Комплексна система керування дорожнім рухом

1 Комплексна система керування дорожнім рухом, яка має центральний комп'ютер, до якого через канали зв'язку приєднані периферійні об'єкти, такі як світлофорні об'єкти, керовані дорожні знаки, детектори транспорту, детектори забруднення навколишнього середовища, вщеокамери, інформаційні табло, приймальні пристрої абонентів, яка відрізняється тим, що система додатково включає міський та мобільний центр керування, транзитний сервер обміну, об'єкти відеодетектування, при цьому транзитний сервер обміну приєднаний до міського центру керування і центрального комп'ютера через модем швидкісного каналу зв'язку, до мобільного центру керування та периферійних об'єктів через модеми бездротового каналу зв'язку, а до приймальних пристроїв абонентів та ЗОВНІШНІХ інформаційних мереж через мережу Internet, крім того світлофорні об'єкти додатково мають у своєму складі комутатор локальної мережі, електронний лічильник електроенергії, табло відліку часу фази світлофорної сигналізації, а детектори транспорту включають групу детекторів, з'єднаних у єдину локальну мережу з контролером керування 2 Система за п 1, яка відрізняється тим, що міський центр керування включає комутатор локальної мережі, до якого приєднані пристрій резервно Корисна модель відноситься до систем координації регулювання дорожньо-транспортного руху та надає можливість одержувати об'єктивну інформацію про стан дорожньо-транспортної ситуації і на її основі здійснювати централізоване керування роботою світлофорів, керованих дорожніх знаків, реєструвати порушників правил дорожнього руху Корисна модель надає учасникам дорожнього руху додаткову інформацію стосовно до го копіювання, пристрій безперервного живлення, автоматизовані робочі місця диспетчерів, технолога, адміністратора системи, мнемосхему міста з контролером, вщеостіну з контролером, сервер гарячої заміни центрального комп'ютера, крім того додатково міський центр керування приєднаний до центрального комп'ютера 3 Система за пп 1, 2, яка відрізняється тим, що транзитний сервер обміну включає Intranet - сервер обміну, який з'єднує міський центр керування з периферійними об'єктами, Internet - сервер обміну, який з'єднує міський центр керування з ЗОВНІШНІМИ інформаційними мережами та приймальними пристроями абонентів, міжмережний екран, який програмно з'єднує Internet - сервер обміну з Intranet сервером обміну, сервер гарячо» заміни, який приєднаний до периферійних об'єктів та міського центру керування 4 Система за пп 1-3, яка відрізняється тим, що об'єкти відеодетектування включають модем бездротового каналу зв'язку з Intranet - сервером обміну, до якого приєднані вщеокамери, відеоконтролери, вимірювачі швидкості, детектори забруднення навколишнього середовища, детектори транспорту 5 Система за пп 1-4, яка відрізняється тим, що мобільний центр керування складається з мобільного комп'ютера з ВІДПОВІДНИМ програмним забезпеченням та модему бездротового каналу зв'язку 6 Система за пп 1-5, яка відрізняється тим, що дорожні контролери різних світлофорних об'єктів додатково об'єднані в групи рожньо-транспортної обстановки для вибору оптимального маршруту руху Відома система керування дорожнього руху [патент РФ №2125295, МПК G08 1/00, 1999р], яка має у своєму складі центральний комп'ютер для збирання інформації про дорожньо-транспортну ситуацію міста від відеокамер встановлених біля шляху Транспортні засоби абонентів мають комп'ютери які з'єднані по радіозв'язку з центральним комп'ютером для прийому закодованих сигналів та со 00 О) 9841 відеоінформації на шляхах. Для полегшення навантаження на центральний комп'ютер в різних районах міста розташовані регіональні базові комп'ютери, входи яких приєднані до груп відеокамер, а виходи приєднані до входів центрального комп'ютера. До електричних мереж між виходами відеокамер, які розташовані біля світлофорів, та входами базових комп'ютерів розташована комутаційна апаратура, приєднана до електричної мережі вмикання у світлофорі зеленого сигналу через реле часу, яке затримує сигнал на час, достатній для розгону транспортних засобів. Однак приведена система надає інформацію про стан дорожньо-транспортної мережі тільки для її абонентів. Вона не дозволяє керувати роботою світлофорів та керованими дорожніми знаками з метою поліпшення дорожньо-транспортної ситуації. Крім того, у системі для реєстрації ситуації на шляху застосовуються тільки відеокамери, а це знижує функціональні можливості системи, тому що інформації з відеокамер недостатньо для оцінки, наприклад, екологічної ситуації на шляху. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі по технічній сутності та результату є система регулювання руху транспорту [патент РФ №2156500, МПК G 08 G1/01, 2000р.], яка включає центральний комп'ютер, передавач та з'єднані з ним через канали зв'язку приймальні пристрої абонентів, детектори транспорту, центральний пристрій керування світлофорами, який з'єднаний з центральним комп'ютером та світлофорними об'єктами, центральний пристрій керування керованими дорожніми знаками, який з'єднаний з центральним комп'ютером та керованими дорожніми знаками, детектори забруднення навколишнього середовища, інформаційне табло. Система функціонує по дротовим каналам зв'язку та через радіоканал. Система має розширені властивості керування транспортним рухом та представляє всім учасникам дорожнього руху інформацію про стан дорожньо-транспортної ситуації на приймальні пристрої абонентів та інформаційні табло. Недоліком відомої системи є те, що вона має єдиний центр керування - центральний комп'ютер та єдиний канал зв'язку і їх збої приведуть до збоїв всієї системи. Крім того система не має можливості налагоджувати світлофорну сигналізацію системи стосовно реальної дорожньотранспортної ситуації на місцевості. Система не має взаємозв'язку з іншими інформаційними мережами міста, що зменшує її функціональні властивості. Застосування дротових каналів зв'язку обмежує можливість застосування системи. Дротові канали зв'язку «прив'язують» пристрої системи до незмінних місць розташування, а можливість розриву ліній зв'язку значно зменшує показники надійності системи. Крім того вартість застосування та витрати на функціонування дротового каналу зв'язку досить велика. Використання радіозв'язку для даної системи має теж певні недоліки. Воно не може бути використано у містах з пересіченим рельєфом місцевості через наявність зон тіней та напівтіней. Впливовість радіозв'язку до широкосмугових перешкод значно зменшує показники надійності системи. Крім того викори 4 стання радіозв'язку потребує ліцензування радіочастот, реєстрації кожного прийомопередавача та помісячної оплати за користування радіочастотами. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи комплексного керування дорожнім рухом, шляхом введення додаткових елементів: в канал зв'язку - елементів на основі Internet - технологій, які забезпечують поліпшення надійності інформаційного обміну системи; в систему керування - мобільного центру керування який забезпечує адаптацію роботи периферійних об'єктів до реальної дорожньої ситуації, додаткових периферійних об'єктів які забезпечують додаткову інформацію про стан дорожньо-транспортної ситуації. Поставлена задача вирішується таким чином, що комплексна система керування дорожнім рухом, яка має у своєму складі центральний комп'ютер, до якого через канали зв'язку приєднані периферійні об'єкти такі як світлофорні об'єкти, керовані дорожні знаки, детектори транспорту, детектори забруднення навколишнього середовища, відеокамери, інформаційні табло, приймальні пристрої та комп'ютери абонентів, згідно корисної моделі, додатково включає міський та мобільний центр керування, транзитний сервер зв'язку, об'єкти відеодетектування, при цьому транзитний сервер обміну приєднаний до міського центру керування і центрального комп'ютера через модем швидкісного каналу зв'язку, до мобільного центру керування та периферійних об'єктів через модеми бездротового каналу зв'язку, а до приймальних пристроїв абонентів та до зовнішніх інформаційних мереж через мережу Internet. Світлофорні об'єкти додатково мають у своєму складі комутатор локальної мережі, електронний лічильник електроенергії, табло відліку часу фази світлофорної сигналізації. Дорожні контролери різних світлофорних об'єктів додатково з'єднані в групи. Детектори транспорту уявляють собою групи детекторів, з'єднаних в локальні мережі з контролерами керування. Міський центр керування включає комутатор локальної мережі, до якого приєднані