EL MUNDO
Debido al gran impacto de los sistemas de préstamo de bicicleta han tenido en el
mundo, especialmente en los últimos años se han implementado alrededor del
mundo una serie de sistemas con el fin de mejorar la oferta de movilidad en sus
respectivas regiones, contribuyendo también a temas medioambientales.
A continuación, en la tabla 3 se relacionan algunos de los lugares más relevantes
con sistema públicos de préstamos de bicicletas implementados y en operación:
32
TABLA 5 SISTEMAS DE PRESTAMO DE BICICLETAS EN EL MUNDO
CONTINENT LOCATION CONTINENT LOCATION
Europe
Denmark
South America
Argentina
Belgium Brazil
France Chile
Germany Colombia
Ireland Ecuador
Italy Uruguay
Netherlands
Asia
China
Norway Hong Kong
Spain India
Switzerland Japan
England Iran
North America
Canada Indonesia
Mexico Israel
United States Australia Australia
Fuente: Los autores.
En la siguiente figura se puede observar los diferentes sistemas de préstamo de
bicicletas públicas que existen en el mundo, el mapa muestra servicios
automatizados, avanzados automatizados y mixtos de uso compartido de
bicicletas para uso público que ofrecen transporte de un punto A a un punto B.
Dentro del mapa se muestran diferentes iconos, los cuales indican:
Bicicleta verde: sistema en funcionamiento.
Signo de interrogación azul: sistema en la planificación o construcción.
Precaución roja: el sistema ya no está en funcionamiento.
FIGURA 11 THE BIKE-SHARING WORLD MAP
33
Fuente: DEMAIO. P. The Bike-sharing World Map. [en línea]. Disponible en <
www.bikesharingmap.com> [Citado el 15 de mayo de 2018]
9.2 ANÁLISIS PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS
9.2.1 OFO: China – Beijing.
Fundada en 2014, ofo es la primera y más destacada plataforma para compartir bicicletas "sin anclaje" del mundo, operada a través de una aplicación móvil en línea. ofo se creó para compartir y pretende desbloquear todos los rincones del mundo haciendo que las bicicletas sean accesibles para todos. Hasta la fecha, ofo ha conectado a los viajeros en más de 170 ciudades en 9 países con más de 10 millones de bicicletas, generando más de 25 millones de transacciones diarias. En total, su plataforma ha proporcionado a más de 200 millones de usuarios globales 4 mil millones de viajes eficientes, convenientes y ecológicas. Ofo cuenta con un sistema móvil para registrarse, se descarga la aplicación desde App Store o Google Play y se registra ingresando un número de teléfono móvil, luego se recibe un código de verificación por SMS, y se debe ingresar en la aplicación, cuando se haya ingresado el código, se piden los datos de la tarjeta de crédito / débito. Por otra parte, Ofo cuesta 50 peniques (aproximadamente 2,000 pesos colombianos) por 30 minutos con un límite de 5 libras (aproximadamente 20,000 pesos colombianos). Para encontrar una bicicleta se puede consultar en la aplicación, estas se encuentran alrededor de la ciudad en sitios como el centro de la ciudad y la estación. Ofo cuenta con un seguro electrónico que cuenta con GPS y Bluetooth, para desbloquear una bicicleta se requiere de Bluetooth para escanear el código QR y esta se desbloqueará automáticamente. El viaje se completará automáticamente en la aplicación cuando bloquee la bicicleta. Para el estacionamiento de la bicicleta Ofo delimitada unas áreas designadas dentro del mapa. La aplicación también cuenta con funcionalidades como tiempo de recorrido, calorías quemadas durante el viaje y el carbono reducido en el viaje, al final del recorrido muestra el costo del viaje.46
9.2.2 Velib’: Paris:
La referencia más conocida en materia de bicicletas públicas es Vélib‟, inaugurado en la ciudad de París el 15 de julio de 2007. Se trata del dispositivo más extenso de la ciudad, con 1.800 estaciones que están separadas cada 300 metros y más de 20.600 bicicletas. Cada año París recibe delegaciones provenientes de todas partes del mundo, venidos con el propósito de estudiar el funcionamiento de este servicio. Vélib‟ ya logró expandirse hacia algunas zonas periféricas de la ciudad
46
Ofo. FAQ. [En línea]. <http://www.ofo.so/faq.html> [Citado el 09 de noviembre de 2017]
34
(Plaine Commune, Creteil, Cergy Pontoise) y a la fecha cuenta con más de 74 millones de trayectos efectuados. Según encuestas realizadas en 2009, existe un 96% de satisfacción con el servicio, 46% de los usuarios dice utilizar menos frecuentemente el automóvil, y 18% afirma que gracias a Vélib‟ ha realizado trayectos que nunca había efectuado.47
Para utilizar Velib se debe registrar en la página, allí se debe colocar un correo y escoger un código, este código es necesario a la hora de alquilar una bicicleta. Este sistema cuenta con una serie de estaciones base que permiten:
Alquilar una bicicleta
Suscribir a un abono de corta duración con una tarjeta de crédito (1 ó 7 días)
Consultar el manual del usuario y la información sobre el servicio
Consultar un plan de estaciones vecinas
Cargar su cuenta abono anual con una tarjeta de crédito o una tarjeta Monéo (Sistema de monedero electrónico)
Informarse sobre la disponibilidad de lugar y de bicicletas en las estaciones vecinas
Obtener un bonus cuando la estación está llena y que algunos puntos de anclaje no están disponibles
Comprobar que no tiene bicicleta en curso de alquiler
Declarar un problema llamando el servicio al cliente Allo Vélib' desde la base
También cada estación Vélib‟ es equipada con puntos de anclaje, hasta 70, según el entorno y la frecuentación de la estación. Los puntos de anclaje se componen de un sistema de bloqueo, de un diodo luminoso y de un lector de tarjeta. El diodo luminoso indica en función de su color si la bicicleta está disponible o no. Gracias a la tarjeta Vélib‟ y al passe Navigo, se puede remover una bicicleta directamente del punto de anclaje. Además, Velib‟ cuenta con estaciones V+, es decir, que, si se alquila un Vélib' y se devuélvele en una de estas estaciones al fin de su trayecto, 15 minutos de “Bonus V+” serán ofrecidos, solamente si la estación de departo no es ella misma una estación “Bonus V+”. Así, si su trayecto duro 40 minutos, los 10 minutos adicionales no le serán facturados.
