İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR VE BİLİŞİM FAKÜLTESİ

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR VE BİLİŞİM FAKÜLTESİ AKILLI OTOPARK SİSTEMİ Bitirme Ödevi Burak Çavdar İsmail İlker Ulusoy Bölüm : Bilgisayar Mühendisliği Anabilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri Danışman : Yard. Doç. Dr. Feza Buzluca Ocak 2014

2 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR VE BİLİŞİM FAKÜLTESİ AKILLI OTOPARK SİSTEMİ Bitirme Ödevi Burak Çavdar İsmail İlker Ulusoy Bölüm : Bilgisayar Mühendisliği Anabilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri Danışman : Yard. Doç. Dr. Feza Buzluca Ocak 2014

3 I Özgünlük Bildirisi 1. Bu çalışmada, başka kaynaklardan yapılan tüm alıntıların, ilgili kaynaklar referans gösterilerek açıkça belirtildiğini, 2. Alıntılar dışındaki bölümlerin, özellikle projenin ana konusunu oluşturan teorik çalışmaların ve yazılım/donanımın benim tarafımdan yapıldığını bildiririm. İstanbul, 2014 Burak Çavdar İsmail İlker Ulusoy

4 II AKILLI OTOPARK SİSTEMİ ( ÖZET ) Dünya nüfusu gün geçtikçe artmaktadır. Bu artış ile birlikte günümüz şehirleri metropollere dönüşmüşlerdir. Metropollerde nüfus artışı diğer şehirlere göre daha fazla görülmektedir çünkü doğal nüfus artışına ek olarak metropoller çeşitli sebeplerden ötürü diğer şehirlerden göç almaktadırlar. Metropollerin en büyük özelliklerinden bir tanesi de buralarda ekonomik ve sosyal faaliyetlerin yüksek olmasıdır. Bu faaliyetler, bir ya da birden kişinin katılımıyla gerçekleşmektedir. Bu faaliyetlerin gerçekleşmesi için bir diğer koşul ise belirli bir alana ihtiyaç duyulmasıdır. Eğer bir faaliyete birden fazla kişi gerçekleştiriyor ve bu faaliyet belirli bir alanda yapılıyorsa, faaliyetin yapıldığı alana toplulukların kullandığı alan diyebiliriz. Bu alanlara örnek ise sergi, kongre merkezleri, konferans salonları, kafeler, alışveriş merkezleri ve sinemalar gösterilebilir. Ayrıca bazı topluluklar tarafından yapılan etkinlikler için yardımcı alanlar gerekebilir. Bekleme salonu, otopark, çocuk oyun alanı gibi yerler yardımcı alanlara örnek teşkil etmektedir. Sergi salonu, hava limanı, kafe gibi toplu alanları incelediğimizde ortak yardımcı alanları otoparklardır. Şehirlerde, artan nüfusa paralel olarak taşıt sayısı da artmaktadır, buna bağlı olarak otoparklara olan ihtiyaç ve talep her geçen gün biraz daha büyümektedir. Bu talepten dolayı otopark bulma ve otopark içerisinde yer bulma sorunu ortaya çıkmıştır. Bu sorun otoparkların efektif olarak kullanılması gerekliliğini doğurmuştur. Efektiflik, araç kullanan insanların kendine en uygun otoparka ve otopark içerisinde en uygun yere en kısa yoldan yönlendirilmesiyle sağlanabilir. Bu çalışmada otoparkların efektif kullanımıyla ilgilenilmektedir. Bu çalışmanın birden fazla amacı vardır. Bu amaçlardan bir tanesi araç kullanıcılarının istedikleri noktaya en yakın otoparkı bulması ve bu otopark içerisinde en uygun alana yönlendirilmesidir. Bir diğeri ise kullanıcıların otoparka gitmeden otopark içerisindeki park alanlarını rezerve edebilmesidir.

5 III SMART CAR PARKING SYSTEM ( SUMMARY ) World population is growing day by day. With this growth cities are turning into metropolises. Populatıon growth in metropolises is faster than small cities because of the migration to the metropolises. One of the most significant properties of metropolises is there are lots of social and economical activities in metropolises. These activities are realized with one or more than one participants. Another constraint to realize these type of activities is to have proper place. Exhibitions, convention centers, auditoriums, cafes, shopping malls and cinemas can be stated as examples to this type of activities. In addition, mostly places which these activities are realized needs some facilities like parking lots, waiting rooms etc. When we examine convention centers, auditoriums etc. we see that almost all of them has parking lots.in cities, the number of vehicle increases proportional to population growth. Because of this increase need and demand to parking lots becomes bigger. Because of this demand problem of finding parking lots and parking place in parking lots emerges. This problem forces us to use parking lots effectively. This work deals with the problem of directing users to parking lots that are close to the location they want to go and most suitable parking place in parking lots. One of the main goals of this work is to allow users to reserve parking places before they go to the parking lots. - There are some necessary theoretical information needed to cope with the problems stated above. Discrete Event Simulation: Discrete event simulation is modeling of a system whose states changes on discrete points in time. Knowledge about statistical distributions such as poisson distribution is crucial to determine event times while dealing with discrete event simulation. A waiting room is needed in simulation to model waiting people for service. Machine to machine (M2M): The technology necessary to enable devices that are connected to network to share information and process these data to make decisions on their own. Ultrasonic censor: In order to decide whether parking place is available or not it is essential to use censors or cameras. İn this work we used ultrasonic sensors to deal with the situation above. Ultrasonic censors measures distance using sound waves. Search Algorithms: Search algorithms can be used for finding the goal state in state space. These algorithms can be classified according their time and space complexity. A-star algorithm can be stated as an example to search algorithms. Usually it is used for finding the shortest path from

6 IV initial node to goal node. It is a very popular algorithm because it is optimal, complete and lower complexity. - After analysis we decided that the system is composed of four major subsystems. Web service, embedded computer, user interface and simulation can be stated as examples. Web service: Web service is used for handling communication between subsystems. Web service provides necessary information to the user interface and embedded system by processing data taken from database. In addition it also takes data from user interface and embedded system then processes this data. After that it writes the processed data to the database. Essential algorithms such as finding shortest path are running on this subsystem. User Interface: User interface supplies the necessary information about parking lots to the user. Moreover user can make reservations, view schema of the parking lot and get directions etc. Embedded System: The main functionality of the embedded system in this project is to process distance data that is received from censor and determines whether the parking place is available or not. After sends a request to the web service. Moreover it process the reservation information that is received from the web service then sends necessary signals to the reservation physical system. Simulation: Simulation application is used for testing the system and visualizing the system while it is running. It is also used for collecting statistical data. - Along the project we worked on both hardware and software knowledge that are main subjects of computer science. We observed that the project, which is suggested to solve problems about parking lots, is managed to provide necessary functionality.

