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Document Type: Dissertação
Title: A SysML profile for smart city applications
Authors: Souza, Layse Santos
Issue Date: 13-Jul-2021
Advisor: Soares, Michel dos Santos
Resumo : Uma cidade inteligente é um centro urbano que integra uma variedade de soluções para melhorar o desempenho da infraestrutura e alcançar um desenvolvimento urbano sustentável. As estradas urbanas são uma infraestrutura crucial altamente exigida pelos cidadãos e organizações interessadas em sua implantação, desempenho e segurança. O controle de sinais de trânsito urbano é um problema importante e desafiador no mundo real, que visa monitorar e melhorar o congestionamento de trânsito. Portanto, a implantação de semáforos para veículos ou pedestres em um cruzamento é uma atividade complexa, pois é necessário estabelecer regras para controlar o fluxo de veículos e pedestres. O fluxo de tráfego no cruzamento muda constantemente, dependendo das condições climáticas, dia da semana e período do ano, assim como obras e acidentes rodoviários que influenciam ainda mais a complexidade e o desempenho. Esta dissertação descreve primeiro o SmartCitySysML, um perfil proposto que adapta a SysML com elementos especiais que são específicos para cidades inteligentes. Depois, é elaborada uma extensão do perfil SmartCitySysML para o design das dimensões das cidades inteligentes. Em seguida, é realizada a integração de modelos, ou seja, a integração do perfil SmartCitySysML com Redes de Petri para modelar separadamente os elementos arquiteturais básicos (sensor, controlador e atuador) de um sistema de controle de tráfego urbano como sub-modelos para demonstrar o comportamento de cada elemento, e a integração do perfil SmartCitySysML com Redes de Petri Colorida Temporizada (TCPN) para modelagem, simulação e verificação de propriedades do sistema de controle de sinais de trânsito urbano. As ferramentas CPN permitem avaliar o comportamento do modelo por meio de simulação e verificação de propriedades e realizar um desempenho baseado em simulação. A simulação de modelos permite observar o comportamento do sistema sob condições que seriam difíceis de organizar em um ambiente realmente controlado. Consequentemente, uma avaliação preliminar pode ser realizada nos estágios iniciais de desenvolvimento do sistema, reduzindo significativamente os custos de melhorias e aumentando a qualidade do produto final.
Abstract: A smart city is an urban center that integrates a variety of solutions to enhance infrastructure performance and achieve sustainable urban development. Urban roads are a critical infrastructure highly demanded by citizens and organizations interested in their deployment, performance, and safety. Urban traffic signal control is a major and challenging problem in the real world, which aims to monitor and enhance traffic congestion. Therefore, the deployment of traffic signals for vehicles or pedestrians at a junction is a complex activity, as it is necessary to establish rules to control the flow of vehicles and pedestrians. Also, traffic flow at intersections changes constantly, depending on weather conditions, day of the week, and period of the year, as well as road works and accidents that further influence complexity and performance. This thesis first describes SmartCitySysML, a proposed profile that adapts SysML with special elements that are specific to smart cities. In addition, an extension of the SmartCitySysML profile to the design of the dimensions of smart cities is proposed. Finally, integration of models is performed, that is, the integration of the SmartCitySysML profile with Petri Net to separately model the basic architectural elements (sensor, controller, and actuator) of an urban traffic control system as sub-models to describe the behavior of each element, and the integration of the SmartCitySysML profile with Timed Coloured Petri Nets (TCPN) for modeling, simulation, and verification of properties of an urban traffic signal control system. CPN tools allow the evaluation of the model behavior through simulation and property verification and perform a simulation-based performance. Model simulation allows observing the behavior of the system under conditions that would be difficult to organize in a truly controlled environment. Consequently, a preliminary evaluation can be performed in the early stages of system development, significantly reducing costs of improvements and increasing quality of the final product.
Keywords: Smart cities
SysML
Petri Net
Timed Coloured Petri Nets
Urban traffic signal control
Model integration
Model simulation
Formal verification
Cidades Inteligentes
Redes de Petri
Redes de Petri Coloridas Temporizadas
Controle de sinais de trânsito urbano
Modelo de integração
Modelo de simulação
Verificação formal
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe
Program Affiliation: Pós-Graduação em Ciência da Computação
Citation: SOUZA, Layse Santos. A SysML profile for smart city applications. 2021. 90 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2021.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/14559
Appears in Collections:Mestrado em Ciência da Computação

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