Se puede obtener un Velib en una estación y dejarla en otra, Vélib' es un sistema de alquiler público en libre servicio fácil de utilizar, disponible 24 horas al día y todos los días de la semana. Para retirar una bicicleta se inicia sesión en el terminal, luego se accede al menú y se elige una bicicleta entre los propuestos en la pantalla y para devolver la bicicleta una vez finalizado el trayecto sólo es
47
TIRONI. Martín. Construyendo infraestructuras para la movilidad: el caso del sistema de bicicletas en libre servicio de París. Escuela de Minas de Paris. [En línea], marzo de 2011 [Citado 09 de noviembre de 2017]. Disponible en http://www.raco.cat/index.php/Athenea/article/view/244664
35
necesario aproximar la bicicleta hasta el punto de anclaje disponible. Para facilitar a los usuarios que puedan verificar que su bicicleta quede bien fijada en el punto de anclaje, el sistema emitirá una señal sonora una vez realizado el anclaje de la bici, que nos indicará que se ha devuelto correctamente.48
9.2.3 BIKESANTIAGO: Chile – Santiago de Chile:
Bikesantiago es el Sistema Intercomunal de Bicicletas Públicas de la capital de Chile. Con el respaldo de banco Itaú y la más moderna tecnología mundial, entrega un servicio 100% automatizado, complementario al transporte público, asimismo, el moderno sistema considera estaciones sustentables que se cargan a través de paneles solares. Son una alternativa eficiente, económica y segura que mejora la calidad de vida de miles de personas y contribuye decididamente al desarrollo sostenible.
Para utilizar Bikesantiago se debe inscribir ingresando datos personales en www.bikesantiago.cl o en los centros de atención. Luego se recibe en la casa una tarjeta B-card (Tarjeta de sistema). Mediante la B-card se libera la bicicleta en cualquier estación. Mediante la aplicación se puede planificar viajes, encontrar la estación cercana a tu lugar origen y destino, conocer la disponibilidad de bicicletas por estación y se puede devolver la bicicleta en cualquier estación, la aplicación asimismo cuenta con historial de viajes con fecha y ruta recorrida y en ella también se puede seleccionar estaciones favoritas.49
9.2.4 ENCLICLA: Colombia – Medellín:
Un SBP (Sistema de Bicicletas Públicas) funciona como un medio de transporte para el desplazamiento de los ciudadanos mediante bicicletas de uso compartido. Estas bicicletas están diseñadas para ser usadas como medio de transporte público y hacen posible recoger una bicicleta en una estación del Sistema y devolverla en la misma estación o en otra estación. Los SBP se han implementado con éxito en diferentes ciudades del mundo, generando soluciones en materia de movilidad y mejorando la calidad de vida de los ciudadanos. El SBP EnCicla promueve la movilidad sostenible en el Área Metropolitana del Valle de Aburrá. Se presenta como un medio de transporte de viaje único y viaje complementario al Sistema Integrado de Transporte del Valle de Aburrá –SITVA-, a su vez promueve un proceso de sensibilización y apropiación de la bicicleta como medio de transporte.
Para utilizar en cicla se debe diligenciar un formulario físico y también se necesita foto, cédula por ambos lados, tarjeta cívica personalizada y la cuenta servicios
48
VELIB‟. Velib‟. [En línea]. <http://es.velib.paris.fr/> [Citado en 09 de noviembre de 2017] 49
BIKESANTIAGO. Qué es. [En línea] <http://www.bikesantiago.cl/> [Citado en 09 de noviembre de 2017]
36
públicos donde se vea la dirección de residencia. Luego de la inscripción se recibe un correo electrónico indicando donde activar tu tarjeta cívica personalizada. En encicla hay dos clases de estaciones, una estación manual, en este tipo de estaciones habrá un anfitrión esperando, se debe mostrar el carné para prestar la bicicleta y una estación automática donde en este tipo de estaciones se debe desbloquear una bicicleta haciendo uso del tótem electrónico. 50
Luego de haber investigado acerca de algunos de los sistemas de préstamo de bicicletas más relevantes ya sea por su tamaño, impacto o cercanía al contexto local sobre el cual se está trabajando, se procede a continuación a realizar un análisis comparativo de características tecnológicas de estas plataformas.
TABLA 6 COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS, SISTEMAS DE PRÉSTAMO DE BICICLETAS
APP Característica
OFO1 VELIB’2 BIKE
SANTIAGO3 ENCICLA4
Aplicación móvil X X X X
Verificación de identificación sms X
Pago tarjeta X X X
Ubicación de bicicletas dentro del mapa de la aplicación
X X X
Seguro electrónico X
GPS X X X
Bluetooth X
Código QR X
Tarjeta propia de la aplicación X X
Lector de tarjeta X X X
Estaciones con energía solar X
Estaciones físicas X X X
Estaciones móviles X X X
50
ENCICLA. ¿Qué es encicla? [En línea]. <http://www.encicla.gov.co/acerca/> [Citado en 09 de noviembre de 2017]
37
Estación manual X
Estación automática X X X
Fuente: Los autores.
10 PROPUESTA DE SOLUCIÓN
10.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA
El concepto general del sistema es un prototipo de alquiler de bicicletas en un
entorno simulado, permitiendo al usuario la gestión de estas y localización de los
parqueaderos mediante la interacción con una plataforma tecnológica.
En esta plataforma, el usuario final podrá diligenciar un formulario que le permitirá
completar el proceso de registro para poder acceder a los servicios que esta
ofrece. Con estos servicios conseguirá retirar bicicletas de un parqueadero
cercano a su posición actual y devolverlas en el mismo sitio u otros parqueaderos
del sistema, allí también podrá visualizar el recorrido que realizó y el tiempo que le
tomó hacerlo, así como el tiempo que lleva de viaje en caso de no haber devuelto
la bicicleta.
38
Componente servidor de aplicaciones
Componente base de datos
Componente de comunicación
Componente de hardware
Usuario
Componente de simulación
Con la información recolectada por el sistema, el usuario administrador puede
realizar una observación y análisis de aquellos datos dentro de los cuales se
encuentran los parqueaderos más utilizados tanto para el inicio como la
finalización de los viajes, lo que refleja el comportamiento en términos de
movilidad de la población. Puede también tomar decisiones como la eliminación o
adición de parqueaderos con el fin de solventar las necesidades de los usuarios
finales, así como también ampliar o disminuir la capacidad de los espacios de
parqueo dependiendo la densidad poblacional que se encuentre en la zona
aledaña a la ubicación del parqueadero.