7 V İÇİNDEKİLER 1 GİRİŞ PROJENİN TANIMI VE PLANI Projenin Tanımı Proje Planı Projenin Kapsamı Proje İlişkin Kestirimler Risk Yönetimi Zamanlama Proje Kaynakları Proje Grubu Organizasyonu KURAMSAL BİLGİLER Otopark Benzetimi Ayrık Olay Benzetimi Durum Olay Gelecek Olaylar Listesi Anlık Olay Listesi Rastgele Sayı Üretimi (Girdi Modellemesi) Poisson Dağılımı Üstel Dağılım Düzgün Dağılım Bitiş Durumu Bekleme Odası Kuyruk Yapısı M/M/ M2M(Makineden Makineye İletişim) Makina(Raspberry Pi B) Ses Ötesi Duyarga Web Servis Rest Mimarisi Arama Algoritmaları A* Algoritması ANALİZ VE MODELLEME Analiz Sistem Analizi Gereksinimler Kullanıcı Gereksinimleri Sistem Gereksinimleri Kullanım Vakaları Modelleme Domen Modeli Sistem Benzetim Uygulaması Kullanıcı Arayüz Uygulaması Gömülü Sistem TASARIM, GERÇEKLEME VE TEST Tasarım Benzetim Uygulaması... 20

8 UML Akış Diyagramı Gömülü Sistem Akış Diyagramı Web Servis Mimari Tasarım Veri Tabanı Tasarımı Arayüz uygulaması Mobil arayüz Web arayüz uygulaması Gerçekleme Kullanılan Teknolojiler Kullanılan Yazılım Dilleri Gömülü Sistem Web Servis İsteklerin ele alınması Veri tabanı bağlantısı ve sorgu yapılması Optimum Yer Bulma Algoritması Yol Bulma Algoritması Rezervasyon Algoritması Gün ve/veya saate göre analiz Algoritması Arayüz Uygulaması Otoparkın çizilmesi Bulunulan alan ile seçilen arasında yolun çizilmesi Mobil arayüz Benzetim Uygulaması Test Kullanılabilirlik Testi Yüklenme Testi DENEYSEL SONUÇLAR SONUÇ VE ÖNERİLER KAYNAKLAR VI

9 VII ŞEKİLLER Şekil 2.1 Gannt çizelgesi... 3 Şekil 3.1 Kendall'ın gösterimi... 6 Şekil 3.2 Markov zinciri gösterimi... 6 Şekil 3.3 M2M çalışma prensibi... 7 Şekil 3.4 Web servis çalışma prensibi... 7 Şekil 4.1 Akıllı otopark sistemi analizi... 9 Şekil 4.2 Sistemin domen modeli Şekil 4.4 Arayüz uygulaması taslak ekranları Şekil 4.5 Kullanıcı arayüz uygulaması veri akış diyagramı Şekil 5.1 Benzetim uygulması UML diyagramı Şekil 5.2 Benzetim Uygulaması Akış Diyagramı Şekil 5.4 MVC(Model-View-Controller) Şekil 5.5 Modellerin UML diyagramı Şekil 5.7 ERD Şekil 5.8 Arayüzlerin çalışma prensibi Şekil 5.9 Arayüzün MVC yapısı Şekil 5.10 Kullanılan teknoloji ve araçlar Şekil 5.11 Gömülü sistemin devre şeması Şekil 5.12 Yer çizgesi Şekil 5.13 Otopark gösterimi Şekil 5.14 Yol gösterimi Şekil 5.15 Arayüzün mobil cihazda görünümü... 33

10 1 1 GİRİŞ Artan nüfus ile birlikte büyük şehirlerde yaşayan insanlara özgü sorunlar ortaya çıkmıştır. Bu sorunların temelinde kapasitesi belli olan alanlara aşırı talep olmasıdır. Bu nedenle kapasite fazlası talebin olduğu alanlarda yer bulmak büyük bir sorun haline gelmiştir. Bu sorunun yaşandığı başlıca alanlardan biri ise otoparklardır. Gelişen teknoloji ile birlikte mobil cihazlar gün geçtikçe hayatımızın önemli bir parçası haline gelmiştir. Bu cihazlar sayesinde günlük hayatta karşılaştığımız bir çok probleme kolay ve etkin bir şekilde çözüm bulabilmekteyiz. Mobil cihazlara yüklenen mobil uygulamalar vasıtası ile otopark ve otopark içinde yer bulma probleminin çözülebilmesi mümkündür. Akıllı otopark sisteminin ana problemi ise kullanıcıların mobil cihazlar aracılığıyla en uygun otoparkı bulması ve otopark içindeki boş alan önerisi alabilmesidir. Bu proje sayesinde kullanıcılar zamandan tasarruf sağlarken, otoparklar ise karmaşadan kurtulacaktır. Bu problemin çözülebilmesi için etkin sayıdaki duyargalardan alınan veriler akıllı algoritmalar tarafından işlenmelidir. İşlenen bu verilerin kullanıcılara aktarılması için ise mobil cihazlar kullanılacaktır. Literatür taraması sırasında daha önceden akıllı otopark sistemine benzer projeler yapıldığı saptanmıştır. Akıllı otopark sisteminin diğer projelerden farkı kullanmış olduğu akıllı algoritmalar ve otopark bulma ile otopark içinde yer bulma özelliğinin birleştirmesidir. Bu projelerden bazıları ise; ParkMe Parking[10] uygulaması çevrenizdeki en yakın ve en ucuz otoparkı bulma üzerine gerçeklemiştir. Türkiye de yapılan yazılım olan ParkMe[11] uygulamasında ise çeşitli alışveriş merkezlerindeki otoparklardaki boş yer bulma problemi için gerçeklenmiştir. Raporun genel yapısı şu şekildedir: bölüm ikide projenin tanımı ve planı, bölüm üçte kuramsal bilgiler, dördüncü bölümde ise analiz ve modelleme anlatılmıştır. Rapor, beşinci bölümde projenin gerçekleme aşamaları, altıncı bölümde deneysel sonuçlar ve yedinci bölümde sonuç, öneriler bölümüyle devam etmiştir. Raporun son bölümünde ise proje boyunca yararlanılan kaynaklar verilmiştir.

11 2 2 PROJENİN TANIMI VE PLANI 2.1 Projenin Tanımı Akıllı otopark sistemi projesi otopark benzetimi, veri işleme merkezi, gömülü sistem ve istemci uygulamasından oluşmaktadır. Otopark benzetimi otoparkların modellenmesi, tahmin ve test edilebilmesiyle ilgilenir. Gömülü sistem ise duyargalardan veri alıp veri merkezine iletilmesi ve veri merkezinden gelen bilgilerle fiziksel sistemleri çalıştırmakla sorumludur. Veri işleme merkezi otopark benzetiminden ve gömülü sistemden gelen bilgilerle verilerin kaydedilip işlenmesinden sorumludur. İstemci uygulaması ise kullanıcıların veri işleme merkezinden doğru ve kolay bir şekilde veri almasını sağlar. 2.2 Proje Planı Projenin Kapsamı Projenin gerçeklenebilmesi için kaynak-iş eşleştirmesi optimizasyon problemleri başta olmak üzere; diğer iyileştirme algoritmaları ve yöneylem metotlarına başvurulacaktır Proje İlişkin Kestirimler Projenin süresi tahmini 9 ay olarak belirlenmiştir ve proje 2 kişi tarafından yürütülecektir Risk Yönetimi Projenin kaynaklarının verimli bir şekilde çalışması ve verilen görevi söz konusu kaynağın (insan, cihaz veya veri ) zamanında tamamlayabilmesi en önemli risktir. Aksi takdirde uygun görülen proje planından çıkılarak diğer projeler sekteye uğrayacaktır. Diğer bir risk ise kullanılan elektronik cihazların sorun oluşturabilmesidir. Bu yüzden projede kullanılan malzemeler yedeklenerek kullanılmalıdır Zamanlama Görev Süre Başlangıç Bitiş Akıllı Otopark Sistemi 225 gün Fri Thu Proje konusunun belirlenmesi 1 hafta Fri Thu Projenin benzerlerinin incelenmesi ve analiz edilemesi 1 ay Fri Thu Analiz 1,5 hafta Fri Thu Modelleme 2,5 ay Fri Thu Geliştirme 90 gün Fri Thu Duyarga Benzetimi 1,25 ay Fri Thu Veri Analiz Sistemi 1,25 ay Fri Thu Akıllı Otopark Yönetim Sistemi 2 ay Fri Thu Mobil Uygulama 2 ay Fri Thu Test 1,25 ay Fri Thu Dökümantasyon 225 gün Fri Thu Tablo 2.1 Zamanla tablosu

12 Proje Kaynakları Şekil 2.1 Gannt çizelgesi Projelerin verilerinin tutulacağı bir veri tabanı sunucusu, uygulamaların çalışabilmesi için bir adet uygulama sunucusu, mobil yazılımların çalışacağı akıllı cihazlar, geliştirme ortamları ve test ortamı başlıca gerek duyulacak kaynaklardır. Ayrıca otoparklarda veri alınabilmesi için çeşitlik duyargalar ve bu duyargaların çalışabileceği elektronik kartlar gereklidir Proje Grubu Organizasyonu Proje ekibi 2 kişiden oluşmaktadır ve bu 2 kişi aynı görev ve sorumluluklara sahiptir.

