Програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об’єктів у режимі реального часу

Реферат: Програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу, який містить мікропроцесорний блок обробки інформації та навігаційний модуль і модуль зв'язку, які з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації, причому у нього введено блок сенсорів, аналогові сенсори, цифрові сенсори, шину аналогових сигналів, шину цифрових сигналів, головний блок, блок датчиків, блок узгодження рівнів, блок перетворювачів рівнів, блок інтерфейсів, блок введення/виведення, цифрові інтерфейси, модуль пам'яті, блок контролю і захисту, блок керування, блок додаткових модулів, комутатор, дисплей, блок резервного живлення, блок живлення, шину живлення, пристрої розпізнавання образів, джерело резервного живлення, причому аналогові та цифрові сенсори, які утворюють блок сенсорів, з'єднано з блоком узгодження рівнів та блоком перетворювачів рівнів відповідно, які утворюють блок датчиків, шину аналогових і цифрових сигналів з'єднано з блоком введення/виведення та цифрових інтерфейсів відповідно, які утворюють блок інтерфейсів, комутатор з'єднано з пристроями розпізнавання образів, джерело резервного живлення з'єднано з блоком резервного живлення, шину живлення з'єднано з блоком живлення, який у свою чергу з'єднано з блоком резервного живлення, блок датчиків, блок узгодження рівнів, блок перетворювачів рівнів, блок інтерфейсів, блок введення/виведення, цифрові інтерфейси, модуль пам'яті, блок контролю і захисту, блок керування, блок додаткових модулів, комутатор, дисплей, блок резервного живлення з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації та разом з блоком живлення утворюють головний блок. UA 115452 U (12) UA 115452 U UA 115452 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі інформаційно-вимірювальних, контрольних, автоматичних і автоматизованих систем та може використовуватися для реєстрування входу або виходу осіб; обліку, аналізу, прогнозування і планування пасажиропотоку в транспортних засобах; для обліку відвідувачів у комерційних, державних і приватних установах, навчальних, торговельних, культурно-розважальних закладах, торгових центрах, заводах, різних організаціях. Можливе застосування для систем охорони та відеоспостереження, реєстрування нестандартних ситуацій на вокзалах, дорогах та перехрестях, їх контролю та автоматичного і автоматизованого прийняття рішень. Також може бути використана як контрольні системи для реєстрування та контролювання роботи машин і механізмів, конвеєрних ліній, якості виробів і продукції на фабриках, заводах і підприємствах. Відомо пристрій для обліку кількості пасажирів, перевезених у транспортному засобі [патент РФ № 51257, МПК G06M 3/08, опубл. 27.01.2006 p.], який містить датчики проходу пасажирів, блок опитування, блок рахунку числа пасажирів і блок відображення інформації. Датчики складаються з двох провідних пластин, які ізольовані одна від одної діелектриком, і встановлюються на сходах кожних вхідних дверей для пасажирів. Тиск на датчик при проходженні пасажира призводить до зміни ємності, яка фіксується мікроконтролером пристрою. Недоліками цього пристрою є: низька точність підрахунку, особливо для широкого дверного прорізу, через можливість знаходження на сходинках кількох людей і одночасного проходження декількох пасажирів; чутливість датчика залежить від температури; недостатня функціональність, тому що інформація про кількість пасажирів, які пройшли, співвідноситься з рівними інтервалами часу (година, зміна, тиждень), тобто відсутнє як таке визначення тимчасових характеристик маршруту і збереження їх в пам'яті. Також система не забезпечує визначення реального часу і координат місцезнаходження транспортного засобу. Відомо систему обліку і аналізу потоку пасажирів та відвідувачів [патент РФ № 2304809, МПК G07C 9/00, опубл. 