Fuente: Los autores
Aunque en la imagen anterior se puede observar una descripción de la propuesta
del sistema, aún se encuentra a muy alto nivel, por lo que en los siguientes
numerales se procede a realizar una descripción más detallada de cada uno de los
componentes de este.
10.2 ACTORES DEL SISTEMA
Cliente
Administrador
FIGURA 12 DIAGRAMA GENERAL DEL SISTEMA
39
Los usuarios del sistema pueden ser de dos tipos, los usuarios tipo clientes hacen
referencia a todas las personas que van a hacer uso del sistema para alquilar y
devolver bicicletas. Mientras que los usuarios de tipo administrador son aquellos
que van a realizar funciones de soporte y control para el correcto funcionamiento
del sistema.
10.3 DISEÑO DEL SISTEMA
Como se muestra en la figura 10, el sistema está conformado por componentes
los cuales están interrelacionados de tal manera que posterior a una
implementación permita satisfacer los requerimientos del sistema.
El sistema está definido por varios componentes que interactúan constantemente
entre ellos para atender los requerimientos que serán expuestos en el numeral
10.5. El primer componente está relacionado al hardware que permite realizar la
recolección de datos del mundo físico a través de una interacción con el
componente de usuarios, para posteriormente enviar al componente de servidor
de aplicaciones que sirve como puente de comunicación entre el hardware y el
componente de base de datos que se encuentra alojada en la nube y almacena
los datos recolectados para compartirlos con los demás componentes. El siguiente
componente es un entorno simulado que permite observar y analizar el
comportamiento del componente de usuarios sin la necesidad de una
implementación física. Asimismo, existe el componente de comunicación con el
usuario que otorga al mismo la posibilidad de visualizar el comportamiento del
modelo simulado en tiempo real, considerando los permisos del usuario.
10.4 COMPONENTES DEL SISTEMA
40
FIGURA 13 DIAGRAMA DE COMPONENTES DEL SISTEMA
Fuente: Los autores
10.4.1 Componente de Hardware (IOT)
El componente de hardware es el encargado de tener una interacción directa con
el usuario, donde este usuario realiza la acción que representa el préstamo o la
devolución de bicicletas del sistema para posteriormente enviar los datos
recolectados al servidor.
41
FIGURA 14 FUNCIONAMIENTO DISPOSITIVO EMBEBIDO
Fuente: Los autores
El funcionamiento de este componente será simular las estaciones del sistema por
lo cual se conectará a una serie de switches que representarán las diversas
estaciones del sistema, y cada una de estas posiciones dentro de los mismos
representará un espacio vacío o una bicicleta, lo cual se verá representado por
bombillos LED en la salida de cada posición del switch.
10.4.2 Componente Servidor de Aplicaciones
Este componente es el encargado de facilitar la comunicación entre el
componente de hardware y el componente de base de datos, donde toma los
datos producidos por el hardware para almacenarlos en la respectiva base de
datos.
10.4.3 Componente Base de Datos (Cloud)
En este componente se almacena toda la información producida por el sistema en
conjunto, es de resaltar que se encuentra alojado en la nube, lo que permite
ofrecer mayores niveles de flexibilidad y escalabilidad.
10.4.4 Componente Simulación
Es el encargado de representar la movilidad en la ciudad de Bogotá teniendo
como base la información que consigue a través del servidor para mostrar
gráficamente los recorridos de los usuarios.
Debido a que en la ciudad de Bogotá aún no existe un sistema de préstamos en el
cual se pueda implementar el sistema propuesto, se hizo necesario usar otro
enfoque. Como se especificó en los objetivos para probar el funcionamiento de la
42
plataforma tecnológica se usó entonos simulados, con los cuales se evidencia el
cumplimiento de los objetivos de este.
10.4.5 Componente de Comunicación
En este componente es donde los usuarios tanto cliente como administrador son
capaces de visualizar diferentes datos del recorrido de las bicicletas, donde el
cliente tiene acceso únicamente a los datos de sus propios recorridos, mientras
que el usuario administrador puede consultar todos los viajes realizados.
10.5 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES
R-1. Registrar usuario
R-2. Iniciar sesión
R-3. Consultar estadística
R-4. Prestar bicicleta
R-5. Devolver bicicleta
R-6. Localizar bicicleta
R-7. Mostrar estación
R-8. Simular recorridos
Luego de un análisis de los requerimientos mencionados, se realiza la
representación de los requisitos solicitados de una forma más enfocada al usuario.
Por lo tanto, se adopta el modelo de casos de uso.
10.6 DIAGRAMA DE CASOS DE USO
FIGURA 11 Diagrama de casos de uso de la solución propuesta
43
Fuente: Los autores
10.7 MODELO DE DATOS
A diferencia de las bases de datos SQL en las cuales no se debe tener
información duplicada, las bases de datos NOSQL omiten este concepto y
admiten información duplicada con el propósito de hacer las búsquedas más
rápidas y eficientes, teniendo en cuenta esta información se pensó en el modelo
de datos mostrado en la figura 12.
FIGURA 12 Modelo de dato no relación para la solución propuesta
Usuarios{ nombre:String, apellido:String, email:string, contraseña:String, cedula:Number, fNAcimiento:Date,
Viajes:{ hPrestamo:date,
hDevolucion:date, idBicicleta: String,
estacionPrestamo:String, estacionDevolucion:String
}
Bicicletas{ idBicicleta:String, prestada:Boolean,
Viajes:{ hPrestamo:date,
hDevolucion:date, estacionPrestamo:String, estacionDevolucion:String
}
Parqueaderos{ bicicletas: String[], Lat:String, lng:String, nombre:String
}
44
Fuente: Los autores
10.8 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES
TABLA 7 REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES
REQUERIMIENTO DESCRIPCIÓN
Escalabilidad
La aplicación debe tener una arquitectura que le permita adaptarse a la creciente cantidad de usuarios sin tener que hacer cambios considerables en su codificación
Usabilidad Los usuarios deben cometer menos de un 20% de errores en las transacciones que efectúen sobre el sistema
Interoperabilidad La aplicación debe poder ejecutarse en sistemas operativos Android, Windows phone y IOS
Seguridad Los datos colectados a través de la aplicación deben tener un tratamiento tendiente a la protección de los mismos.
