Моделирование информационного обеспечения для оптимизации логистических задач в сфере транспорта с использованием программируемого имитатора контейнера-трансформера

УДК 004.771                                              

Введение . Существует логистическая проблема, связанная с перевозкой грузовых контейнеров с пустой тарой, что влечет дополнительные расходы на топливо и трудовые ресурсы, загруженность дорог и, как следствие, нагрузку на экологическую среду.

Для решения описанной логистической проблемы по перевозке грузов, используют контейнеры-трансформеры «SmartBoxCity», их оснащают технологией беспроводной связи и «Интернета вещей»1. Центральным элементом создаваемого продукта является трансформирующийся в рабочее состояние контейнер, оборудованный информационной системой удалённого администрирования и сценарного управления. Предназначен он для крупных логистических компаний. Контейнер-трансформер позволяет штабелировать в одном транспортном средстве несколько пустых контейнеров, что экономит затраты на логистику, поскольку конкретный объём перевозок используется более эффективно [1]. Предложенное решение позволяет сократить издержки на доставку и является частью информационной системы оптимизации маршрута следования грузового транспорта [2].

В связи с тем, что разработка и тестирование составляющих компонентов проекта достаточно трудоемкий и ресурсоемкий процесс, предложено программное обеспечение для имитации процессов работы комплекса в целом.

Авторами работы поставлена задача по созданию программного продукта, обеспечивающего моделирование работы логистической инфраструктуры для контейнеров-трансформеров с использованием технологии беспроводной связи и «Интернета вещей», а также реализованы сервисы для быстрого обмена информацией между участниками (объектами и субъектами) этого процесса [3].

Материалы и методы . Для решения поставленной задачи по разработке приложения-имитатора в первую очередь было необходимо выбрать веб-сервер. В качестве веб-сервера был выбран IIS (Internet Information Services) — проприетарный набор серверов для нескольких служб Интернета от компании Microsoft, а также веб-приложение ASP.NET Core, ввиду того, что приложения, построенные на данной технологии, являются переносимыми и легко настраиваемыми². Фреймворк использует язык программирования C# и механизм представлений Razor³.

В качестве базы данных для хранения моделируемых данных была выбрана система управления реляционными базами данных — Microsoft SQL Server [4].

Среди компонентов, входящих в состав программного обеспечения, имеется мобильное приложение для имитации поведения контейнера-транформера. С его помощью пользователь может создать модель контейнера, отслеживать его возможные состояния и показания датчиков. Приложение состоит из следующих функциональных блоков (разделов главного меню): «Показания датчиков», «GPS координаты», «Состояние контейнера» и «Фотофиксация».

В разделе главного меню «Показания датчиков» пользователь может отследить и изменить показания датчиков, а именно: температуру, вес груза, освещённость, влажность, уровень заряда батарей, уровень сигнала сети. Все сделанные пользователем изменения впоследствии сохраняются и далее происходит доступ к камере, фиксирующей состояние груза в контейнере-трансформере на момент изменения параметров (рис. 1).

Параметры контейнера

(ЬохЗ)

Вес груза:       -----22^ кг

Температура:    ______22ф °с

-40

Датчик света: -----ф27лм

°юоо

Влажность:      ф37 *

Заряд батареи: ------12 ф

°16

~                        -13

Сигнал сети:    ------—ф дБ

-поо

Рис. 1. Показание датчиков

В разделе главного меню «GPS координаты» пользователю в реальном времени представлены GPS координаты контейнера. Добавочно отслеживаются дата и время изменения координат [5]. Все изменения через равные промежутки времени отправляются на сервер и фиксируются в базе данных (рис. 2).

Рис. 2. GPS координаты контейнера

В разделе главного меню «Состояние контейнера» отслеживается положение дверей (открыта/закрыта) и контейнера (разложен/сложен), а также его положение: на складе, на автомобиле и у заказчика [6]. Как и в разделе главного меню «Показания датчиков», после того, как пользователь смоделировал объект и нажал на кнопку «Сохранить изменения», приложение переводит его через меню к камере телефона для выполнения фотофиксации (рис. 3).

Информатика, вычислительная техника и управление

^

EL И»

Состояние контейнера

Рис. 3. Состояние контейнера

В разделе главного меню «Фотофиксация» отображаются последние показания датчиков контейнера-трансформера, а также GPS координаты. В итоге все смоделированные данные отображаются в табличном виде. Реализация фотофиксации является достаточно важной составляющей приложения, так как клиент получает возможность наглядно отслеживать состояние находящегося в контейнере-трансформере груза (рис. 4).

Рис. 4. Фотофиксация

Мобильное приложение, имитирующее контейнеры-трансформеры «SmartBoxCity», было создано для проверки работоспособности программного обеспечения с использованием технологии беспроводной связи и «Интернета вещей». Данные о параметрах контейнеров-трансформеров передаются на сервер и фиксируются в базе данных. Для проверки созданной модели возможно зайти в личный кабинет и на основании ранее созданной учётной записи просмотреть состояния объектов в реальном времени, отследить их местоположение с применением технологии Google Maps [7]. Имеется возможность через мобильное приложение производить настройки, имитирующие «поведение» контейнера-трансформера. Данные, получаемые данным имитатором, используются для решения логистических задач оптимизации грузоперевозок.

Результаты исследования . Таким образом, можно сделать вывод, что пользователь с помощью приложения-имитатора получает возможность осуществлять полноценный контроль над процессом моделирования поведения контейнера-трансформера.

Разработанные в составе приложения-имитатора компоненты являются основой тестирования будущей информационной системы, обеспечивающей реализацию информационной составляющей программного обеспечения автотранспортной инфраструктуры для поддержки и оптимизации логистических задач.

Разработанная архитектура информационной системы, представленная на рис. 5, прошла проверку на поддержку работы со множеством имитаторов контейнеров-трансформеров, показала устойчивость к нагрузкам и полноту функционала для решения и оптимизации логистических задач.

Рис. 5. Архитектурная схема системы

В процессе реализации программного обеспечения был создан веб-сервер, обеспечивающий обработку информации, получаемой от разработанного мобильного приложения — имитатора контейнера-трансформера, а также организована подсистема взаимодействия с реальными датчиками, входящими в состав объекта [8].

Обсуждения и заключения . Созданный имитатор, с помощью которого пользователь может моделировать поведение контейнера и отслеживать всевозможные показания его датчиков, является неотъемлемой частью создаваемого программного обеспечения для его отладки и тестирования при организации единого пространства по контролю и оптимизации грузоперевозок с использованием «умных» контейнеров-трансформеров при оказании транспортных услуг населению и юридическим лицам в урбанизированной среде.