пристрій резервного копіювання, пристрій безперервного живлення, автоматизовані робочі місця диспетчерів, технолога, адміністратора системи, мнемосхему міста з контролером, відеостіну з контролером, сервер гарячої заміни центрального комп'ютера. Міський центр керування з'єднаний з центральним комп'ютером та модемом бездротового каналу зв'язку. Транзитний сервер обміну включає: Intranet - сервер обміну який з'єднує міський центр керування з периферійними об'єктами; Internet - сервер обміну який з'єднує міський центр керування з зовнішніми інформаційними мережами та приймальними пристроями абонентів; міжмережевий екран який програмне з'єднує Internet - сервером обміну з Intranet - сервером обміну; сервер гарячої заміни який з'єднує периферійні об'єкти з міським центром керування та центральним комп'ютером. Об'єкти відеодетектування включають модем бездротового каналу зв'язку з Intranet - сервером обміну, до якого приєднані відеокамери, відео контролери, вимірювачі швидкості, детектори забруднення навколишнього 9841 середовища, детектори транспорту. Мобільний центр керування складається з мобільного комп'ютера з відповідним програмним забезпеченням та модему бездротового каналу зв'язку з Intranet сервером обміну Заявлена система керування дорожнім рухом забезпечує: оперативний моніторинг дорожньотранспортної ситуації міста і на її основі координоване керування світлофорними об'єктами міста; оперативний моніторинг стану технічних засобів системи; оперативний моніторинг екологічного стану міста; реєстрацію порушників правил дорожнього руху та забезпечує взаємодію комплексної системи керування дорожнього руху з абонентами системи та зовнішніми інформаційними мережами. Комплексна система керування дорожнім рухом має структуру інформаційної системи і як інформаційна система характеризується наступними параметрами: 1. Адаптивність - здатність настроюватися при зміні конфігурації системи та її елементів. Відкритість - здатність до модернізації без припинення функціонування. Міський центр керування, кожний периферійний об'єкт системи мають індивідуальній канал зв'язку та можуть налагоджуватися індивідуально. Використання бездротових каналів зв'язку дає можливість швидко змінювати конфігурацію системи. Враховуючи незалежність периферійних об'єктів системи є можливість вибирати устаткування об'єктів з найкращим співвідношенням «якість-вартість». Всі елементи системи можуть модернізуватись самостийно. Взаємодія підсистем та об'єктів відбувається по відомому інформаційному протоколу TCP/IP.; 2. Життєздатність - здатність настроюватися в умовах впливу навколишнього середовища. Підсистеми взаємодіють тільки з Intranet - сервером обміну, а тому збої одних об'єктів системи не впливають на роботу інших. Збої транзитного серверу обміну страхуються сервером гарячої заміни, а збої центрального комп'ютера - сервером гарячої заміни центрального комп'ютера. Значне покращення життєздатності системи дає використання в складі міського центру керування блоку безперебійного живлення та пристрою резервного копіювання; Суть корисної моделі пояснюють креслення приведені на фіг. 1, 2, 3. Структура комплексної системи керування дорожнім рухом приведена на фіг. 1 та має у своєму складі такі основні складові частини: - центральний комп'ютер; - модем швидкісного каналу зв'язку; - міський центр керування; - швидкісний канал зв'язку; - транзитний сервер обміну; - бездротовий канал зв'язку; - периферійні об'єкти: світлофорні об'єкти, об'єкти відеодетектування, детектори забруднення навколишнього середовища, інформаційні табло, керовані дорожні знаки, детектори транспорту. Міський центр керування уявляє собою локальну мережу та має структуру приведену на фіг. 2, яка включає: - автоматизовані робочі місця (далі - АРМи) технолога, диспетчерів, адміністратора систеии. АРМи уявляють собою апаратно - програмні комплекси на основі комп'ютерів з відповідним програмним забезпеченням; - мнемосхему міста з контролером мнемосхеми; - відеостіну з контролером відеостіни; - пристрій резервного копіювання; - блок безперебійного живлення; - сервер гарячої заміни центрального комп'ютера; - комутатор локальної мережі. На екранах АРМів диспетчера/технолога у геоцентричних координатах зображається карта міста. На