Fuente: Lo autores
10.9 DICCIONARIO DE DATOS
La definición de cada uno de los datos se puede encontrar en el anexo A.
45
11 ARQUITECTURA DEL SISTEMA
Para definir la arquitectura del sistema y cumplir con los parámetros de diseño de
este, se dividió el sistema en módulos los cuales son: módulo de integración,
módulo de IoT y modulo cliente. Sin embargo, debido a la complejidad de este
trabajo de grado se hace necesario la implemente un componente adicional, el
cual es representado como módulo de simulación.
Fuente: Los autores.
Al dividir la arquitectura, se busca asegurar que cada módulo cumpla una función
específica, aun así, para el correcto funcionamiento del sistema es necesario que
los componentes tengan algún parámetro en común, que en este caso son las
tablas parqueaderos y bicicletas del sistema. Asimismo, para lograr la unificación
optima entre los distintos módulos, fue necesaria la creación de un módulo de
integración, el cual es el encargado de permitir la comunicación entre el módulo de
IoT y el módulo de base de datos.
Para cumplir estos requerimientos, fue necesaria la implementación de una
arquitectura REST que me permita la comunicación entre un servidor de
aplicaciones y un módulo en concreto a través del protocolo HTTP.
FIGURA 15 ARQUITECTURA DEL SISTEMA
46
11.1 ARQUITECTURA REST
La construcción de la arquitectura REST se ha desarrollado teniendo en cuenta los
cuatro niveles de madurez propuestos por Leonard Richardson51 de la siguiente
forma.
11.1.1 Nivel 0 Protocolos
En esta etapa se define la utilización de un modelo cliente servidor al cual se
puede acceder mediante una URI desde cualquier sitio, para lograr lo anterior se
define el protocolo de comunicación que se va a utilizar, así como el formato a
usar para el envío y recepción de información.
FIGURA 16 NIVEL 0 CLIENTE-SERVIDOR
Fuente: Los autores
Como se observa en la figura anterior se ha definido como protocolo de
comunicación HTTP para garantizar una compatibilidad e interoperabilidad con
demás sistemas debido a que es el protocolo de intercambio de información por
excelencia de la web. por otra parte, la información es empaquetada en formato
JSON por su amplia flexibilidad y difusión.
11.1.2 Nivel 1 Recursos
Acá se realiza la definición de las partes importantes del sistema que serán
conocidas en adelante como recursos.
51
Martin Fowler. Richardson Maturity Model steps toward the glory of REST. [En línea] <https://martinfowler.com/articles/richardsonMaturityModel.html/> [Citado en 29 de abril de 2018]
47
FIGURA 17 RECURSOS DEL SISTEMA
Fuente: los autores
Se puede apreciar que el sistema está compuesto por cuatro recursos
fundamentales los cuales son usuarios, bicicletas, viajes y parqueaderos. Donde
cada uno de ellos cuenta con las operaciones básicas que son GET, POST, PUT y
DELETE. Lo anterior permite una descentralización de las peticiones se realizarán
de forma individual a cada uno de ellos y no a un servicio general.
11.1.3 Nivel 2 Verbos HTTP
A continuación, se definen las distintas rutas de acceso a cada uno de los
recursos, como se puede apreciar en la imagen que aparece a continuación, se
utilizan los nombres de los recursos para incluirlos en las rutas de acceso a ellos
para hacerlo más semántico y fácil de identificar para los usuarios.
FIGURA 18 RUTAS DE ACCESO A LOS RECURSOS
Fuente: Los autores.
48
11.1.4 Nivel 3 HATEOAS (Hypermedia as the Engine of Application State)
Los diferentes recursos no se encuentran aislados unos de los otros, por lo que a
través de la invocación de los diferentes métodos o acciones se puede realizar un
flujo por las diferentes partes del sistema.
FIGURA 19 HATEOAS
Fuente: Los autores
Por medios de los métodos GET se realiza comúnmente la obtención de los
diferentes elementos. Con el método POST por otra parte, se crean nuevos
objetos, el método PUT tiene la función de actualizar valores de elementos ya
existentes, con DELETE se puede realizar la eliminación de elementos. Las
funciones descritas de los métodos mencionados son las más comunes y
ampliamente utilizadas. Sin embargo, no es la única forma de utilizarlos.
En la figura anterior se observa como desde los usuarios por medio de un método
GET se tiene acceso al método DELETE y POST de los parqueaderos, lo anterior
representa la interacción que puede tener el usuario tipo administrador con la
eliminación y creación de parqueaderos respectivamente.
49
También se evidencia claramente la relación fundamental de todo el sistema la
cual está definida entre el usuario y la posibilidad que tiene de realizar viajes y
consultar la información de estos. También se debe tener en cuenta que el rol
administrador tiene privilegios de realizar consultas tanto por usuario como por
bicicleta o parqueadero.
50
12 ELECCIÓN DE TECNOLOGÍAS
Con la propuesta y el diseño definidos, se realiza la enunciación de las
herramientas, frameworks y demás tecnologías que se utilizarán en la etapa de
implementación y pruebas. Es así, que se justifican las elecciones en términos de
lenguaje de programación, motor de base de datos y servidor de aplicaciones.
12.1 ELECCIÓN DE HARDWARE
Para realizar la implementación del entorno simulado, se tomó en consideración
que los datos que se ingresan al software deben ser enteramente reales, por lo
cual, el utilizar un sistema embebido que abstraiga y recolecte dichos datos es
parte esencial del desarrollo del sistema. Para ello, se utilizó una Raspberry pi 3
para comunicar y enviar los datos obtenidos al servidor en la nube y que se
almacenen en el motor de base de datos.
FIGURA 20 RASPBERY PI 3
Fuente: Los autores
12.2 ELECCIÓN DE SOFTWARE
En este ítem presenta los motivos de la toma de decisiones en términos del
software utilizado para el desarrollo de los componentes que necesitaron
codificación.
51
12.2.1 Framework Web
En la elección de Frameworks para el Frontend se tuvieron en cuenta varias
tecnologías, como lo son REACT, VUE y ANGULAR, de estas se escogió Angular
por los motivos que se expondrán a continuación.
FIGURA 21 COMPARACIÓN DE RENDIMIENTO, TIEMPO DE RESPUESTA EN MILISEGUNDOS
Fuente: SHAE. J. A Real-World Comparison of Front-End
Frameworks with Benchmarks (2018 update). [En línea].
