Captura e disponibilização em nuvem de logs automotivos: a construção de artefatos de software para coleta e gerenciamento de anomalias

Abstract

Ainda que os setores naval, aeronáutico e automobilístico representem setores industriais bastante maduros, a Computação Embarcada tem feito com que a evolução destes setores explore novas formas de mercado. Tradicionalmente, a chamada Computação Embarcada Automotiva foi aplicada para fins relacionados à segurança no setor automotivo, pois, por meio dela, é possível coletar dados relacionados ao funcionamento do veículo em tempo real, podendo assim descobrir falhas no momento em que ocorrem. Com o advento de tecnologias de entretenimento e com a redução de custos de processamento e desenvolvimento de hardwares, a Computação Embarcada Automotiva passou a ser aplicada para inúmeras funcionalidades, tornando-se cada vez mais viável. Dentre os avanços acarretados pela Computação Embarcada Automotiva, situa-se o On-Board Diagnostic (OBD), cuja funcionalidade é efetuar o diagnóstico completo e de forma padronizada, do sistema interno veicular, por meio da obtenção dos dados das Unidades de Controle Eletrônico. A tecnologia permite também que por meio de uma interface de comunicação OBD do veículo, os dados obtidos após o diagnóstico sejam transmitidos para o ambiente externo, possibilitando assim que diferentes tecnologias obtenham esses dados e os processem para diferentes finalidades. Dados relacionados à velocidade, combustível, emissão de gases poluentes, temperatura do óleo e códigos de anomalias ocorridos na rede interna do veículo são passíveis de coleta por meio da interface On-Board Diagnostic. A exploração desta interface deu-se, inicialmente, pela padronização na forma que os dados são lidos por um dispositivo externo ao veículo. Posteriormente, com o avanço de outras tecnologias, como smartphones e Cloud Computing, surgiram novas utilizações para os dados coletados por meio da interface OBD, como: controle de emissão de gases poluentes; previsão de falhas por mal-uso do veículo; prevenção de acidentes por meio de alertas ao condutor e análise de perfil do condutor pela utilização do veículo e de dados de geolocalização. A tendência atual do setor automotivo ‒ principalmente com o advento de tecnologias como Fog e Edge Computing, responsáveis pela criação de redes virtualizadas entre dispositivos próximos, capazes de efetuar processamentos de baixa latência – é que os veículos passem a compor uma rede de comunicação, a qual estará em constante troca de dados, de modo a compartilhar suas informações e seu processamento. A presente pesquisa foi desenvolvida considerando as atuais tendências da Computação Embarcada Automotiva, a importância e os avanços na utilização do On-Board Diagnostic. Por meio de uma Pesquisa Bibliográfica, as atuais utilizações da tecnologia OBD foram obtidas. A análise dos trabalhos científicos permitiu identificar uma lacuna na grande área da Computação Embarcada Automotiva: explorar a obtenção de códigos de anomalias, coletados de Unidades de Controle Eletrônico (UCE) do veículo por meio da interface OBD, seu armazenamento em um banco de dados na nuvem e a sua disponibilização para eventuais consultas e análises. Como forma de explorar a lacuna encontrada, um conjunto de softwares foi inicialmente sugerido e modificado por meio do método de tentativa e erro. Após algumas alterações em duas diferentes tentativas, descritas no diário de pesquisa, um terceiro modelo de softwares foi desenvolvido. A solução composta por quatro aplicações e um banco de dados foi desenvolvida no sentido de testar a viabilidade de se explorar um grande conjunto de dados de funcionamento dos veículos, armazenados em nuvem; que pudessem ser utilizados com diferentes propósitos, mas, principalmente, que permitissem uma rápida e consistente evolução dos projetos de novos veículos. Após o desenvolvimento do conjunto de softwares, foram efetuados testes e a solução mostrou-se viável para o cumprimento do objetivo proposto, sendo possível por meio dela, a correta coleta de códigos de anomalias veiculares, armazenados nas Unidades de Controle Eletrônico do veículo, o armazenamento destes dados em um banco de dados em nuvem e sua disponibilização por meio de uma Interface de Programação de Aplicações (API). O conjunto de softwares desenvolvidos faz parte do rol de registros do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), da Unidade de Pesquisa do Centro Paula Souza, na construção de sua produção tecnológica.

Although the naval, aeronautical and automotive sectors represent very mature industrial sectors, Embedded Computing has made the evolution of these sectors explore new forms of market. Traditionally, so-called Automotive Embedded Computing has been applied for safety-related purposes in the automotive sector, because through it, it is possible to collect data related to vehicle operation in real time, thus being able to discover faults as they occur. With the advent of entertainment technologies and the reduction of hardware processing and development costs, Automated Embedded Computing has been applied to many functionalities, making it increasingly viable. Among the advances achieved by Automotive Embedded Computing, is the On-Board Diagnostic (OBD), whose functionality is to perform a complete and standardized diagnosis of the internal vehicular system, by obtaining data from the Electronic Control Units. The technology also allows that through an OBD communication interface of the vehicle, the data obtained after the diagnosis is transmitted to the external environment, thus allowing different technologies to obtain this data and process it for different purposes. Data related to speed, fuel, emission of pollutant gases, oil temperature and fault codes occurring in the vehicle's internal network can be collected through the On-Board Diagnostic interface. The exploration of this interface was initially due to the standardization in the form that the data is read by a device external to the vehicle. Later, with the advancement of other technologies, such as smartphones and Cloud Computing, new uses for the data collected through the OBD interface appeared, such as: emission control of polluting gases; prediction of failures due to misuse of the vehicle; accident prevention through driver alerts and analysis of the driver's profile for the use of the vehicle and geolocation data. The current trend in the automotive sector - especially with the advent of technologies such as Fog and Edge Computing, responsible for creating virtualized networks between nearby devices capable of performing low latency processes - is for vehicles to form a communication network, which will be in constant exchange of data, in order to share its information and its processing. The present research was developed considering the current trends of Automotive Embedded

Computing, the importance and the advances in the use of On-Board Diagnostic. Through a Bibliographic Survey, the current uses of OBD technology were obtained. The analysis of the scientific work allowed to identify a gap in the large area of Automotive Embedded Computing: to explore the obtaining of codes of anomalies, collected from Electronic Control Units (ECU) of the vehicle through the OBD interface, its storage in a database in the available for consultation and analysis. As a way to explore the gap found, a set of software was initially suggested and modified through trial and error. After some changes in two different trials, described in the research journal, a third software model was developed. The solution comprised of four applications and a database was developed to test the feasibility of exploring a large set of vehicle data stored in the cloud; that could be used for different purposes, but mainly to allow a rapid and consistent evolution of new vehicle designs. After the development of the software package, tests were carried out and the solution proved to be feasible for the accomplishment of the proposed objective, being possible through it, the correct collection of vehicular anomaly codes, stored in the Electronic Control Units of the vehicle, storage of this data in a cloud database and its availability through an Application Programming Interface (API). The set of software developed is part of the register of the National Institute of Industrial Property (INPI), of the Research Unit of the Paula Souza Center, in the construction of its technological production.