20.08.2007 p.], яка містить лічильник-реєстратор, інфрачервоні датчики, що встановлюються по одному над кожним місцем обліку та з'єднано за допомогою кабельної системи з лічильником-реєстратором, блок живлення і центр обробки даних, причому лічильникреєстратор містить мікропроцесор, канали введення для прийому інформації від датчиків, перший архів, призначений для запису інформації, що надходить від датчиків, другий архів, призначений для реєстрації позаштатних ситуацій, годинник реального часу, з'єднані з мікропроцесором, призначеним для управління записом інформації, що надходить, інфрачервоний датчик також містить мікропроцесор, вузли вимірювання освітленості і температури навколишнього простору, перший інфрачервоний генератор, другий інфрачервоний генератор, приймач інфрачервоних сигналів і передавач інформації по кабелю, всі перераховані вище вузли з'єднано з мікропроцесором, що призначений для налаштування довжини променя інфрачервоних генераторів, а інфрачервоний датчик пов'язаний з реле відкривання і закривання дверей, при цьому центр обробки інформації виконаний з можливістю обробки і аналізу змісту архівів. Недоліками відомої системи є низька точність підрахунку, так як реєстрація пасажирів здійснюється за допомогою датчиків одного типу, що є недостатнім при щільному потоці пасажирів і широкому дверному прорізі, а також низька функціональність, так як система не призначена для визначення координат транспортного засобу і співвідношення даних про кількість пасажирів, які зайшли на конкретній зупинці, а також відсутня можливість оперативного інформування про нештатні ситуації. Також відома система моніторингу пасажироперевезень "ПОТОК" (http://www.promservis.ru/sistema_monitoringa_passazhiroperevozok-potok.html, яка є удосконаленням винаходу "Система обліку і аналізу потоку пасажирів та відвідувачів" [патент РФ № 2304809, МПК G07C 9/00, 20.08.2007 р.], і додатково містить датчики відкриття дверей, навігаційний модуль і модуль бездротового зв'язку. Сучасний варіант системи забезпечує підрахунок пасажирів за допомогою активних інфрачервоних датчиків, визначення напрямку проходження, визначення місця розташування і бездротову передачу даних. До недоліків системи належить невисока точність підрахунку пасажирів, а також необхідність установки розділових поручнів в широкому дверному прорізі для коректної роботи системи. Установка розділових поручнів вимагає додаткових витрат і робить транспортний засіб непридатним для перевезення пасажирів з дитячими колясками та людей на інвалідних візках. Прототипом є система автоматизованого обліку пасажиропотоку на громадському транспорті [патент РФ № 113388, МПК G07C 9/00, опубл. 10.02.2012 p.], яка містить оптичні датчики виявлення пасажира, силові датчики, датчики положення дверей, навігаційний модуль, модуль зв'язку і мікропроцесорний блок обробки інформації, входи якого з'єднано з виходами 1 UA 115452 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 оптичних датчиків виявлення пасажира, силових датчиків, датчиків положення дверей і виходом навігаційного модуля, а вихід підключений до входу модуля зв'язку. Недоліками цього пристрою є низька точність підрахунку, особливо для широкого дверного прорізу, через неможливість врахування знаходження і одночасного проходження декількох пасажирів; недостатня функціональність, тому що відсутнє визначення тимчасових характеристик маршруту і їх збереження в пам'яті; відсутність визначення реального часу і координат місцезнаходження транспортного засобу; відсутність даних про кількість пасажирів, які зайшли на конкретній зупинці, а також відсутня можливість оперативного інформування про нештатні ситуації. В основу корисної моделі поставлено задачу створення програмно-апаратного комплексу автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу, в якому, завдяки введенню нових блоків і зв'язків між ними, досягається підвищення точності реєстрації та підрахунку об'єктів, підвищення швидкості і якості розпізнавання образів, із врахуванням великої кількості ознак, у режимі реального часу, зменшення складності з одночасним поліпшенням технікоексплуатаційних характеристик, а саме: ефективності та надійності, простоти встановлення та зручності у використанні, універсальності і можливості розширення функціональних характеристик, а