13 3 KURAMSAL BİLGİLER 3.1 Otopark Benzetimi Benzetim gerçek dünyadaki bir sistemin çalışmasının bilgisayar ortamında modellenmesidir. Benzetimlerin bir çok kullanım amacı vardır. Bu amaçlardan bir tanesi de oluşturulan yeni sistemlerin gerçek dünyada test edilmeden önce bilgisayar ortamında test edilmesini sağlamaktır. Bir diğer amaç ise gerçek dünyadaki sistemin çalışmasının görselleştirilebilmesidir. Akıllı Otopark Sistemi projesinde bu iki amaca uygun gerçek hayattaki bir otoparkı modelleyen bir benzetim uygulaması kullanılmalıdır. Bu benzetim uygulamasında kullanılması gereken yapıların kuramsal bilgileri aşağıda açıklanmıştır Ayrık Olay Benzetimi Ayrık olay benzetimi, durum değişkenlerinin sadece ayrık zaman noktalarında değiştiği sistemlerin modellenmesidir[4]. Bir otoparkta park yerlerinin durumunun ayrık zamanlarda değişmesi ve araçların ayrık zamanda gelmesi sebebiyle ayrık olay benzetimi kullanılmalıdır Durum Belirli bir anda sistemi tarif etmek için gerekli olan değişkenlerin topluluğuna durum denir[4]. Durumlar anlık olay listesindeki olayların işlenmesi ile değişir Olay Sistemin durumun değişmesine sebep anlık eylemlerdir. Olaylar sistemin durumuna bağlı olarak yeni olaylar oluşturup gelecek olay listesine eklerler Gelecek Olaylar Listesi İleride gerçekleşmesi istenen olayların gerçekleşeceği zamana göre sıralı olarak tutulduğu liste yapısıdır Anlık Olay Listesi Benzetimin işleme aldığı olayların tutulduğu liste yapısıdır Rastgele Sayı Üretimi (Girdi Modellemesi) Benzetim uygulamasında girdilerin gerçek hayata daha yakın modellenmesi için çeşitli dağılımlar kullanılmalıdır. Örnek olarak araçların geliş aralıklarının modellenmesi için Poisson Dağılımı, araçların otoparktaki kalma süresinin modellenmesi için Üstel Dağılım kullanılmalıdır Poisson Dağılımı Uygulamada tamamen zaman veya mekandan bağımsız rastgele gerçekleşen olayların ele alındığı durumlarda Poisson rastgele değişkenin ortaya çıktığı görülmektedir[1]. Bir otoparka gelen araçların geliş zamanlarının birbirinden bağımsız ve geliş zamanların rastgele olduğu düşünülerek benzetim uygulamasında araçların geliş zamanı modellenirken poisson dağılımı kullanılmalıdır. Dağılımın benzetime uygulanması için poisson olasılık yoğunluk fonksiyonu kullanılmalıdır. 4

14 5 Olasılık yoğunluk fonksiyonu :! Bu fonksiyonu kullanarak rastgele sayı üretimi için Knutt un algoritması kullanılmıştır[5]. algoritma poisson rastgele sayı üretimi : init: L e λ, k 0 ve p 1. do: k k + 1. u [0,1] aralığı içinde rastgele sayı p p u. while p L. return k Üstel Dağılım Tamamen bağımsız ve rastgele olayların arasındaki geçen zamanı modellemek için üstel dağılım kullanılır. Otoparka park eden araçların geliş zamanları ile gidiş zamanları arasındaki süre bağımsız ve rastgele olduğu için üstel dağılım kullanılır. Olasılık yoğunluk fonksiyonu : Bu fonksiyona integrali alınarak kütle dağılım fonksiyonu elde edilir. = 1 Bu fonksiyona ters dönüşüm kuralları uygulanarak rastgele sayı üretim fonksiyonu oluşturulur. ln (1 ) (,) = p : 0 ile 1 arasında rastgele sayı Düzgün Dağılım Maksimum ve minimum değerleri bilinen rastgele olaylar için sayı üretmekte kullanılır. Araç park olayında olay belli bir aralıkta gerçekleştiği için düzgün dağılım kullanılmalıdır. Rastgele üretim Fonksiyonu : (,,) = +( ) a = üst limit, b = alt limit, p = 0 ile 1 arasında rastgele sayı Bitiş Durumu Her benzetim için bir bitişi durumu olmalıdır. Her olay işlenmesi sırasında durum kontrolü yapılarak bitiş durumuna geldiğinde benzetimin bitirilmesi sağlanır. Otopark benzetim uygulaması için bitiş durumu zamanın yirmi dördüncü saate gelmesidir Bekleme Odası Benzetim uygulamasında gelen araçların otopark dolduğunda sıra bekleyebilmesi için bir kuyruk yapısı kullanılarak bekleme odası oluşturulmalıdır.

15 Kuyruk Yapısı Kuyruk, ilk girenin ilk çıktığı özelleşmiş bir bağlı liste veri yapısıdır M/M/1 M(memoryless) dağılımın belleksiz yani bir öncekinden bağımsız olduğunu temsil etmektedir. Ayrıca birinci M geliş zamanları arasındaki sürenin üstel olduğunu, ikinci M ise servis süresinin üstel olduğunu, 1 ise servis sağlayıcısının 1 adet olduğunu ifade etmektedir. Otopark benzetim uygulamasında araçların üstel olarak gelmesi, servis zamanlarının üstel olması ve hizmet sağlayıcının(kapı) 1 tane olması sebebiyle M/M/1 kuyruk yapısı kullanılmalıdır. Şekil 3.1 Kendall'ın gösterimi[8] Servis hizmeti alan kaç araba bulunduğu Şekil 3.2 de görüldüğü gibi sonlu otomat yardımıyla bulunabilir. Şekil 3.2 Markov zinciri gösterimi[8] Eğer λ > μ ise kuyruk dolmaya başlar ve bir noktadan sonra sistem şişer. 3.2 M2M(Makineden Makineye İletişim) Ağa bağlı cihazların kendi aralarında veri paylaşımı yapabilmeleri ve bu bilgiyi işleyerek kendi kendine karar alabilmelerini anlatan teknolojidir. M2M in rolü cihazın iş uygulaması ile iki yönlü olarak bilgi değişimi yapabilmesine imkan tanıyacak koşulları oluşturmaktır [2]. M2M uygulamaları genellikle sağlık, taşımacılık, uzaktan veri aktarımı sistemlerinde kullanılır. M2M sayesinde ucuz maliyetli optimum sonuçlar veren projeler yapılmaktadır. Akıllı otopark sistemi projesinde de park yerlerinin durumu ses ötesi duyargalar yardımıyla anlaşılmaktadır. Duyargadan gelen verilere göre ağ üzerinden sunucuya istekler yapılmaktadır. Sistemin genel yapısı şekilde görülebilir Makina(Raspberry Pi B) Raspberry Pi[6], klavye ve ekran bağlanabilen, ağ bağlantısı kurabilen kredi kartı boyutunda ekonomik bir bilgisayardır. Bir çok elektronik projelerinde bulanabilen ve günümüz bilgisayarların yapabildiği bir çok işlemi yapabilen ve uygulamaları çalıştırabilen küçük yetenekli bir bilgisayardır. Bu projede Raspberry Pi duyargadan gelen verilerin değerlendirilip sunucuya(web servis) istek yapması için kullanılmıştır. Raspberry Pi kullanmamızın sebebi hali hazırda cihazın proje ekibinin elinde bulunmasıdır. Normal şartlar altında daha ekonomik cihazlar kullanılabilir.

