Использование принципов работы системы GPS и Wi-Fi микрочипов информационной системы WayNet в решении дорожных пробок

По данным журнала-каталога «Транспортная безопасность и технологии 2005 № 2»

(Проблемы безопасности российских автодорог) ежегодно на ремонт 1 километра автодорог расходуется 5 миллионов рублей, или около $170 тысяч. Кроме этого ежегодно на поддержание дорог в надлежащем состоянии в среднем расходуется 2,5 млн. рублей, или около $0,08 тысяч. Итого: $250 тысяч ежегодно.

Заметим, что с учетом инфляции и роста цен эта сумма к настоящему времени увеличилась, по крайней мере, вдвое. Кроме того, эксплутационные расходы на наземные магистрали существенно больше, чем расходы на обычные дороги.

Из этого следует, что ежегодные удельные эксплутационные расходы на магистраль-эстакаду ниже удельных эксплутационных расходов для аналогичных наземных магистралей более чем в 10 раз.

При наличии компьютера в автомобиле, который можно связать с системой управления движения в магистрали-эстакаде, возможно движение автомобиля по эстакаде без участия водителя. Возможны и другие варианты автоматического движения по магистрали-эстакаде.

Приведем таблицу, в которой покажем изменение динамической длины автомобиля lд, пропускной способности N. в зависимости от скорости движения автомобиля V в интервале скоростей от 2 м/сек(7,2км/час) до 45 м/сек (162км/час). Динамическая длина автомобиля lд составляет сумму средней физической длины автомобиля и дистанции безопасности между ближайшими автомобилями lдб. Дистанция безопасности определяется из соотношения: lдб = фз * V + VІ/50, где фз - время задержки, то есть время реакции водителя на изменение окружающей обстановки, а V - скорость движения автомобиля. Пропускная способность полосы движения N вычисляется как отношение V к lд. В этой же таблице отметим число автомобилей n, приходящееся на один километр при соответствующей скорости и расстоянии между соседними автомобилями.

Из этой таблицы видно, что изменение пропускной способности N полосы движения в зависимости от скорости движения носит нелинейный характер. N максимальна и меняется незначительно в интервале скоростей 30- 90 км/час.

Недавно вице-премьер Сергей Иванов подтвердил, что, несмотря на возникшие у инвесторов экономические трудности, финансирование автодороги Москва - Санкт-Петербург общей стоимостью 180 млрд. рублей начнется уже в текущем году.

Если эту автомагистраль построить в виде вышеописанной двухэтажной восьмиполосной (2 + 6 полос) металлической эстакады, то затраты на нее будут в 2,5 раза меньше, а пропускная способность с гарантированным отсутствием пробок и заторов будет в несколько раз больше. При этом установить эстакаду можно как рядом с имеющейся наземной магистралью, так и над железной дорогой или в любом другом месте. Кроме того, эстакаду можно разбить на две отдельных эстакады с односторонним движением в каждую сторону и установить в наиболее удобных местах, обходя те или препятствия. А наземная магистраль в этом случае может быть предоставлена для грузового транспорта.

10.Сенсорная Wi-Fi информационная система

Уникальность сенсорной сети WayNet - объединение в одном чипе возможностей:

???наземной и подземной навигации с высокой точностью (до ± 0,5 метра) без использования спутников

???двухсторонней беспроводной связи на скорости до 2 Мб/с

???дистанционной идентификации объектов на расстоянии до 3 км

???автономности энергопитания - до 5 лет;

???возможность интеграции до 4 000 разнообразных датчиков.