також галузі застосування. Поставлена задача вирішується тим, що у програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу, який містить мікропроцесорний блок обробки інформації та навігаційний модуль і модуль зв'язку, які з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації, введено блок сенсорів, аналогові сенсори, цифрові сенсори, шину аналогових сигналів, шину цифрових сигналів, головний блок, блок датчиків, блок узгодження рівнів, блок перетворювачів рівнів, блок інтерфейсів, блок введення/виведення, цифрові інтерфейси, модуль пам'яті, блок контролю і захисту, блок керування, блок додаткових модулів, комутатор, дисплей, блок резервного живлення, блок живлення, шину живлення, пристрої розпізнавання образів, джерело резервного живлення, причому аналогові та цифрові сенсори, які утворюють блок сенсорів, з'єднано з блоком узгодження рівнів та блоком перетворювачів рівнів відповідно, які утворюють блок датчиків, шина аналогових і цифрових сигналів з'єднано з блоком введення/виведення та цифрових інтерфейсів відповідно, які утворюють блок інтерфейсів, комутатор з'єднано з пристроями розпізнавання образів, джерело резервного живлення з'єднано з блоком резервного живлення, шину живлення з'єднано з блоком живлення, який у свою чергу з'єднано з блоком резервного живлення, блок датчиків, блок узгодження рівнів, блок перетворювачів рівнів, блок інтерфейсів, блок введення/виведення, цифрові інтерфейси, модуль пам'яті, блок контролю і захисту, блок керування, блок додаткових модулів, комутатор, дисплей, блок резервного живлення з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації та разом з блоком живлення утворюють головний блок. На кресленні представлено структурно-функціональну схему програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу. Програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу містить блок сенсорів 1, аналогові сенсори 2, цифрові сенсори 3, шину аналогових сигналів 4, шину цифрових сигналів 5, головний блок 6, блок датчиків 7, блок узгодження рівнів 9, блок перетворювачів рівнів 10, блок інтерфейсів 8, блок введення/виведення 11, цифрові інтерфейси 12, навігаційний модуль 13, модуль зв'язку 16, модуль пам'яті 18, мікропроцесорний блок обробки інформації 14, блок контролю і захисту 15, блок керування 17, блок додаткових модулів 19, комутатор 20, дисплей 21, блок резервного живлення 22, блок живлення 23, шину живлення 24, пристрої розпізнавання образів 25, джерело резервного живлення 26, причому аналогові 2 та цифрові 3 сенсори, які утворюють блок сенсорів 1, з'єднано з блоком узгодження рівнів 9 та блоком перетворювачів рівнів 10 відповідно, які утворюють блок датчиків 7, шина аналогових 4 і цифрових 5 сигналів з'єднано 3 блоком введення/виведення 11 та цифрових інтерфейсів 12 відповідно, які утворюють блок інтерфейсів 8, комутатор 20 з'єднано з пристроями розпізнавання образів 25, джерело резервного живлення 26 з'єднано з блоком резервного живлення 22, шину живлення 24 з'єднано з блоком живлення 23, який у свою чергу з'єднано з блоком резервного живлення 22, блок датчиків 7, блок узгодження рівнів 9, блок перетворювачів рівнів 10, блок інтерфейсів 8, блок введення/виведення 11, цифрові інтерфейси 12, навігаційний модуль 13, модуль зв'язку 16, модуль пам'яті 18, блок контролю і захисту 15, блок керування 17, блок додаткових модулів 19, комутатор 20, дисплей 21, блок резервного живлення 22 з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації 14 та разом з блоком живлення 23 утворюють головний блок 6. Пристрій працює таким чином. 