16 7 Şekil 3.3 M2M çalışma prensibi Ses Ötesi Duyarga Ses ötesi mesafe ölçüm duyargalarının temel prensibi frekansı yüksek sinyaller yollayarak geri dönüş olup olmadığını kontrol etmektir. Eğer geri dönüş var ise sinyalin gönderilmesi zamanı ile geri dönüş zamanı arasındaki geçen sürenin hesaplanması yardımıyla mesafe ölçümü yapılır. Ses ötesi duyarga olan HC-SR04 duyargası, 15 derece açıyla mesafede cm arasında mesafeyi en fazla 3 mm sapmayla ölçebilmektedir[7]. Akıllı otopark projesinde ses ötesi duyargalarının kullanılmasının amacı park alanlarının durumlarının tespit edilmesidir. 3.3 Web Servis Web servis internete bağlı olan cihazların birbirleriyle belli protokoller üzerinden haberleşmesini sağlayan yapıdır. Web servis mimarilerinden en çok yaygın olanı REST mimarisidir. Şekil 3.4 Web servis çalışma prensibi Rest Mimarisi REST(Representational state transfer) mimarisi 2000 yılında Roy Thomas Fielding tarafından doktora tez sunumunda ortaya atılmıştır. İstemci/sunucu yapısının kurulmasının amacı kullanıcı arayüzü ile veri saklama bölümünü ayırarak kullanıcı arayüzünün farklı platformlar üzerindeki taşınabilirliğini arttırmak ve sunucu bileşenlerini basitleştirerek ölçeklenebilirliği geliştirebilmektir[3]. Çok istemcili yapılarda, istemciler tarafından aynı anda ayna veriyi kontrol etme isteği sebebiyle veri tutarsızlıkları oluşabilmektedir. Veri tabanlı sistemlerde, veri tabanının sadece REST uygulaması tarafından erişilebilmesi ve kontrol edilebilmesi sayesinde veri tutarlılığı sağlanabilmektedir. Ayrıca veri tabanı güvenliği açısından da REST uygulamalarında sadece kullanıcı giriş izni verilmesinin yanında uygulamalara da giriş izni verilebilir. Bu sayede M2M sistemler için cihazlara kullanım izni verilmiş olmaktadır.

17 8 Çalışma prensibi genel olarak istemci tarafından yapılan sorgu ile başlar. Gelen sorgu sunucu tarafından değerlendirilip işleme alınır ve işlem sonucunda istemciye bir yanıt döndürülür. Bu istek ve yanıtlar JSON, XML, WSDL gibi formatlarında olabilir. M2M projesi için trafik kaynağı sınırlı olduğundan JSON kullanılması mantıklı olacaktır. İstemciden sunucuya gelen her istek isteğin anlaşılması için bütün bilgiyi içermelidir. REST mimarisi GET, POST, PUT ve DELETE isteklerinin istemci tarafından yapılmasını sağlar. Akıllı otopark sistemi projesinin temelindeki REST mimarisine sahip web servis uygulamasında sahadaki cihazlardan gelen bilgiler veri tabanına işlenmeli ve mobil cihazların web servisi kullanarak hizmet alması sağlanmalıdır. Son yıllardaki birçok popüler uygulama REST uygulama desteği sağlamaktadır ve dünya üzerindeki diğer istemcilerle bilgilerini paylaşmaktadır. Bu uygulamalardan bir tanesi olan The Google Directions[14] REST uygulaması akıllı otopark projesinde otoparkların harita üzerinde bulunması için kullanılmalıdır Arama Algoritmaları Otopark içinde yer ve yerler arası yol bulmak için arama algoritması kullanılmalıdır A* Algoritması Bu çalışma sırasında en uygun yol bulmak için a-star algoritması kullanılmıştır. A-star algoritması, Peter Hart, Nils Nilsson and Bertram Raphael tarafından 1968 yılında ortaya atılmış bir arama algoritmasıdır. Bu algoritma verilen hedefe toplam yol maliyeti en az olan yolu bulabilmektedir.[13] () = ()+h() g(n) n düğümüne gelinceye kadar gidilen toplam yolun maliyetidir. h(n) ise n düğümünden hedef düğümüne olan tahmini maliyettir. Bu sebeple f(n) başlangıç düğümünden bitiş düğümüne n düğümü üzerinden geçerek gitmenin tahmini maliyetidir. Algoritmanın optimum sonuç bulabilmesi için h(n) fonksiyonun hiç bir n düğümü için gerçek maliyetten daha yüksek bir değer üretmemesi gereklidir(tutarlılık). c(x) fonksiyonu başlangıç düğümünden n düğümüne gelmenin gerçek yol maliyetidir. h() () h(n) fonksiyonu gerçeğe ne kadar yakın bir değer üretirse algoritma o kadar hızlı sonuç bulacaktır. c(x,y) fonksiyonu ise x ten y ye olan gerçek yol maliyetidir. h( ) (, )+h( ) Bu algoritmanın kullanılmasının sebebi alternatif algoritmalara göre karmaşıklığının düşük olması, optimal sonuç bulabilmesi ve complete olmasıdır.

18 9 4 ANALİZ VE MODELLEME 4.1 Analiz Sistem Analizi Şekil 4.1 Akıllı otopark sistemi analizi Sistem temel olarak şekildeki gibi çalışmaktadır. Duyargalardan veriler alınıp, kullanıcılara hizmet sunulmalıdır. Proje 4 ana alt sistemden oluşmaktadır. Bunlar gömülü sistem, benzetim uygulaması web servis ve arayüz uygulamasından oluşmaktadır. Her sistemi ayrı ayrı düşündüğümüzde projenin gerçeklenmesi için sorun olmadığı gözükmektedir. Bu yüzden projenin diğer analiz ve tasarım aşamalarını geçilmiştir Gereksinimler Kullanıcı Gereksinimleri Kullanıcı : - Kendisine en yakın 3 otoparkı bulabilmeli - Otoparkların doluluk durumunu görebilmeli - Kullanıcı otopark içerisinde istediği alana en yakın park yeri önerisini alabilmeli - Seçtiği park yerine en kısa yol tarifini alabilmeli - Kullanıcı park yeri rezervasyonu yapabilmeli Yönetici : - Otopark ve otoparka park alanı, kat, özel alan(kapı, duvar vs.) ekleyebilmeli Sistem Gereksinimleri - Duyarga park yerinin tabanından tavanına olan mesafeyi doğru şekilde ölçebilmelidir. - Gömülü sistem duyargadan aldığı veri ile park yerinin dolu olup olmadığını tespit edebilmelidir. - Gömülü sistem park yeri durumunu web servise iletebilmelidir.