???самоорганизующаяся отказоустойчивая сеть с топологией Mesh

???встроенная возможность шифрования информации до AES-256

Разумность: обработка и анализ информации, принятие самостоятельных решений

Низкое энергопотребление: позволяет работать до 5 лет без внешних источников энергии

Надежность: 3-х кратный и более уровень надежности позволяет работать в аварийных ситуациях в режиме ЧС

Память: позволяет накапливать информацию, уменьшая траффик и увеличивая надежность Самостоятельность: самовосстановление сети, самоконфигурирование, самодиагностика

Безопасность: развитая система обмена ключами и шифрование AES 128 или AES 256 Чувствительность: реакция на внешние воздействия Коммуникативность

Каждый контроллер состоит из:

* мощного микропроцессора,

* энергонезависимой памяти,

* радиооборудования,

* виброакустической системы,

* аккумулятора

и опционально может комплектоваться:

* солнечной батареей с системой подзарядки аккумуляторов,

* дополнительным комплектом емких аккумуляторов

* блоком управления внешними исполнительными механизмами

* блоком дополнительных датчиков

В качестве приёмопередающего радиотракта используется приемопередатчики nanoLoc II, совместно разработанные компаниями nanoTron (Германия) и Масат (Казахстан):

*безлицензионный частотный диапазон 2.4 ГГц

*уникальный запатентованный способ кодирования сигнала

*функцией определения своего относительного местоположения до ± 1..2 метра

*двухсторонний канал связи со скоростью до 2 Мбит в секунду

*сверхнизкое потребление электроэнергии.

Основное радиооборудование

В качестве приёмопередающего радиотракта используется приемопередатчики nanoLoc II, совместно разработанные компаниями nanoTron (Германия) и Масат (Казахстан):

*безлицензионный частотный диапазон 2.4 ГГц

*уникальный запатентованный способ кодирования сигнала

*функцией определения своего относительного местоположения до ± 1..2 метра

*двухсторонний канал связи со скоростью до 2 Мбит в секунду

*сверхнизкое потребление электроэнергии.

Любой контроллер может играть роль шлюза, для чего оборудован дополнительным комплектом интерфейсов для связи с внешним миром:

*приёмопередающего радиотракта ZigBee

*модем GSM/GPRS

*приёмопередающего радиотракта 868/915 МГц,

*промышленный Ethernet 10/100

*системой навигации класса GPS/Глонасс

Микропроцессор

32-ух разрядные процессоры с малым энергопотреблением (до 20 мА), которые были специально спроектированы для достижения высокой производительности в системах промышленной телеметрии. Производительности процессора на частоте 120 МГц достаточно для проведения различных видов анализа сигнала прямо на месте (спектральный, кепстральный, биспектральный, статистический, корреляционный, вейвлет-анализ).

Кроме того микропроцессор занимается упаковкой и сжатием данных. Это приводит к уменьшению трафика передачи данных в 64 - 256 раз.

Энергонезависимая память

Объем энергонезависимой памяти достаточен для сохранения всей необработанной информации с сейсмических и виброакустических датчиков в течении одного месяца.

Эта же память используется в режиме черного ящика, для записи уже обработанных, проанализированных, готовых к отправке данных. Объем энергонезависимой памяти достаточен для сохранения всей обработанной информации в течении 6-ти месяцев.

Аккумуляторы

В штатной поставке используются достаточно емкие аккумуляторы, позволяющие контроллеру работать автономно, без подзарядки от солнечной батареи в течении 2-ух месяцев. При необходимости ёмкость аккумуляторов может наращиваться.

Применяемые нами аккумуляторы позволяют работать в температурном диапазоне от - 50 °С до +60 °С и заряжать аккумулятор от солнечной батареи в температурном диапазоне от - 20 °С до +60 °С, при относительной влажности воздуха до 95%.

Виброакустическая система подбирается под параметры конкретного трубопровода и может состоять из следующих компонентов:

*виброакустического датчика

*сейсмодатчика

*и виброактуатора.

Вэйвлет- анализ

В системе WayNet PipeLine вэйвлет-анализ используется для идентификации событий - сигналов, которые затухают во времени или (и) меняют свою частоту, то есть ударных сигналов. На вэйвлете можно увидеть спектр удара в развитии.