2 UA 115452 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Робота програмно-апаратного комплексу автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу починається з моменту включення живлення. На початку роботи виконується діагностика всіх модулів, підключених до мікропроцесорного блока обробки інформації 14. Після чого система переходить в режим очікування. Цикл підрахунку починається за сигналом від пристрою розпізнавання образів 25 про відкриття дверей, при цьому сигнали є попередньо опрацьованими та передаються через комутатор 20 в мікропроцесорний блок опрацювання інформації 14, який на початку циклу підрахунку фіксує в пам'яті значення часу і координати місця розташування. У міру того, як двері закриваються, припиняється опитування відповідних каналів пристроїв розпізнавання образів 25 і після того, як двері будуть зачинені, буде зафіксовано час закривання дверей і цикл підрахунку буде зупинений, але поки транспортний засіб не почне рух - не буде закінчений. Навігаційний модуль 13 передає дані про швидкість руху транспортного засобу, на підставі яких мікропроцесорний блок опрацювання інформації 14 приймає рішення про завершення циклу підрахунку і збереження даних в пам'яті, а також по-необхідності виведення на дисплей 21 і передавання на сервер у режимі реального часу за допомогою модуля зв'язку 16, який може бути виконано на базі бездротового GSM і/або CDMA модемів, а також WiFi і/або Bluetooth адаптерів чи інших засобів бездротового зв'язку. Також за допомогою бездротового зв'язку диспетчер може бути проінформований про нештатну ситуацію на маршруті у режимі реального часу. Обробка даних, які отримано від пристрою, ведеться центром обробки даних, оснащеному спеціальним програмним забезпеченням і засобами прийому/передачі даних. Програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу встановлюється на транспортному засобі чи контрольованому об'єкті у вигляді головного блока 6, центральним осередком якого є мікропроцесорний блок обробки інформації 14, та виконує наступні функції: - обробки сигналів пристроїв розпізнавання образів 25, які підключено через комутатор 20, що забезпечує зв'язок щонайменше одного пристрою розпізнавання образів 25 та коректну роботу при двох та більше пристроях розпізнавання образів 25; - здійснення підрахунку пасажирів, що проходять через відчинені двері транспортного засобу або робочу зону області розпізнавання; - взаємодії з навігаційним модулем 13 для визначення координат місцезнаходження транспортного засобу, швидкості руху і значення часу; - взаємодії з модулем зв'язку 16 для обробки команд від центру обробки даних і передачі накопичених даних; - взаємодії з блоком датчиків 7, що складається з блока узгодження рівнів 9 та блоком перетворювачів рівнів 10, які сприймають сигнали з аналогових 2 і цифрових 3 сенсорів відповідно, які входять до складу блока сенсорів 1 та забезпечують збір інформації про параметри транспортного засобу та навколишнє середовище; - взаємодії з блоком інтерфейсів 8 до складу якого входять блок введення/виведення 11, що слугує для підключення зовнішніх пристроїв з аналоговим типом вихідного сигналу таких, як геркони, датчики Холла або мікровимикачі, та блоком цифрових інтерфейсів 12, що слугує для підключення зовнішніх пристроїв із стандартизованими цифровими інтерфейсами USB, UART, RS-232, RS-485, RS-422, I2C, SPI, 1-Ware, CAN та програмно створеними; - взаємодії з боком контролю та захисту 15, що забезпечує контроль та захист коректної роботи головного блока 6 та накопиченням інформації про роботу програмно-апаратного комплексу в цілому; - взаємодії з блоком керування 17 та блоком додаткових модулів 19, що забезпечують високу надійність та відмовостійкість, а також самокоригування та переналаштування програмного-апаратаного комплексу залежно від умов роботи; Головний блок 6 являє собою пило- та вологозахищений корпус, який має роз'єми для підключення аналогових 2 і цифрових 3 сенсорів, що входять до складу блока сенсорів І, шин аналогових 4 і цифрових 5 сигналів, що підключено до блока введення/виведення 11 і блока цифрових інтерфейсів 12, що входять до складу блока інтерфейсів 8, шин живлення 24, джерела резервного живлення 26, що забезпечує безперебійну роботу пристрою від резервного живлення у випадку відключення основного, пристроїв розпізнавання образів 25. Навігаційний модуль 13 і модуль зв'язку 16 можуть розташовуватися всередині головного блоку 6 або бути зовнішніми по відношенню до нього. Пристрої розпізнавання образів 25 конструктивно являють собою пило- та вологозахищені корпуса, в яких знаходяться чутливі