19 10 - Gömülü sistem web servisten park yerinin rezervasyon bilgisini alıp rezervasyon fiziksel sistemini tetikleyebilmelidir(açma/kapama). - Web Servis gömülü sistem ve arayüz uygulamasından verileri alıp veri tabanına kaydedebilmelidir. - Web Servis arayüz uygulamasına ve gömülü sisteme veri tabanından aldığı bilgileri verebilmelidir. - Kullanıcı arayüzünde rezervasyon işlemi yapılabilmelidir. - Kullanıcı arayüzünde otopark ve otoparka ait yol tarifi bulunabilmelidir. - Kullanıcı arayüzünde otoparkların bilgileri(doluluk, fiyat) gösterilebilmelidir. - Kullanıcı arayüzünde otoparkların bilgileri gösterilebilmelidir. - Kullanıcı arayüzünde otoparka ait park yerleri durumlarıyla(dolu, boş, rezerve) birlikte gösterilebilmelidir. - Kullanıcı arayüzünde park yerlerine yol tarifi gösterilebilmedir Kullanım Vakaları Kullanım Vakası 1: Akıllı Otopark Uygulaması ile Otopark Bulma Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı İlgili Kişiler ve İstekleri: - Kullanıcı: Yakınlık ve doluluk açısından kendisine en uygun otoparka bulmak ister. - Otopark Görevlisi: Otoparktaki araç akışını doğru ve hızlı bir biçimde gözlemleyebilmek ister. - Otopark Yöneticisi: Otoparkı sürekli dolu tutabilmek ve kayıtların doğru tutulduğundan emin olmak ister. Önkoşullar: - Kullanıcı Akıllı Otopark uygulamasını akıllı telefonuna indirmiştir veya telefonunda güncel bir tarayıcı bulunmaktadır. - Kullanıcı internet erişimine sahiptir. - Kullanıcı konum bilgisini uygulamayla paylaşmıştır. Vaat Edilenler: - Kullanıcının belirlediği kıstaslara uygun otoparklar listelenmiştir. Ana Akış: 1. Kullanıcı Akıllı Otopark Uygulamasını ve ya tarayıcısından uygulama sitesini açar. 2. Kullanıcı harita üzerinden gitmek istediği yeri işaretler. 3. Kullanıcı Otoparkları Bul tuşuna basar. 4. Akıllı Otopark Uygulaması önerdiği otoparkların listesini görüntüler. Kullanım Vakası 2: Yol Tarifi Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı

20 11 İlgili Kişiler ve İstekleri: - Kullanıcı: Kullanıcı en uygun yol üzerinden seçmiş olduğu otoparka yönlendirilmiştir. Önkoşullar: - Otopark Bulma senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Kullanıcı seçtiği otoparka ait yol tarifini almıştır. Ana Akış: 1. Kullanıcı gitmek istediği otoparkı seçer. 2. Akıllı Otopark Uygulaması kullanıcıya seçtiği otoparkın yol tarifini gösterir. Kullanım Vakası 3: Otopark İçerisinde Konum Bulma Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı Önkoşullar: - Yol Tarifi senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Kullanıcının otoparka nereden gireceği belirlenmiştir. Ana Akış: 1. Kullanıcı, Yerleri Göster tuşuna basar. 2. Akıllı otopark sistemi otoparka ait giriş kapılarını listeler. 3. Kullanıcı, giriş yapacağı kapıyı seçer ve konumunu onaylar. Kullanım Vakası 4: Otopark İçerisinde Yer Bulma Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı İlgili Kişiler ve İstekleri: - Kullanıcı: Kullanıcı otopark içinde kendisi için en uygun olan park yerine yönlendirilmek ister. Önkoşullar: - Otopark İçerisinde Konum Bulma senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır.

21 12 Vaat Edilenler: - Kullanıcı kendisine en uygun park yerini bulmuştur. Ana Akış: 1. Akıllı Otopark Uygulaması, otopark şemasını görüntüler. 2. Kullanıcı, yakınına park etmek istediği alanı işaretler ve En Uygun Alanı Bul tuşuna basar. 3. Akıllı Otopark uygulaması, öneriyi görüntüler ve seçilmiş alan olarak kaydeder. Alternatif Akış: Manuel Park Yeri Seçme 1. Kullanıcı, park etmek istediği yeri seçer. 2. Akıllı Otopark Uygulaması seçilen park yerini seçilmiş alan olarak kaydeder. Kullanım Vakası 5: Otopark İçerisinde Yol Tarifi Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı İlgili Kişiler ve İstekleri: - Kullanıcı: Kullanıcı, gitmek istediği park yerine en kısa yoldan gitmek ister. Önkoşullar: - Otopark İçerisinde Yer Bulma Senaryosu senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Kullanıcı, park etmek istediği alana en kısa yol tarifini almıştır. Ana Akış: 1. Kullanıcı Yol Tarifini Göster tuşuna basar. 2. Akıllı Otopark Uygulaması, kullanıcıya yol tarifini gösterir. Kullanım Vakası 6: Otopark Ekleme Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Otopark Yöneticisi İlgili Kişiler ve İstekleri: - Otopark Yöneticisi: En kolay şekilde otopark eklemek ister. Vaat Edilenler: - Otopark Yöneticisi otoparkı başarıyla eklemiştir.

22 13 Ana Akış: 1. Otopark yöneticisi otopark yönetim uygulamasını açar. 2. Otopark yöneticisi kullanıcı adını ve şifresini girer. 3. Otopark yönetim uygulaması menüyü görüntüler. 4. Otopark yöneticisi Otopark Ekle tuşuna basar. 5. Otopark yönetim uygulaması otopark bilgilerini ister. 6. Otopark yöneticisi otopark bilgilerini girer. 7. Bitti tuşuna basar. Kullanım Vakası 7: Park Yeri Ekleme Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Otopark Yöneticisi İlgili Kişiler ve İstekleri: - Otopark Yöneticisi: En kolay şekilde park yerlerini eklemek ister. Önkoşullar: - Otopark Ekleme Senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Otopark Yöneticisi park yerini başarıyla eklemiştir. Ana Akış: 1. Otopark yöneticisi, otopark yönetim uygulamasını açar. 2. Otopark yöneticisi, kullanıcı adını ve şifresini girer. 3. Otopark yönetim uygulaması menüyü görüntüler. 4. Otopark yöneticisi, Otoparklar tuşuna basar. 5. Otopark yönetim uygulaması kayıtlı otoparkları görüntüler. 6. Otopark yöneticisi park yeri eklemek istediği otoparkı seçer. 7. Otopark yönetim uygulaması otoparktaki katları görüntüler. 8. Otopark yöneticisi park yeri eklemek istediği katı seçer. 9. Otopark yönetim uygulaması kattaki bölgeleri görüntüler. 10. Otopark yöneticisi park yeri eklemek istediği bölgeyi seçer. 11. Otopark yönetim uygulaması park yeri bilgilerini ister. 12. Otopark yöneticisi park yeri bilgilerini girer. 13. Otopark yöneticisi, park yerine ait duyargayı seçer. 14. Bitti tuşuna basar. Kullanım Vakası 8: Duyarga ekleme senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Otopark Yöneticisi İlgili Kişiler ve İstekleri: - Otopark Yöneticisi: En kolay şekilde duyarga eklemek ister.