<https://medium.freecodecamp.org/a-real-world-comparison-of-front-
end-frameworks-with-benchmarks-2018-update-e5760fb4a962>.
[Citado el 28 de 2018]
Como se observa en la figura anterior, el framework Angular implementado en una
aplicación del mundo real, tiende a tener un mejor rendimiento que sus
competidores REACT Y VUE debido a que el tiempo de respuesta d peticiones
medido en milisegundos es menor que los otros frameworks.
52
FIGURA 22 LINEAS DE CÓDIGO NECESARIAS PARA HACER UNA APLICACIÓN
Fuente: SHAE. J. A Real-World Comparison of Front-End
Frameworks with Benchmarks (2018 update). [En línea].
<https://medium.freecodecamp.org/a-real-world-comparison-of-front-
end-frameworks-with-benchmarks-2018-update-e5760fb4a962>.
[Citado el 28 de 2018]
En cuanto a líneas de código necesarias para desarrollar una aplicación se puede
observar que la librería de REACT tiene una leve ventaja sobre Angular, sin
embargo, al no ser una diferencia demasiado significativa este factor no fue
determinante en la escogencia del framework para el frontend.
12.2.2 Framework Móvil
El módulo de cliente propuesto en la arquitectura requiere la creación de una
aplicación para dispositivos móviles, con ese requerimiento en mente se decidió
usar el framework Ionic que junto a su integración con el plugin Cordova permite la
creación de aplicaciones para dispositivos convergentes usando tecnologías Web
y además gracias a su similitud con angular se vuelve el framework ideal para
usar.
53
12.2.3 Entorno Simulado
Con el objetivo de cumplir con el componente de simulación es necesaria una
herramienta que permita de manera simple crear entornos simulados de tráfico
similares a ambientes físicos, que además no requiera gran experticia en el uso de
la herramienta y que maneje una entrada de datos compatible con medios
externos. El software de simulación de tráfico Aimsun permite realizar
simulaciones de tráfico a escala macro, meso y micro, además de permitir la
asignación dinámica de los elementos que hacen parte de la simulación por medio
de scripting de Python, característica que se encuentra especificada en el numeral
4.2.6.2 del marco teórico.
12.2.4 Lenguajes de programación
Para la elección del lenguaje de programación se consideraron aspectos que
permitieran la sencillez en cuanto a manejo de las tecnologías y que suplieran las
necesidades de la plataforma, además que se acoplen con los demás
componentes del sistema. Una de estas necesidades es la de permitir el ingreso y
obtención de datos del simulador de tráfico y de la Raspberry pi 3. Es así que
Python cumple con las características mencionadas debido a la existencia de
librerías para este lenguaje de programación en específico que permiten la
interacción con el simulador de tráfico, además de ser el lenguaje de
programación del dispositivo embebido elegido para el desarrollo del proyecto.
El framework de Angular maneja de manera nativa Javascript y Typescript por lo
que al haber elegido el framework mencionado, de manera implícita también se
hizo la elección de estos lenguajes de programación enfocados en el frontend.
12.2.5 Motor de base de datos
El motor de base de datos debía permitir la flexibilidad y escalabilidad de la
aplicación de acuerdo con los datos que se estuvieran manejando en el sistema,
además sincronizar datos para la programación en el lado del cliente y del
servidor. Firebase está orientada a la visualización de datos en tiempo real y
además permite un entorno híbrido en el cual se puede adaptar a entornos
móviles, web y servidores de aplicaciones. Asimismo, cuenta con la funcionalidad
de sincronización sin conexión a internet la cual almacena los cambios de manera
local y en cuanto tiene una conexión disponible los envía a la nube, esta última
característica es esencial debido a que los dispositivos embebidos tienen una
capacidad de almacenamiento limitada y por otra parte se reduce el número de
54
peticiones a la base de datos de esta manera lo que hace un sistema más
eficiente y escalable.
12.2.6 Servidor de aplicaciones
La principal funcionalidad de la arquitectura Rest es exponer servicios a través del
protocolo de comunicación HTTP y para lograr este objetivo se requirió un servidor
que alojara los servicios para ser consumidos por el usuario. Con el fin de buscar
una alternativa amigable para su desarrollo, Nodejs con ayuda del framework
express, presentó un método sencillo para representar estos servicios.
55
13 IMPLEMENTACIÓN
En esta sección se abordan los pasos que se siguieron para el desarrollo del
módulo simulado de las estaciones sobre la placa Raspberry Pi, el modelo
simulado sobre el software Aimsun, los frameworks, motor de base de datos y
librerías utilizadas para el desarrollo de las plataformas móviles y web.
A continuación, se muestra la estructura de cada uno de los componentes en su
implementación.
13.1 MODULO DE INTEGRACIÓN
En concordancia con lo planteado en la etapa de diseño y elección de tecnologías
para el servidor, se muestra la estructura de carpetas y su contenido.
FIGURA 23 ESTRUCTURA DE DIRECTORIOS SERVIDOR DE APLICACIONES NODEJS
56
Fuente: Los autores.
bin: En esta carpeta se pueden definir scripts de inicio con los cuales va a trabajar la aplicación. Aun así, en el proyecto no se define ninguno.
Config: Se almacenan las dependencias necesarias para realizar la conexión con base de datos.
Firebase: En esta carpeta se realiza la inicialización de la base de datos.
nodeModules: Almacena las librerías necesarias para el funcionamiento de nodejs.
Public: Tiene la función de almacenar archivos de estilos para realizar el renderizado de vistas HTML. Sin embargo, en este proyecto no se ha utilizado.
Routes: Se definen las rutas de navegación del API en archivos de javascript.
Views: Sirve para definir las vistas que se quieren renderizar desde el servidor de aplicaciones. Sin embargo, en este proyecto no se ha implementado.
Package.Json
FIGURA 24 PACKAGE.JSON
Fuente: Los autores.
57
En este archivo se describen las configuraciones respectivas del servidor de aplicaciones en términos de dependencias utilizadas con sus respectivas versiones, así como descripciones generales del servidor de aplicaciones (versión, nombre, autores, etc)
Se procede a realizar una instanciación de express y se define las rutas de
navegación del API.