Внешние устройства и датчики

Система WayNet PipeLine по согласованию с Заказчиком может комплектоваться дополнительно:

* аналоговым интерфейсом 0..5 В и ± 10 В

* аналоговым интерфейсом 4..20 мА

* цифровым интерфейсом с внешними датчиками и исполнительными устройствами 4-20 мА (для интеграции с SP100, HART, Wireless HART и так далее)

* интерфейсом RS232/485 (для интеграции с ModBus RTU и так далее)

* и набором дополнительных датчиков и функциональных возможностей

Корреляционный анализ

Благодаря тому, что отсутствует привязка к определенному корреляционному пику, данный метод обладает преимуществом слежения сразу за несколькими целями, что в решении реальных задач локации очень важно.

Расстановка контроллеров

Контроллеры устанавливаются на расстоянии 300…1 000 метров друг от друга. Каждый контроллер одновременно со сбором и анализом своих данных ретранслирует данные полученные с других контроллеров

Система WayNet PipeLine использует целый комплекс мер, предотвращающих риск снятия и поломки контроллеров:

*Два способа антивандальной инсталляции контроллеров

*Детектор приближения объекта

*Детектор извлечения контроллера

*Система локации перемещения извлеченного контроллера в зоне трубопровода шириной 600 метров

*Система определения местоположения украденного контроллера с использованием системы GPS

*Система пеленгации украденного контроллера при извлеченном аккумуляторе

Система “Свой-чужой”

Автомашины и сотрудники предприятия снабжаются метками - идентификаторами. Тогда система WayNet PipeLine определяет местоположение “своих” объектов в зоне трубопровода шириной 600 метров с точностью до ± 3..20 метров (2D)

Система WayNet PipeLine фиксирует перемещения объектов и проведение земляных работ в зоне трубопровода. Если при этом система фиксирует что это “свои” - делается соответствующая запись в базе данных. Если чужие - в диспетчерскую передается сигнал тревоги.

Система контроля и учёта рабочего времени

Система позволит дополнительно дисциплинировать сотрудников и получить полный отчёт о прохождении ими своего маршрута.

Кроме того, сюда входит оперативный контроль работы охранных служб. Это позволяет задавать необходимые маршруты с любым количеством охраняемых элементов и контролировать момент и время прохождения конкретной автомашины охранного предприятия и/или конкретного сотрудника охраны конкретного сегмента трубопровода, компрессорной станции и любых других объектов, требующих охраны.

Условия эксплуатации

Контроллер предназначен для использования в жестких полевых условиях. Рабочая температура контроллера: - 40:C…+60:C. Рабочая относительная влажность: 10…90%. Степень защиты IP67. Устойчивость к бензину, бензолу, дизельному топливу, ацетону, растворителям для лаков и красок, маслам и жирам. Штатная молниезащита в контроллере - до 2 кВ, расширенная - до 10 кВ.

Начаты процедура сертификации по СE и ATEX:

-EN 61326-1, EN 50371, EN 60950-1, EN 301 489-1/-3

-EN 300 220-2 v2.3.1

-(R&TTE) (1999/5/Ec)

-ATEX type n-Zone 2 ExII 3G Ex nA nL HC T4 (-40°C to 60°

Литература

1. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. - М.: Радио и связь, 1992.

2. Болдин В.А. Современные глобальные радионавигационные системы зарубежных стран. - М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1985.

3. Глобальна система визначення місцеположення (GPS). Теорія і практика / Гофманн -Велленгоф Б., Ліхтенеггер Г., Коллінз Д. / Пер. з англ. під ред. Яцківа Я.С..- Київ: Наук. думка, 1995.

4. Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ. Справочное пособие.- М.: Картгеоцентр - Геоиздат, 1996.

5. Шебшаевич В.С., Григорьев В.С., Кокина Э.Г. и др. Дифференциальный режим сетевой спутниковой радионавигационной системы // Зарубежная радиоэлектроника - 1989.- №1.- с. 5 - 45.

Размещено на Allbest.ru