23 14 Önkoşullar: - Otopark Ekleme Senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Otopark Yöneticisi duyargayı başarıyla eklemiştir. Ana Akış: 1. Otopark yöneticisi otopark yönetim uygulamasını açar. 2. Otopark yöneticisi kullanıcı adını ve şifresini girer. 3. Otopark yönetim uygulaması menüyü görüntüler. 4. Otopark yöneticisi Otoparklar tuşuna basar. 5. Otopark yönetim uygulaması kayıtlı otoparkları görüntüler. 6. Otopark yöneticisi duyarga eklemek istediği otoparkı seçer. 7. Otopark yöneticisi Duyarga Ekle tuşuna basar. 8. Otopark yönetim uygulaması duyarga bilgilerini ister. 9. Otopark yöneticisi duyarga bilgilerini girer. 10. Bitti tuşuna basar. Kullanım Vakası 9: Duyarga ile Park Yeri Eşleştirme Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Otopark Yöneticisi İlgili Kişiler ve İstekleri: - Otopark Yöneticisi: En kolay şekilde duyarga ile park yerini eşleştirmek ister. Önkoşullar: - Park Yeri Ekleme Senaryosu ve Duyarga Ekleme Senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Otopark Yöneticisi duyarga ile park yeri eşleştirmesi başarıyla eklemiştir. Ana Akış: 1. Otopark yöneticisi otopark yönetim uygulamasını açar. 2. Otopark yöneticisi kullanıcı adını ve şifresini girer. 3. Otopark yönetim uygulaması menüyü görüntüler. 4. Otopark yöneticisi Otoparklar tuşuna basar. 5. Otopark yönetim uygulaması kayıtlı otoparkları görüntüler. 6. Otopark yöneticisi eştirme yapmak istediği otoparkı seçer. 7. Otopark yönetim uygulamasından Eşleştirme menüsü açılır. 8. Otopark yönetim uygulaması duyarga ve park yeri bilgilerini ister. 9. Otopark yöneticisi duyarga ve park yeri bilgilerini girer. 10. Bitti tuşuna basar.

24 15 Kullanım Vakası 11: Rezervasyon Yapma Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı İlgili Kişiler ve İstekleri: - Kullanıcı, seçtiği park yerini rezerve etmek ister. Önkoşullar: - Park Yeri Bulma Senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Kullanıcı, seçilmiş park yerini rezerve etmiştir. Ana Akış: 1. Kullanıcı, rezerve et tuşuna basar. Kullanım Vakası 12: Rezervasyon Kaldırma Senaryosu Kapsam: Akıllı Otopark Uygulaması Ana Aktör: Kullanıcı İlgili Kişiler ve İstekleri: - Kullanıcı, seçtiği park yerini rezervasyonunu kaldırmak ister. Önkoşullar: - RezervasyonYapma Senaryosu başarıyla sonuçlanmıştır. Vaat Edilenler: - Kullanıcı, seçilmiş park yerini rezerve etmiştir. Ana Akış: 1. Kullanıcı, menüden Rezervasyonlarım tuşuna basar. 2. Akıllı Otopark Uygulaması, kullanıcının rezervasyonlarını görüntüler. 3. Kullanıcı, iptal etmek istediği rezervasyonu seçer ve Rezervasyonu Kaldır tuşuna basar.

25 Modelleme Domen Modeli Sistem Şekil 4.2 Sistemin domen modeli Sistem temel olarak 4 parçadan oluşmaktadır. Bu bileşenler şunlardır; Gömülü Sistem(Makina) Web Servis Arayüz uygulaması Benzetim uygulaması Benzetim Uygulaması Benzetim uygulaması akıllı otopark sisteminin test edilip görselleştirilmesi için gerekli bir uygulamadır. Uygulama temel olarak gerçek hayattaki bir otoparkın bilgisayar ortamında modellemesini sağlar. Sistemin genel yapısı UML diyagramında anlatılmıştır. sanal ses ötesi duyargalar oluşturmaktadır. Bu duyargaların veri alışverişini Şekil 4.3 teki veri akış diyagramında gösterilmiştir. Şekil 4.3 Benzetim uygulaması veri akış diyagramı

26 Kullanıcı Arayüz Uygulaması Kullanıcı arayüz uygulaması, kullanıcıların otoparklarla etkileşime geçip otoparklar üzerinde işlem ve görüntüleme yapmaları için gerekli olan uygulamadır. Kullanıcılar bu uygulama sayesinde; - Gitmek istedikleri yere yakın otoparkları ve bu otoparklara bulundukları konumdan yol tarifi alabilirler. - Listelenen otoparkların doluluk ve yakınlık bilgilerini görüntüleyebilirler - Seçtikleri otopark içinde bulunduğu konumu bulabilirler. - Seçtikleri otopark içinde yerleri görüntüleyebilirler, kendilerine en uygun yer önerisi isteyebilir ve seçilen yere otopark içinde yol tarifi alabilirler. - Seçtikleri yeri rezerve edebilir ve bu rezervasyonu kaldırabilirler. Şekil 4.4 Arayüz uygulaması taslak ekranları

27 Şekil 4.5 Kullanıcı arayüz uygulaması veri akış diyagramı 18

28 Gömülü Sistem Gömülü Sistem temel olarak duyargadan aldığı mesafe bilgisini işleyerek kontrol ettiği park yerinin dolu olup olmadığını belirleyerek web servise bu bilgiyi gönderir. Ayrıca kontrol ettiği park yerinin rezerve edilip edilmediğini belirler. Eğer rezerve durumunda değişiklik olursa Rezerve Fiziksel Sistemini gerekli şekilde tetikler. Şekil 4.6 Gömülü sistem veri akış diyagramı

29 20 5 TASARIM, GERÇEKLEME VE TEST 5.1 Tasarım Benzetim Uygulaması Benzetim uygulaması nesne tabanlı yazılım tasarıma uygun olarak tasarlandı. Benzetim uygulamasının yapım amacına uygun olarak yazılan algoritmanın akış diyagramını Şekil 5.1 deki gibidir UML Şekil 5.1 Benzetim uygulması UML diyagramı

30 Akış Diyagramı Şekil 5.2 Benzetim Uygulaması Akış Diyagramı

31 Gömülü Sistem Akış Diyagramı Şekil 5.3 Gömülü sistem akış diyagramı

32 Web Servis Mimari Tasarım Web servis mimarisi MVC(Model View Controller) yapısı kullanılarak REST mimarisine uygun olarak tasarlandı. Bu mimari sayesinde birden fazla istemciden gelen isteklerin sorun yaratması ve direk veri tabanına bağlanılmasından oluşacak veri tutarsızlığı engellendi. Şekil 5.4 MVC(Model-View-Controller) Web servis mimarisi tasarlanırken veri tabanındaki her ana tabloya karşılık bir model nesnesi(data Access Object) oluşturuldu. Şekil 5.5 Modellerin UML diyagramı Kullanıcı istekleri içinse 3 adet ana view nesnesi oluşturuldu. Şekil 5.6 View nesnelerinin UML Diyagramı Her view içinse bir adet controller nesnesi oluşturuldu.