FIGURA 25 EJEMPLO DE APLICACIÓN EXPRESS
Fuente: Los autores
58
TABLA 8 RECURSOS WEB SERVICE APLICACION
RECURSO METODO DESCRIPCION
Prestar Bicicleta POST
Este recurso permite hacer todas las transacciones necesarias para la acción de tomar prestada la bicicleta. Tipos de archivos: application/JSON
Regresar Bicicleta POST
Este recurso permite hacer todas las transacciones necesarias para la acción de regresar una bicicleta a un parqueadero. Tipos de archivos: application/JSON
Fuente: Los autores.
TABLA 9 SERVICIOS WEB URIS
RECURSO URI DESCRIPCION
Prestar Bicicleta localhost:3000/api/prestarBicicleta
Para usar esta URI en el body se deben enviar los siguientes valores: Usuario: Se envía el identificador del usuario que solicita la bicicleta Bicicleta: Se envía el identificador de la bicicleta solicitada Parqueadero: Se envía el nombre del parqueadero en el que se solicita la bicicleta
Regresar Bicicleta
localhost:3000/api/regresarBicicleta
Para usar esta URI en el body se deben enviar los siguientes valores: Usuario: Se envía el identificador del usuario que regresa la bicicleta Bicicleta: Se envía el identificador de la bicicleta a regresar Parqueadero: Se envía el nombre del parqueadero en el que se quiere retornar la bicicleta
Fuente: Los autores.
59
FIGURA 26 Mapa del sistema aplicación móvil y web
13.2 MODULO DE CLIENTE
En esta sección se muestra el funcionamiento del componente de simulación, el
cual cuenta con dos partes, la parte móvil y la aplicación web, las cuales servirán
para uso del usuario y del administrador del sistema respectivamente.
para la creación de este componente y en concordancia con lo expuesto en el
capítulo anterior el desarrollo de la aplicación Web se hizo utilizando el framework
Angular y para la creación de la aplicación móvil se utilizó el framework Ionic con
el objetivo de facilitar el desarrollo de este componente.
Fuente: Los autores.
En la figura anterior se muestra el mapa del sistema tanto la vista del usuario
como la del administrador.
60
FIGURA 27 Estadísticas del sistema (web y móvil)
Fuente: Los autores.
En la figura anterior se demuestra la presentación de las estadísticas recolectadas
por el sistema y la forma en que son presentadas al administrador y al usuario.
13.3 MODULO DE SIMULACION
La simulación se desarrolló en el simulador de tráfico Aimsun como según lo
explicado en el capítulo anterior. Se procederá a dar la explicación de la
integración entre el simulador y la conexión de datos.
61
FIGURA 28 Ejemplo de conexión entre simulación y datos reales
Fuente: Los autores
En la imagen anterior se muestra un ejemplo de cómo se hace la integración entre
la simulación y los datos reales otorgados por un sistema. El simulador nos
permite hacerlo ya sea por un API hecha en Python o en C++. Es necesario
mencionar que el API cargado está conectado con nuestro servidor de
Aplicaciones el cual nos permite obtener los datos reales del sistema.
62
FIGURA 29 SIMULACION INTEGRADA CON EL API DE AIMSUN
Fuente: Los autores.
En la figura anterior se puede observar el funcionamiento de la simulación
planteada, integrando la función del API de Aimsun que permite ingresar datos
desde el componente de IoT y a su vez tomar los datos una vez que el vehículo
objetivo para retornarlo al módulo de IoT.
63
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
0 200 400 600 800 1000 1200
Tie
mp
o d
e r
esp
ue
sta
en
ms
Cantidad de peticiones
Viajes pruebas
min max media
14 PRUEBAS
En esta sección se muestran las pruebas de cargas que se le hicieron a las
peticiones más críticas de la aplicación como lo son: Obtener viajes, Tomar
prestada una bicicleta y Regresar una bicicleta.
Las pruebas realizadas se hicieron a los módulos críticos de integración que son
los componentes de viajes, préstamo de bicicletas y regresar bicicletas.
TABLA 10 TIEMPOS DE CONSULTA DE VIAJES EN MS
PETICIONES MIN MAX MEDIA
1000 1210 4067 2435
100 137 202 176
10 114 131 120
1 114 114 114
Fuente: Los autores.
Fuente: Los autores.
FIGURA 30 GRAFICO DE PRUEBA DE VIAJES
64
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100 120
}Tie
mp
o d
e r
esp
ue
sta
en
ms
Cantidad de peticiones
Grafica Tomar prestada Bicicleta
min max media
Como se muestra en la anterior figura el sistema responde a las peticiones que
van de 1 a 1000 de forma adecuada sin presentar ningún cambio significativo en el
tiempo de respuesta.
TABLA 11 TIEMPOS DE RESPUESTA A TOMAR BICICLETA EN MS
PETICIONES MIN MAX MEDIA
100 120 219 173
10 106 122 163
1 112 112 112
Fuente: Los autores.
Fuente: Los autores.
Como se muestra en la figura anterior el sistema responde a las peticiones críticas
de prestar bicicletas en un rango de 1 a 100 de forma adecuada sin presentar
ningún cambio significativo en el tiempo de respuesta
FIGURA 31 GRAFICO DE PRUEBA DE TOMAR PRESTADA BICICLETA
65
0
50
100
150
200
250
0 20 40 60 80 100 120
Re
spu
est
a e
n m
s
Cantidad de peticiones
Grafico Regresar Bicicleta
min max media
TABLA 12 TIEMPOS DE RESPUESTA A REGRESAR BICICLETA EN MS
PETICIONES MIN MAX MEDIA
100 131 208 174
10 103 121 135
1 122 122 122
Fuente: Los autores.
Fuente: Los autores.
Se puede observar que la media en el grafico del servicio regresar bicicleta no
representa un cambio significativo en el tiempo de respuesta, sin embargo el
tiempo como se evidencia se incrementan cuando se realizan más peticiones.
FIGURA 32 GRAFICO DE PRUEBA DE DEVOLUCIÓN DE BICICLETA
66
15 CONCLUSIONES
En este trabajo se analizó el estado del arte de los sistemas de préstamo de
bicicletas y sus plataformas tecnológicas, lo cual brindó una idea clara para la
construcción del sistema aquí expuesto y ayudó a tomar decisiones en cuanto al
uso de las tecnologías.
Se diseñó todo el sistema usando parámetros brindados por las plataformas
tecnológicas previamente analizadas.