елементи і електронні схеми попередньої обробки сигналу. Пристрої розпізнавання образів 25 розміщуються над областю, що підлягає реєструванню об'єктів у режимі реального часу та охоплюється робочою зоною. Пристрої розпізнавання 3 UA 115452 U 5 10 15 20 25 образів 25 забезпечують розпізнавання як статичних, так і динамічних образів з одночасним визначенням напрямку руху одного, двох та більше об'єктів. Це забезпечує високу точність підрахунку пасажирів у транспорті з широкими дверними прорізями чи робочими зонами областей розпізнавання, де можливий одночасний рух двох і більше об'єктів з однаковим чи різним напрямом. Програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу виконаний з можливістю завантаження із модуля пам'яті 18, який може бути виконано на базі Flash, SD і/або еММС карток, SSD і/або HDD носіїв інформації. Мікропроцесорний блок обробки інформації 14 може бути виконано на базі мікро-, міні-, персонального комп'ютерів, мікропроцесорних систем та мікроконтролерів. В мікропроцесорному блоці обробки інформації 14 встановлено щонайменше один модуль програмного забезпечення: модуль #1 є обов'язковим та забезпечує збір, опрацювання, зберігання та відправку даних на сервер і/або мобільний пристрій. Підрахунок пасажирів проводиться також за допомогою модуля #1, який отримує попередньо опрацьований сигнал в реальному часі з пристроїв розпізнавання образів 25, які можуть бути реалізовані на основі аналогової і цифрової елементної бази, що входить до складу сучасних IP камер і/або USB камер. Це, у свою чергу, дозволяє реалізувати працездатний повністю завершений пристрій розпізнавання образів 25. Блок резервного живлення 22, блок живлення 23, джерело резервного живлення 26 забезпечують необхідні рівні напруг живлення та безперебійну роботу. Запропонований програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу працює з високою точністю реєстрації та підрахунку об'єктів, підвищеною швидкістю і якістю розпізнавання образів, із врахуванням великої кількості ознак, у режимі реального часу, зменшеною складністю та одночасним поліпшенням техніко-експлуатаційних характеристик ефективності, надійності, простоти встановлення та зручності у використанні, універсальності і можливості розширення функціональних характеристик, а також галузі застосування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Програмно-апаратний комплекс автоматичного реєстрування об'єктів у режимі реального часу, який містить мікропроцесорний блок обробки інформації та навігаційний модуль і модуль зв'язку, які з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації, який відрізняється тим, що у нього введено блок сенсорів, аналогові сенсори, цифрові сенсори, шину аналогових сигналів, шину цифрових сигналів, головний блок, блок датчиків, блок узгодження рівнів, блок перетворювачів рівнів, блок інтерфейсів, блок введення/виведення, цифрові інтерфейси, модуль пам'яті, блок контролю і захисту, блок керування, блок додаткових модулів, комутатор, дисплей, блок резервного живлення, блок живлення, шину живлення, пристрої розпізнавання образів, джерело резервного живлення, причому аналогові та цифрові сенсори, які утворюють блок сенсорів, з'єднано з блоком узгодження рівнів та блоком перетворювачів рівнів відповідно, які утворюють блок датчиків, шину аналогових і цифрових сигналів з'єднано з блоком введення/виведення та цифрових інтерфейсів відповідно, які утворюють блок інтерфейсів, комутатор з'єднано з пристроями розпізнавання образів, джерело резервного живлення з'єднано з блоком резервного живлення, шину живлення з'єднано з блоком живлення, який у свою чергу з'єднано з блоком резервного живлення, блок датчиків, блок узгодження рівнів, блок перетворювачів рівнів, блок інтерфейсів, блок введення/виведення, цифрові інтерфейси, модуль пам'яті, блок контролю і захисту, блок керування, блок додаткових модулів, комутатор, дисплей, блок резервного живлення з'єднано з мікропроцесорним блоком обробки інформації та разом з блоком живлення утворюють головний блок. 4 UA 115452 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5