33 Veri Tabanı Tasarımı Uygulamalar için gerekli olan veri tabanı tasarımı ilişkisel olarak yapıldı. Birincil anahtar ve dış anahtarlar verilerin tekrarsız olarak tutulabilmesi için eklendi. Tasarım Şekil 5.7 diyagramında görülebilir. Şekil 5.7 ERD

34 Arayüz uygulaması Arayüz uygulaması farklı istemcilerden istek almaktadır. Bu yüzden istemciler sınıflandırılarak cevap verilmelidir. Akıllı otopark sistemi istemciler için sınıflandırma yaparsak karşımıza temel sınıflandırma ölçütü ekran boyutu çıkmaktadır. Buna göre akıllı otopark sistemi için iki adet arayüz yapılmıştır. Bunlardan biri mobil cihazlar (ekran boyutu 800 piksel den küçük cep telefonu, saat vs.) ve web uygulaması ise bu özelliğin dışında kalan cihazlar için yapılmıştır. Şekil 5.8 Arayüzlerin çalışma prensibi Arayüz uygulaması MVC yapısına uygun olarak tasarlanmıştır. Model nesnesi oluşturulmak yerine, veriler web servis üzerinden alınmakta ve gerekli verileri web servis üzerinden veri tabanı ve fiziksel sistemlere gönderilmektedir Mobil arayüz Şekil 5.9 Arayüzün MVC yapısı Bu arayüz için ekran boyutu temel olarak tasarlanmıştır. Ekrandaki nesnelerin en fazla boyutu 800 piksel olmalı ve tasarım esnek yapılarak farklı mobil cihaz boyutları için de çalışabilmesi sağlanmıştır Web arayüz uygulaması Bu arayüz içinse 800 piksel ve daha fazla ekran çözünürlüğüne sahip cihazlar(masaüstü ve dizüstü bilgisayar, tablet) baz alınarak yapılmıştır. Bu uygulama yapılırken tarayıcı esnekliğine sahip olması sağlanmıştır.

35 Gerçekleme Akıllı otopark sistemi projesinin gerçekleme kısmı 4 ana konudan oluşmaktadır. Başlangıçta gömülü sistemin temel çalışma sisteminin ve fiziksel sistemlerle iletişim kurması için gerçeklemenin nasıl yapıldığı anlatılacaktır. Sonrasında sistemlerin birbirleriyle iletişim kurup veri tabanını kullanması için gereken web servisin ve verilerin kullanıcılara sunulması için gereken arayüzün nasıl gerçeklendiği ele alınacaktır. Son olarak test ve görselleştirmek için gerekli olan benzetim uygulamasının gerçekleme aşamaları sunulacaktır Kullanılan Teknolojiler Web servisin ve arayüzün ayağa kalkması için gerekli olan sunucu yazılımı Unix tabanlı Ubuntu işletim sistemi, gömülü sistemin(raspberry Pi) Unix tabanlı Raspbian işletim sistemi kullanılmıştır. Yazılım geliştirmesi aşamasında geliştirme ortamı olarak Eclipse ve MySQL Workbench kullanılmıştır. Web servis yazılımı için JAX-RS Java kütüphanesi, web servisin diğer sistem nesneleri ile iletişimi ise JSON ve web servis için gerekli olan veri tabanı içinse MySQL kullanılmıştır. Arayüzde tasarım için CSS ve HTML5, grafiklerin nesnelerinin çizilebilmesi için KinectJS, web servisle iletişim kurmak için JQuery, ve genel mimarisi içinse Primefaces java anaçatısı kullanılmıştır. Son olarak javascriptleri test etmek için Chrome internet tarayıcı kullanılmıştır. Gömülü sistemin duyargalarla ve web servis ile veri alışverişi yapabilmesi için Python dili ve kütüphaneleri kullanılmıştır. Şekil 5.10 Kullanılan teknoloji ve araçlar Kullanılan Yazılım Dilleri - Benzetim, arayüz ve web servis için Java dili kullanılmıştır. - Arayüz için ayrıca HTML5 ve JavaScript diller kullanılmıştır. - Gömülü sistemde ise Python kullanılmıştır. - Veri tabanı için SQL dili kullanılmıştır.

36 Gömülü Sistem Gömülü sistemin çalıştığı elektronik kart ARM işlemcisine sahiptir. Bu işlemci yapısına uygun olan ve Unix tabanlı Raspbian işletim sistemi kartın üzerine yüklenmiştir. Bu işletim sistemi üzerinde Python derleyicisi varsayılan olarak bulunmaktadır. Bu yüzden yazılım için Python dili seçilmiştir. Ses ötesi duyarga ile mesafe ölçümü[9] //portları ayarla trigger <- 1 echo <- 2 //trigger e false yap Port(trigger) <- FALSE //modülü aktifleştir sleep(0.5) //10 mikrosaniye TRUE gönder Port(trigger) <- TRUE sleep( ) Port(trigger) <- FALSE //sinyalin baslangic zamanini al start_time <- current_time while (Port(echo) equal 0) start_time = current_time //sinyalin bitiş zamanını al stop_time <- current_time while (Port(echo) equal 1) stop_time = current_time //zaman farkını bul different_time <- stop_time - stop_time //zamanı ses hızıyla carp (34320 cm/s ses hızı) distance <- different_time*34320 //sinyal gidip geldiği için 2 ye böl ve uzaklığı bul distance <- distance/2 Uyarı ışığı ve rezervasyon fiziksel sistemi açma/kapama giris <- 1 // kapama Port(giris) <- FALSE // açma Port(giris) <- TRUE Web servise istek yap(python) //kütüphaneyi ekle import urllib2 // İstek yapılcak adresi ekle req =urllib2.request(' // adrese istek gönder res = urllib2.urlopen(req) // geri dönüş değerini yazdır print res.read

37 28 Kartın üzerinde 17 adet giriş/çıkış birimi(general Purpose Input/Output), 2 adet 5V, 1 adet 3.3V, 3 adet ground bulunmaktadır. Sistemde bir adet duyarga, bir adet uyarı ışığı ve bir adet rezervasyon fiziksel sistemi bulunduğunda 4 adet GPIO, 1 adet 5V ve 1 adet grounda ihtiyaç vardır. Sistemdeki nesne sayısı artıp n olduğunda serileştirme yapmak için!" # () adet daha GPIO kullanılmalıdır. Devre şeması Şekil 5.11de gösterilmiştir. Şekil 5.11 Gömülü sistemin devre şeması Sistemin düzgün olarak çalışabilmesi için R1 < R2 < 2*R1 koşulu sağlanmalıdır Web Servis Akıllı otopark sisteminde alt sistemler arası iletişim kurmak için web servis gerçeklenmiştir. Web servis veri tabanından aldığı verileri işleyerek gömülü sistem ve arayüzün hizmetine sunar. Ayrıca web servis arayüzden ve gömülü sistemden aldığı veriyi işleyerek veri tabanına kaydetmektedir. Web servisin temel fonksiyonları ise optimum yer bulma, kullanıcıların nerede olduklarını bulma, istenilen yeri bulma, kullanıcıların rezervasyon kayıtlarının sisteme girilmesini sağlama, belirli iki alan arası yol bulma ve otopark alanlarına analiz bilgisi sunmaktır İsteklerin ele alınması Web serviste gelen istekler view katmanında ele alınır. Gelen isteğin türü(get,post), ve gelen parametreler göre uygun view nesnesine ait fonksiyon public class YerView @Produces("application/json") public Yer optimum(@pathparam("param") int yer_id) {. }