Se implementó toda la arquitectura propuesta cumpliendo con los
parámetros previamente establecidos y comprobando que las estadísticas
brindadas por el sistema estuvieran en concordancia con los datos ingresados y
que además permita una buena gestión del sistema por parte de los
administradores.
Se identificó gracias al capítulo de pruebas que el sistema es capaz de
soportar grandes cargas de trabajo con apenas un incremento leve en los tiempos
de respuesta, lo que arrojó como resultado que es un sistema escalable.
Las herramientas y tecnologías utilizadas en la implementación se basaron
en el rendimiento, las buenas prácticas, la sencillez y el costo, con el objetivo de
lograr el desarrollo de la plataforma tecnológica previamente expuesta.
67
16 APORTES
La implementación de esta plataforma tecnológica brindará estadísticas
tales como, las matrices O/D del sistema, información sobre los viajes realizados
por cada usuario, la cantidad de viajes realizados en el sistema.
La labor para los administradores del sistema se verá facilitada ya que le
permitirá tomar decisiones basadas en los datos recolectados por el mismo
sistema.
68
17 PROBLEMAS ABIERTOS
Falta de estaciones base en las cuales probar el funcionamiento de la
propuesta de solución en un entorno real.
Ante el posible crecimiento de usuario que usen la aplicación sería
necesario la implementación de un sistema más sostenible con respecto a la
cantidad de usuario que lo utilicen
Sería útil poder integrar algún programa de analítica que me permita
identificar patrones de cómo se está moviendo la gente para ayudar a la
generación de reportes y toma de decisiones por parte de los administradores del
sistema
69
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72
DEMAIO. P. The Bike-sharing World Map. [en línea]. Disponible en <
www.bikesharingmap.com> [Citado el 15 de mayo de 2018] ANEXOS
ANEXO A DICCIONARIO DE DATOS
Usuarios: Colección que almacena todos los datos concernientes a los distintos usuarios del sistema
o nombre: Almacena el primer nombre del usuario. o apellido: Almacena el apellido del usuario
o email: Dirección de correo electrónico del usuario donde se notificará cualquier comunicación por parte del aplicativo con el usuario.
o contraseña: Definida por el usuario para asegurar un login exitoso en la aplicación, la responsabilidad de mantener dicha contraseña protegida es del usuario.
o cedula: Número de identificación del usuario. o fNAcimiento: Contiene la fecha de nacimiento del usuario, dato útil
para calcular la edad del usuario.
Viajes: Colección que es usada para el almacenamiento de los recorridos realizados por los usuarios del sistema en las bicicletas.
o hPrestamo: Campo que contiene la hora y fecha en la cual la bicicleta del sistema es sacada por un usuario registrado.
o hDevolucion: Campo que contiene la hora y fecha en la cual la bicicleta del sistema es devuelta por un usuario registrado.
o idBicicleta: Número único de identificación de cada una de las bicicletas del sistema. Campo útil para la traza de los recorridos realizados por cada bicicleta.
o estacionPrestamo: Marca la ubicación de origen del recorrido. o estacionDevolucion: Marca la ubicación de finalización del recorrido
realizado por los usuarios del sistema.
Bicicletas
o idBicicleta: Número único de identificación de cada una de las bicicletas del sistema. Campo útil para la traza de los recorridos realizados por cada bicicleta.
o prestada: Campo que indica cuando una bicicleta se encuentra prestada o no.
73
Parqueaderos: Colección que almacena la información concerniente a otro de los factores fundamentales del Sistema, el cual es las diferentes estaciones que están de forma simulada en diferentes sectores de la ciudad de Bogotá y a su vez contienen en su interior cierta cantidad de bicicletas almacenadas.
o bicicletas: Cantidad de bicicletas que se encuentran en el parqueadero
o Lat: Latitud de la ubicación de la bicicleta
o lng: Longitud de la ubicación de la bicicleta
o nombre: nombre del parqueadero
ANEXO B ESPECIFICACIÓN DE CASOS DE USO
ID CU-001
Nombre REGISTRAR USUARIO
Tipo Indispensable
Prioridad Esencial
Actores
involucrados
Usuario
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El usuario ingresará los datos solicitados por el sistema para la creación de un usuario que le
permita acceder al sistema
ENTRADAS SALIDAS
Nombre completo* Teléfono* Correo electrónico* Dirección* Fecha de nacimiento* Sexo* Contraseña*
Confirmación de usuario creado
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
El usuario es agregado a la base de datos del sistema
74
DEPENDENCIA EXTENSION
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
1 Usuario selecciona opción de registro
2 Muestra el formulario de registro
3 Ingresa los datos solicitados y selecciona
enviar
4 Valida la información recibida
5 Envía confirmación de creación de
usuario
CAMINOS ALTERNATIVOS
No. actividad en flujo
normal
No. Acción del actor Respuesta del sistema Se presenta
la
alternativa
Se integra al
flujo normal
4 2 5’ Envía notificación de
error en los datos del
formulario
CRITERIOS DE ACEPTACION
La base de datos debe haber sido actualizada por el caso de uso. El mensaje de confirmación debe ser enviado.