карті міста схематично зображаються об'єкти системи у вигляді спеціальних графічних символів - іконок. Кожному периферійному об'єкту системи ставиться у залежність база даних його параметрів та іконка на екранах відеомоніторів АРМів. Взаємодія технолога (диспетчера) системи з периферійними об'єктами системи відбувається через іконки на карті міста. На своїх АРМах диспетчер (технолог) системи узгоджують параметри периферійних об'єктів з планами координації середньостатистичних параметрів транспортних потоків на центральному комп'ютері. Розраховані параметри передаються до периферійних об'єктів через канали зв'язку. Для додаткового відображення функціонування системи міський центр керуваннямістить мнемосхему міста. Мнемосхема міста уявляє собою жорстку копію карти міста. Мнемосхема міста керується контролером мнемосхеми. Контролер мнемосхеми взаємодіє з центральним комп'ютером. На мнемосхемі так як і на екранах АРМів диспетчера (технолога) розташовуються об'єкти системи у вигляді дискретних повнокольорових світлодіодів. Колір світлодіодів в кожен момент часу залежить від технічного стану периферійного об'єкта. Наприклад: зелений - робочий режим, червоний - аварійний режим, жовтий світлофорні об'єкти у режимі «жовтого миготіння», синій - немає зв'язку з периферійними об'єктом. Мнемосхема синхронно з картою міста на відеомоніторах АРМів відображає функціонування системи. Для відображення інформації одержаної з відеокамер встановлених на вулицях міста у приміщені міського центру керування встановлюється відеостіна, яка керується контролером відеостіни. Контролер відеостіни взаємодіє з центральним комп'ютером. Пристрій резервного копіювання отримує інформацію від центрального комп'ютера і зберігає її на термін зазначений адміністратором системи. Блок безперервного живлення забезпечує функціонування міського центру керування у випадку короткострокового припинення електропостачання. Сервер гарячої заміни центрального комп'ютера вмикається при збоях центрального комп'ютера та забезпечує функціонування міського центру керування у випадках збоїв центрального комп'ютера. Мобільний центр керування складається з мобільного комп'ютера з відповідним програмним 9841 забезпеченням та модему бездротового каналу зв'язку з мережею Intranet та забезпечує: - настройку параметрів периферійних об'єктів системи на місцевості; - настройку параметрів світлофорного керування до реальних умов дорожньо-транспортної ситуації. Канал зв'язку має складові частини: - швидкісний канал зв'язку між модемом швидкісного каналу зв'язку та транзитним сервером обміну. Тип каналу зв'язку повинен гарантувати інформаційний обмін на швидкостях до ЮОМвіт/с за умови інформаційного обміну з наявністю відеоінформації та телеметричних даних, на швидкостях до 56Квіт/с з наявності тільки телеметричних даних; - бездротовий канал зв'язку транзитного сервера обміну з периферійними об'єктами системи та мобільним центром керування. Різні периферійні об'єкти системи можуть мати різні бездротові канали зв'язку. Вибір каналу зв'язку повинен задовольняти наступним умовам: мати доступ до мережі Internet та забезпечувати необхідну швидкість інформаційного обміну. Для функціонування системи найкращі показники мають канали сотового зв'язку GPRS, GSMDATA, та канали зв'язку WIFI, WiMAX. Можливе використання каналів зв'язку CDMA, CDMA2000, WCDMA та інших бездротових каналів зв'язку; - транзитний сервер обміну має у своєму складі: Intranet - сервер обміну. Internet - сервер обміну, міжмережевий екран, сервер гарячої заміни. Міжмережевий екран відділяє мережу комплексної системи керування дорожнім рухом (Intranetмережа) від зовнішньої Internet-мережі. Intranet сервер обміну забезпечує взаємодію об'єктів системи з центрами керування (центральним комп'ютером, міським центром керування, мобільним центром керування). Internet - сервер обміну забезпечує взаємодію міського центру керування і центрального комп'ютера з зовнішнім інформаційними мережами та приймальними пристроями абонентів системи (комп'ютери, мобільні телефони) через мережу Internet. Функції міжмережевого екрану пов'язані з інформаційною безпекою системи, а саме: - визначення бази даних користувачів, об'єктів системи та порядок їх аутендифікації; - забезпечення виконання правил фільтрації інформації та користувачів відповідно з політикою безпеки системи; - визначення об'єктів системи, взаємодія яких регламентується правилами фільтрації; - визначення мережевих сервісів для кожного абонента мережі. Intranet - сервер обміну, Internet - сервер обміну, міжмережовий екран з одного боку та сервер гарячої заміни з іншого боку, функціонують на різних комп'ютерах та знаходяться у місцезнаходженні провайдера Internet - послуг чи оператора мобільного зв'язку. У плановому режимі функціонують Intranet - сервер обміну та Internet - сервер обміну. У випадку їх збою вмикається сервер гарячої заміни. 