38 29 Web servise sunucu_adresi/web_servis/yer/optimum/<parametre> isteği geldiğinde YerView nesnesine ait optimum fonksiyonu çağrılacaktır. Ayrıca yer_id kullanıcıdan gelen <parametre> olacaktır. Ayrıca fonksiyon Yer nesnesi ayrıştırılıp JSON olarak geri dönmektedir. Bu özellikler JAX-RS java kütüphanesi sayesinde gerçeklenmiştir Veri tabanı bağlantısı ve sorgu yapılması Web servis çoğu işlemi veri tabanıyla etkileşim kurarak yapmaktadır. Bunun için veri tabanı bağlantısı için bir nesne tasarlanmıştır. Nesnenin connection fonksiyonu şu şekilde veri tabanı bağlantısı oluşturur. Connection con; con=(connection)drivermanager.getconnection("jdbc:mysql://"+host+":"+port+"/"+dbname+"?u seunicode=true&characterencoding=utf-8",username,password); Veri tabanında ise sorgu şu şekilde yapılmıştır. VeriTabani cs = new VeriTabani(); Connection c = cs.connection(); String query = "SQL SORGU"; PreparedStatement statement = (PreparedStatement) c.preparestatement(query); ResultSet results = statement.executequery(); if(results.next()){ sensor = new Duyarga(results.getInt("sensor_id"), results.getint("sensor_name"),results.getint("otopark_id")); } results.close(); statement.close(); cs.connectionclose(); Optimum Yer Bulma Algoritması Kullanıcıların istedikleri alana en yakın park alanının bulunmasını sağlayan algoritmadır. Yerlere ait liste alır amaç noktasına en uygun yeri geri döner. PROSEDÜR esaplaenyakinyer min <- infnity FOR Yer listesindeki bütün yerler BEGIN d <- euclidiandistance(hedef_yer, denenen_yer) IF (d < min && yer = PARK_ALANI) && denenen_yer dolu değilse && denenen yer rezerve değilse) THEN min <- d yer <- denenen_yer ENDIF ENDFOR PROSEDÜR euclidiandistance Return kökal(üstal(nereden-nereye ağırlık merkezlerinin yatay farkı,2) + üstal((nereden-nerete ağılık merkezlerini dikey farkı),2))) + mutlak(kat_farkı*kat_maliyeti)

39 Yol Bulma Algoritması Yol bulma algoritması belirli iki alanı arasında en kısa yolu bulması için tasarlanmıştır. Algoritma öncelikle bu iki alanın aynı otoparkta bulunup bulunmadığını kontrol eder. Eğer aynı otoparkta ise o otoparka ait tüm yerleri alarak listeye atar. Bu liste yardımıyla Şekil 5.12deki çizge oluşturulur. A* arama algoritması uygun bir heuristic fonksiyonla uygulanarak sonuç bulunur. Algoritma için Giuseppe Scrivano nun astar nesnesi kullanılmıştır[12]. Şekil 5.12 Yer çizgesi - Yer bulma algoritması için Heurisctic(Sezgisel) fonksiyonu PROSEDÜR euclidiandistance Return kökal(üstal(nereden-nereye ağırlık merkezlerinin yatay farkı,2) + üstal((nereden-nerete ağılık merkezlerini dikey farkı),2))) + mutlak(kat_farkı*kat_maliyeti) - Yer bulma algoritması için İzleyen fonksiyonu PROSEDÜR izleyen for çizgedeki bütün düğümleri gez BEGIN düğümden gidilebilecek yerler listesini oluştur ENDFOR

40 Rezervasyon Algoritması PROSEDÜR reserve_et PARAMETRE otopark_id, yer_id, user_id, saat IF seçilen_yer boşsa THEN rezerve bilgisi rezervasyon tablosuna eklenir ELSE print hata_mesajı ENDIF PROSEDÜR rezerve_kaldır PARAMETRE otopark_id, yer_id, user_id, saat IF seçilen_yer boş değilse THEN rezervasyon tablosuna bitiş saati bilgisi girilir ELSE print hata_mesajı ENDIF PROSEDÜR rezervasyon_kontrol FOREACH park_yeri IF rezerve edilmiş yer varsa AND maximum rezervasyon süresi geçmişse THEN rezervasyon tablosuna bitiş saati bilgisini gir Gün ve/veya saate göre analiz Algoritması Bu algoritma kullanılarak otoparkların daha sonraki zaman dilimleri için tahmini olarak doluluk oranının bulunması için tasarlanmıştır. Algoritma verilen gün, saatin 10 dakika ileri/gerisi ve otoparkın doluluk oranını vermektedir. Bu algoritma gerçeklenirken SQL dilinin gruplama ve aralık özelliği kullanılmıştır. PROSEDÜR analiz_yap BEGIN PARAMETRE toplam_yer PARAMETRE gun <- Pazartesi Salı Perşembe Çarşamba Cuma Cumartesi Pazar PARAMETRE baslangic_saati PARAMETRE otopark_id ortalama_saat <- baslangic_saati + 10 yer_listesi <- gun ve ortalama_saati+-10 arasında olan değerleri bul yer_listesi <- yer_deger_listesindeki birden fazla değeri olan yerler için sonuncuları haricindikileri sil dolu_yer <- 0 FOREACH yer_listesindeki tüm elemanlar için BEGIN if elemanın bitis degeri > ortalama_saat + 10 dolu_yer <- dolu_yer + 1 END END END RETURN dolu_yer/toplam_yer Eğer sonuç tüm gün yada daha uzun zaman aralığında bulunmak isteniyorsa algoritma farklı zaman aralıklarında tekrar çalıştırılıp ortalama bulunarak elde edilir.

41 Arayüz Uygulaması Arayüz uygulaması kullanıcıların otoparklarla ilgili işlem yapabilmeleri için tasarlanmış bir uygulamadır. Bu uygulama son kullanıcıların hizmetine sunulacağı için uygulamanın son derece kullanılabilir ve görsel olması gereklidir. Bu yüzden uygulamanın daha görsel ve kullanışlı olması için farklı özellikler için bir çok yeni teknoloji kullanılmıştır. Bu teknolojilerde aşağıdaki başlıklarda anlatılacaktır Otoparkın çizilmesi Akıllı otopark sistemi projesinin temelinde otoparklar bulunmaktadır. Otoparkın çizilmesi için HTML5 in canvas özelliği kullanılmıştır. Bu özelliği daha aktif kullanmak için KinectJS javascript kütüphanesi kullanılmıştır. Ayrıca web servisten bilgi alınıp otoparkın güncellenmesi içinde jquery javascript kütüphanesi kullanılmıştır. Şekil 5.13 Otopark gösterimi - Otoparktaki renklerin alanları YOL DOLU PARK ALANI BOŞ PARK ALANI REZERVE PARK ALANI PARK EDİLEMEZ ALAN(KAPI, DUVAR VS.) BULUNULAN ALAN SEÇİLEN ALAN Tablo 5.1 Otopark renk tablosu

42 Bulunulan alan ile seçilen arasında yolun çizilmesi Seçilen alan(kahverengi) ile seçilen(mavi) arasına yol(sarı) üzerinden kırmızı bir yol çizilir. Bu özellik içinde otoparkın çizilmesinde kullanılan teknolojiler kullanılmıştır. Yol bilgisi ise web servisten gelmektedir. Bulunulan alan ise çerezde(cookie) bulunmaktadır. Seçilen alan ise öneri yada elle seçim şeklinde olabilir Mobil arayüz Şekil 5.14 Yol gösterimi Mobil uygulamada uyumluluk problemi olmaması için jquery Mobile ve Primefaces Mobile kullanılmıştır. Şekil 5.15 Arayüzün mobil cihazda görünümü Benzetim Uygulaması Benzetim uygulaması akıllı otopark sisteminin testi ve görselleştirilmesi için tasarlanmıştır. Ayrıca benzetim uygulaması uzun çalıştırılarak veri toplanmış bu veriler ışığında analiz uygulamasının test edilmesi sağlanmıştır. Uygulama bir otopark için poission dağılımına göre araç gelmesini, otoparka yerleşmesini ve poission dağılımına göre hizmet alıp otoparktan ayrılmasını sağlar. Benzetim uygulaması aynı anda birden fazla benzetim uygulamasının eşzamanlı çalışmasına karşı boş olan yerleri web servis yardımıyla