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Seguridad Usabilidad Accesibilidad Escalabilidad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
75
10/04/2018 Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
*Obligatorio
ID UC-002
Nombre INICIAR SESIÓN
Tipo Indispensable
Prioridad Esencial
Actores
involucrados
Usuario, administrador
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
Permite a los usuarios y administradores acceder a su respectivo perfil
ENTRADAS SALIDAS
Usuario* Contraseña*
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
El usuario debe tener una cuenta válida El usuario accede a su cuenta
DEPENDENCIA EXTENSION
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
1 Ejecutar iniciar sesión
2 Mostrar formulario de inicio de sesión
3 Ingresar datos solicitados
4 Validar información
5 Ingresar a sesión
CAMINOS ALTERNATIVOS
No. actividad en flujo No. Acción del actor Respuesta del sistema
76
normal
Se presenta
la
alternativa
Se integra al
flujo normal
4 2 5’ Envía notificación de
error en los datos del
formulario
CAMINOS DE EXCEPCION
CRITERIOS DE ACEPTACION
El usuario debe poder ingresar a su perfil luego de ser validados sus datos de entrada
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Seguridad Accesibilidad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
* Obligatoriedad
ID UC-003
Nombre CONSULTAR ESTADÍSTICA
Tipo Deseable
Prioridad Baja
Actores
involucrados
Administrador
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El administrador puede realizar consultas acerca de la información almacenada en la base de datos
77
ENTRADAS SALIDAS
Parámetros de la consulta* Reporte
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
La información solicitada debe existir en la base de datos
DEPENDENCIA EXTENSION
Iniciar sesión
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
1 Seleccionar consultas
2 Mostrar consultas disponibles
3 Seleccionar consulta deseada
4 Pedir parámetros de la consulta
5 Ingresar parámetros de consulta
6 Validar parámetros
7 Mostrar reporte
CAMINOS ALTERNATIVOS
No. actividad en flujo
normal
No. Acción del actor Respuesta del sistema Se presenta
la
alternativa
Se integra al
flujo normal
6 4 7’ Mostrar mensaje de
error en los parámetros
ingresados
CAMINOS DE EXCEPCION
CRITERIOS DE ACEPTACION
El reporte de la consulta debe ser mostrado El reporte debe cumplir con lo requerido por el administrador
78
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Seguridad Accesibilidad Usabilidad Escalabilidad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
* Obligatoriedad
ID UC-004
Nombre PRESTAR BICICLETA
Tipo Indispensable
Prioridad Esencial
Actores
involucrados
Usuario
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El usuario puede retirar las bicicletas del bici-parqueadero
ENTRADAS SALIDAS
Notificación desde el sistema físico de un préstamo de bicicleta
Liberar bicicleta del parqueadero
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
El usuario debe estar logueado Debe existir al menos una bicicleta
disponible
Una bicicleta es descontada de las bicicletas disponibles de ese parqueadero
DEPENDENCIA EXTENSION
Iniciar sesión
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No Acción del actor Respuesta del sistema
79
.
1 El usuario activa el switch de la estación
correspondiente
2 Verifica que exista al menos una bicicleta
para prestar
3
Libera la bicicleta del parqueadero y
descuenta la bicicleta de las que se
encuentran disponibles
CAMINOS ALTERNATIVOS
No. actividad en flujo
normal
No. Acción del actor Respuesta del sistema Se presenta
la
alternativa
Se integra al
flujo normal
2 1 3’ Muestra notificación de
bicicletas insuficientes
CRITERIOS DE ACEPTACION
Se libera la bicicleta solicitada Se descuenta la bicicleta de las que se encuentran disponibles
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Seguridad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
* Obligatoriedad
80
ID UC-005
Nombre DEVOLVER BICICLETA
Tipo Indispensable
Prioridad Esencial
Actores
involucrados
Usuario
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El usuario puede regresar las bicicletas al bici parqueadero
ENTRADAS SALIDAS
Notificación desde el sistema físico de una devolución de bicicleta
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
El usuario debe estar logueado El usuario debe tener una bicicleta
alquilada Debe existir al menos un espacio
disponible para parqueo en la estación seleccionada
Una bicicleta es sumada a las bicicletas disponibles de ese parqueadero
DEPENDENCIA EXTENSION
Iniciar sesión
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
1 El usuario activa el switch de la estación
correspondiente
2 Verifica que el bici-parqueadero tenga al
menos un espacio disponible
6 Agrega bicicleta como disponible
CAMINOS ALTERNATIVOS
81
No. actividad en flujo
normal
No. Acción del actor Respuesta del sistema Se presenta
la
alternativa
Se integra al
flujo normal
2 1 3’ Muestra notificación de
espacios de parqueo
insuficientes
CRITERIOS DE ACEPTACION
Se adiciona la bicicleta ingresada Se asegura la bicicleta en el parqueadero
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Seguridad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
* Obligatoriedad
ID UC-006
Nombre LOCALIZAR BICICLETAS
Tipo Obligatorio
Prioridad Alta
Actores
involucrados
Administrador
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El administrador podrá localizar las bicicletas en todo momento desde el panel de
administración
82
ENTRADAS SALIDAS
Mapa ubicando las bicicletas en uso
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
Iniciar sesión
DEPENDENCIA EXTENSION
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
1 Selecciona la opción localizar bicicletas
2 Localiza cada bicicleta en un mapa y las
punto como un punto verde
3 Selecciona id de la bicicleta deseada
4 Muestra ubicación de la bicicleta
seleccionada
CRITERIOS DE ACEPTACION
El sistema debe retornar un mapa con la ubicación marcada de todas las bicicletas
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Seguridad Accesibilidad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
83
ID UC-007
Nombre MOSTRAR ESTACIONES
Tipo Deseable
Prioridad Alta
Actores
involucrados
usuario
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El usuario podrá consultar un mapa con la ubicación de las estaciones del sistema de
alquiler de bicicletas
ENTRADAS SALIDAS
Mapa de la ciudad con localización de las estaciones
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
DEPENDENCIA EXTENSION
Iniciar sesión
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
1 Usuario selecciona opción mostrar
estaciones
2 sistema muestra mapa de la ciudad con
ubicación de las estaciones
CRITERIOS DE ACEPTACION
El mapa mostrado debe estar actualizado
84
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Usabilidad Accesibilidad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
ID UC-008
Nombre SIMULAR RECORRIDO
Tipo Obligatorio
Prioridad Alta
Actores
involucrados
Usuario
DESCRIPCION DEL CASO DE USO
El administrador podrá simular el recorrido que realizará una bicicleta desde una estación a
otra.
ENTRADAS SALIDAS
Mapa mostrando recorrido
PRECONDICIONES POSTCONDICIONES
Iniciar sesión
DEPENDENCIA EXTENSION
Prestar bicicleta
FLUJO NORMAL DE EVENTOS
No
. Acción del actor Respuesta del sistema
85
1 Mover el switch para tomar prestada
bicicleta
2 Envía el usuario, el parqueadero y la
bicicleta que se tome prestada, al
servidor y al simulador
3 El simulador toma la señal y envía una
nueva bicicleta a la simulación.
4 Una vez la bicicleta alcanza un destino
envía los datos a la base de datos
5 Se enciende un led para representar que
la bicicleta llego a su destino
6 EL usuario observa en su app que se
registró el viaje.
CRITERIOS DE ACEPTACION
El sistema debe retornar un mapa con el recorrido que realiza la bicicleta
REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES ASOCIADOS
Usabilidad
SEGUIMIENTO AL CASO DE USO
Fecha Descripción Gestor
10/04/201
8
Creación Sergio Garcia, Jose
Alvarez, Carol Masmela