8 Структура світлофорного об'єкту приведена на фіг. 3. Кожен світлофорний об'єкт має у своєму складі: - дорожній контролер, який встановлюється на світлофорному об'єкті та керує роботою світлофорів і керованих дорожніх знаків. Дорожній контролер взаємодіє з виносним пультом керування, табло виклику пішохідним та дорожніми контролерами групи інших світлофорних об'єктів даної автомагістралі. Групи світлофорних об'єктів формуються для забезпечення безцентрової (без керування з боку міського центру керування) координації руху на магістралях; - табло відліку часу фази світлофорної сигналізації получає інформацію від дорожнього контролера та відображає її на спеціальному інформаційному табло з дискретних світлодіодів, при цьому відлік часу «зеленої фази руху» відображається зеленим світлом, а відлік часу «червоної фази руху» червоним світлом. Табло встановлюється поряд з світлофором; - електронний лічильник електроенергії. Електронний лічильник електроенергії лічить споживання електроенергії на світлофорному об'єкті та передає цю інформацію до міського центру керування; відеокамери, які керуються відеоконтролерами. Видеокамери забезпечують реєстрацію відеоінформаціїї про стан дорожньо транспортної ситуацій' та реєстрацію фактів порушення правил дорожнього руху на світлофорному об'єкті; - комутатор локальної мережі забезпечує взаємодію між пристроями світлофорного об'єкту; - модем бездротового каналу зв'язку з Intranet - сервером обміну. Інформаційні табло відображають багатокольорову відеоінформацію отриману від міського чи мобільного центру керування по бездротовому каналу зв'язку та ведуть протокол інформаційного обміну. Інформаційні табло складаються з табло повнокльорових діскретних світлодіодів, контролера керування та модему бездротового зв'язку. Інформаційні табло встановлюються на світлофорному об'єкті, перед світлофором та вмикається червоним світлом світлофора. Міський центр керування посилає інформацію для відображення на інформаційному табло та веде архив повідомлень з прив'язкою до дати та часу. Приклади повідомлень для відображення на інформаційних табло: - «рекомендована швидкість....» ; - «код транспортної загрузки по курсу руху...»; - «далі затор»; - інформація про стан навколишнього середовища; - «по вул ремонт шляху»; - «напрямок об'їзду по вул ...»; - «поточний час дата температура повітря ». Керовані дорожні знаки відображають графічні символи отримані з міського центру керування чи дорожнього контролера і мають у своєму складі табло відображення з дискретних повнокольорових світло діодів, контролер керування. Колір та розмір зображення керованих знаків повинен 9841 повністю копіювати дорожні знаки згідно до держстандартів. Керовані знаки можуть встановлюватися на світлофорних об'єктах та відокремлено від них. Якщо керовані дорожні знаки керуються з міського центру керування, то вони мають додатково у своєму складі модем бездротового каналу зв'язку з Intranet - сервером обміну. Об'єкти відеодетектування мають у своєму складі: декілька відеокамер з відеоконтролером, вимірювач швидкості, детектор транспорту, детектор забруднення навколишнього середовища, контролер взаємодії чи комутатор локальної мережі, модем бездротового каналу зв'язку. Функціонування об'єкту відеодетектування здійснюється наступним чином. 1. Якщо детектор забруднення навколишнього середовища реєструє підвищення забруднення, а вимірювач швидкості зменшення інтегрованої за певний час швидкості, то це свідчить про заторову чи передзаторову ситуацію. 