Динамическая пакетизация навигационной информации при разработке структуры систем диспетчерского управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Динамическая пакетизация навигационной информации при разработке структуры систем диспетчерского управления

Куфтинова Наталья

Аннотация

В статье рассматриваются современные информационные технологии, которые базируются на системе электронного обмена данными в системе диспетчерского управления, алгоритм интеграции центров диспетчерского управления таксопарками.

Ключевые слова: транспортный комплекс, задачи диспетчерского управления, алгоритм интеграции центров диспетчерского управления таксопарками, принцип параметрической обработки входного потока.

In this article is considered current information technologies which are based on system of electronic data exchange in system of dispatching steering, algorithm of integration of the centers of dispatching steering of taxi pools.

Keywords: transport complex, problems of dispatching steering, algorithm of integration of the centers of dispatching steering of taxi pools, principle of parametrical processing of an entrance stream.

Введение

Повышение эффективности функционирования транспортного комплекса в целом значительной мере зависит от ряда факторов. Во-первых, совершенствование инфраструктуры всех видов транспорта направленное на обеспечение высокого качества обслуживания потребителей транспортных услуг и обслуживание пассажиров, во-вторых, совершенствование организации и управления транспортными процессами с использованием комплексных интеллектуальных систем мониторинга. Так же, усложнение маршрутов, увеличение числа участников транспортного процесса, повышение требований к качеству определили необходимость использования новых информационных технологий. Современные информационные технологии базируются на системе электронного обмена данными и их оперативности, актуальности, объемности. Целью внедрения новых информационных технологий в транспортную отрасль является осуществление контроля над транспортным процессом, определение местоположения и осуществление контроля за движением по магистралям дорожной сети транспортного средства.

С точки зрения, выполнения требований потребителей услуг автомобильного и городского электрического транспорта различного типа можно выделить ряд базовых операционных задач, которые должны присутствовать практически при управлении любым видом автомобильного транспорта. Таким задачами являются:

1. Определение местоположения транспортных средств и отображение этого положения на фоне электронной карты на экранах центров и диспетчерских пунктов. Одновременно с отображением местоположения должна отображаться определенная информация о текущем состоянии и режиме работы транспортного средства (стоянка, движение, работа вне системы и т.д.). информационный диспетчерское управление связь

Указанная информация о местоположении и состоянии транспортных средств является основной для осуществления контрольных функций диспетчера и функций управления и оказания помощи водителям автотранспортных средств.

Передача от автотранспортного средства в центр сигнала тревоги,

бедствия в чрезвычайных ситуациях.

Двусторонняя голосовая связь диспетчера и водителя для обмена не

формализованной информацией, и/или двусторонний обмен формализован

ной информацией, в том числе для передачи из центров водителям авто

транспортных средств информации о состоянии маршрутов движения, объемах, «пробках», аварийных состояниях и т.д.

Документирование и архивирование текущей информации о место положении и состоянии объектов системы и ее последующая постобработка с

целью выработки отчетных документов и анализа работы системы и выработки решений по изменению маршрутов, режимов движения и т.д.

Информационное обеспечение пользователей системы (грузоотправителей и грузополучателей). Предоставление им информации о маршрутах и других временных характеристиках движения (прохождении пунктов маршрута, времени прибытия, отправления и стоянки) и сопутствующей информации.

Информирование водителей ТС об их местоположении на бортовых

геоинформационных (картографических) системах в тех случаях, когда такие

бортовые системы используются.

1. Разработка алгоритма интеграции центров диспетчерского управления таксопарками

Среди существующих систем мониторинга и диспетчерского управления ТС обобщенная структура программного обеспечения таких систем содержит следующие функциональные компоненты:

- прикладное программное обеспечение (может быть представлено в виде проблемно-ориентированных автоматизированных рабочих мест (АРМ) специалистов);

- хранилище данных (может быть организовано как на основе многопользовательской СУБД, так и в виде набора файлов);

- сервер приема/передачи данных (совокупность программных средств, обеспечивающих сетевую работу с каналами связи, прикладным программным обеспечением и хранилищем данных);

- программное обеспечение навигационных терминалов.

Как правило, в диспетчерском центре используется от 4 до 10 АРМ с прикладным программным обеспечением, сервер приема/передачи данных может входить в состав одного из АРМ, выбранного основным.

В качестве средства связи между хранилищем данных, АРМ и сервером приема/передачи данных используется локальная вычислительная сеть. Навигационный терминал представляет собой специализированное микропроцессорное устройство, предназначенное для управления навигационным приёмником и телекоммуникационным оборудованием, коммутации бортовых датчиков, первичной обработки информации и формирования пакетов данных для передачи в диспетчерский центр.

Подобные модели хорошо себя зарекомендовала для построения автономных систем мониторинга и управления транспортом, в том числе для автоматизации таксопарков.

Известными недостатками приведенной реализации являются:

- изолированность реализуемых систем;

- разнородность в реализации;

- кратное увеличение стоимости оборудования диспетчерского центра для организации резервного комплекта;

- большая зависимость от используемого канала обмена данными с навигационным терминалом.

В существующих системах (Гелиос, Инфинити-Такси, Купол-Такси и др.) используются разнообразные подходы для решения данных недостатков, например, введение в состав системы резервной базы данных и/или сервера обмена данными, хранения запасных АРМ диспетчеров и др.

Разнородность аппаратных средств и программного обеспечения усложняют, процесс интеграции локальных систем в единое информационное поле.

f = (V,U,S), где V -- число, поступивших вызовов, U - число успешно завершенных вызовов, S - число сорванных (в т.ч. упущенных) вызовов:

Эффективность [производительность] работы / каждой, из систем можно представить двумя способами:

* относительная эффективность f(V,U) = U/V-100%;

* абсолютная эффективность f(U) = U.