2. Якщо вимірювач швидкості реєструє швидкість транспортного засобу більше дозволеної, то це свідчить про порушення правил дорожнього руху, при цьому вмикається відеокамера та робиться декілька знімків з фіксацією порушника та року, місяця, дати, часу, хвилини, секунди. 3. Якщо детектор транспорту реєструє рух транспорту на червоне світло, то вмикається відеокамера та робиться декілька знімків з фіксацією порушника та року, місяця, дати, часу, хвилини, секунди. 4. Якщо детектор забруднення навколишнього середовища реєструє зниження Забруднення навколишнього середовища, а детектори транспорту не фіксують наявність транспортних засобів в зоні дії, то це свідчить про зниження інтенсивності транспортного руху. Об'єкт відеодетектування має можливість фотографувати дільниці місцевості згідно заданим програмам чи командам центрів керування. Дані відеодетектування передаються по каналам зв'язку до міського центру керування і можуть бути корисними для поповнення статистичних даних транспортних потоків, додаткового контролю функціонування світлофорного регулювання, реєстрації порушників правил дорожнього руху. Взаємодія комплексної системи керування дорожнього руху з абонентами відбувається через internet - сервер обміну. Кожному абоненту Internet 10 - серверу обміну визначається індивідуальне ім'я логін, та пароль. Згідно логіну та паролю абоненти мають ті чи інші права доступу до інформації комплексної системи керування дорожнім рухом. Інформація яка доступна через Internet - сервер обміну, доступна тільки з правами перегляду без прав коригування та вилучення даних. Зовнішні інформаційні мережі можуть давати додаткову інформацію про стан дорожньо-транспортної ситуації міста. Наприклад: Гідрометеоцентр може дати інформацію про погодні явища, дорожньоремонтні служби про стан ремонту шляхів, Державтоінспекція - про стан дорожньо-транспортної ситуації міста, служба громадського транспорту про ритмічність руху громадського транспорту. Одержана інформація може бути відображена на інформаційних табло, передана абонентам системи та використана для керування системою. Абоненти системи взаємодіють з комплексною системою керування дорожнім рухом через свої пристрої: комп'ютери, мобільні телефони. Диспетчер міського центру керування розглядає дані периферійних об'єктів, одержує інформацію з зовнішніх інформаційних систем та ставить у залежність для кожної магістралі код транспортної загрузки від 1 до 10. Цей статистичний код використовується при складанні середньостатистичних планів дорожньо-транспортних потоків та може передаватись до інформаційних табло, до приймальних пристроїв абонентів чи до інших зовнішніх інформаційних мереж через Internet серверу обміну . Використання комплексної система керування дорожнім рухом дає можливість одержувати додаткову інформацію про стан дорожньо-транспортної ситуації міста доводити цю інформацію до учасників дорожнього руху для вибору оптимального маршруту руху, здійснювати централізоване керування транспортними потоками, а також дає можливість реєструвати порушників дорожнього руху. Все це забезпечує раціональне розподілення транспортних потоків міста, мінімізацію кількості аварій, заторів та покращення екологічного стану міста. Таким чином, використання комплексної системи керування дорожнім рухом поліпшує надійність функціонування автоматичного керування дорожнім рухом та поширює його функціональні можливості та знижує експлуатаційні витрати. 9841 11 12 І Міський центр керування Модем шяадкісябпз каналу Мобільний центр керування Приймалми пристрої абоненти системи ФІГ. 1 13 9841 Міський 14 центр Пристрій резерйкош копіювання АРМ гсхнодога 'U a Ж Відеостіна. з контролером 1 ВІДЄОЄТІН.К акалі АРМи диспетчерів Блок бесйерерййого живлення Мнемосхема міста з контролером мнемосхема ч АРМ атінстрятора системи В 1 as О UJU...J..JIHIMHIIIIII4 ^ До цвнтрвльнгоп» комп ютера Сервер гарячої заміни центрального комп'ютера До траазтиого сервера обміну Фіг. 2 : 15 9841 16 Да інших дорожніх контролерів групи До Intranet - сервера обміну Світлофорний комутатор локальної Електронний лічильник електроенергії Дорожній контролер Світлофори та керовані дорожні Табло відліку часу фази світлофорної сигналізації ВИНОСНИЙ пульт Відеохамери з відеоконтролером керування Ійбло виклику пішохідне Фіг. З Комп ютерна верстка Г Паяльнжов Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601