К рассмотрению предлагается измененная структура системы диспетчерского управления ТС, основанная наследующих принципах:

- стратифицированное управление с организацией, взаимодействия между отдельными таксопарками;

- интеграция различных каналов связи;

- единое информационное поле;

- пакетная передача информации.

Реализация перечисленных принципов, применительно к ТС, заключается в следующем:

- построении технической структуры и программного комплекса системы диспетчерского управления в соответствии с иерархической организационной структуры таксопарка. Даже при выходе из строя одного из диспетчерских центров система должна продолжать работать, а управление подвижными средствами сохраняться централизованными;

- использование специализированных навигационных терминалов, позволяющих передавать информацию по цифровому УКВ-радиоканалу, сотовому каналу в режимах DATA и GPRS, а также сохраняют возможность использования указанных каналов в голосовом режиме. В случаях, когда один из каналов связи недоступен, интеграция различных типов каналов связи позволяет повысить надежность функционирования системы в целом, так же у абонентов появляется возможность выбора канала связи по его скоростным, финансовым и другим параметрам, например, использовать радиоканал в качестве основного канала связи благодаря- его дешевизне, возможности централизованной рассылки данных и постоянной доступности.

- использование единого времени и единого протокола обмена данными, единого способа формирования адресов абонентов, идентичного принципа нумерации сообщений, единого алгоритма подготовки к передаче и обработки принятой информации.

Отличительной особенностью представленных на рынке навигационных терминалов являются именно их интеллектуальные возможности по обработке данных непосредственно на самом терминале и управлению передачей данных. Так, обязательной функциональностью является поддержка как минимум двух центров (основной/ резервный) для передачи данных, возможность оптимизации формирования навигационных данных (на основе фиксации установленного пробега, изменения направления движения, прохождения контрольных пунктов.)

Информация, передаваемая с мобильных терминалов устанавливаемых на ТС делится на следующие категории:

- навигационную информацию (координаты, направление, высота, скорость, время);

- системную (служебную) информацию (количество спутников навигационной системы, качество приема канала связи, напряжение питания бортовой сети);

- производственную информацию (запрос на открытие смены, регистрация в очереди на заказ, сообщения о ходе выполнения заказа и др.).

При функционировании системы возможны случаи, когда необходимо передать только один из указанных типов, два или все три вместе. Основной объем информации (более 80%), передаваемой от ТС в ДЦ, составляют навигационные данные о маршруте движения и о текущем местоположении, и только оставшаяся часть - это различного рода служебная и производственная информация. В тоже время, используемые каналы связи имеют различную скорость и организацию процесса передачи данных, таким образом, целесообразно разработать технологию пакетизации данных, учитывающую их особенности (таблица 1.).

Вне зависимости от конкретной структуры пакета, алгоритм упаковки должен удовлетворять следующим принципам:

1) Параметрическая обработка входного потока данных.

2) Дельта-кодирование.

3) Преобразование входных пакетов из ASCII-символьного вида в бинарное представление.

Принцип параметрической обработки входного потока данных заключается, в том, что из поступающих от навигационного приемника данных к фиксации и сохранению принимаются только те данные, которые удовлетворяют хотя бы одному параметру из множества Р.

Таблица 1. Отличительные особенности пакетизации данных по каналам связям.

Рассмотрим множество параметров P:

P={t_m, t_mp, s, u, v_max, k_in, k_out, k_line, A, B} (1)

A= {a_j}, j= : n (2)

B= {b_k}, k= : m (3)

1) t_{m -} Суточный маяк - временной параметр, обозначающий время в сутках (с точностью до 1 секунды) для фиксации навигационных и служебных данных;

2) t_mp - Периодический маяк - временной параметр, задающий минимальную частоту для фиксации (от 1 сек до 24 часов) навигационных и служебных данных;

3) s - пройденные расстояние - параметр обозначающий пройденное расстояние (в метрах), по факту прохождения которого должны фиксироваться навигационные и служебные данные;

4) и - угол поворота - параметр обозначающий величину изменения направления движения (в градусах) при достижении или превышении, который фиксируются навигационные и служебные данные;

5) v_max - Превышение скорости - параметр обозначающий величину скорости, превышение которой должно сопровождаться фиксацией навигационных и служебных данных;

6) k_in - Вход в контрольную точку/зону - параметр обозначающий факт вхождения подвижного объекта в заданную область (окружность/многоугольник). Набор контрольных точек/зон хранится на терминале;

7) k_out - Выход из контрольной точки/зоны - параметр обозначающий факт оставления подвижным объектом заданной области (окружность/многоугольник). Набор контрольных точек/зон хранится на терминале;

8) k_line - Прохождение Контрольной линии - параметр обозначающий факт пересечения подвижным объектом контрольной линии. Набор контрольных линий хранится на терминале;

9) a_j - Срабатывание датчика - группа параметров для датчиков. Данные должны фиксироваться по факту срабатывания датчика (аналоговый, цифровой, сухой контакт) или преодоления этим датчиком контролируемого значения;

10) b_k - сообщение - по инициативе водителя отправляется производственная информация (ответ/запрос/подтверждение).

Таким образом, передачу навигационных данных можно рассматривать не в качестве непрерывного потока, а только по наступлению «события/параметра».

Благодаря этому достигается уменьшение объема передаваемых данных и загрузки канала при приемлемом ухудшение качества трека (без негативных последствий на основной функциональной задаче системы мониторинга).

Параметрический подход к формированию навигационных данных также предполагает разделение параметров по приоритету. В зависимости от выбранного приоритета соответствующие данные могут быть:

- немедленно отправлены в центр сбора данных;

- зафиксированы и отправлены в центр сбора данных с ближайшим пакетом по интервалу передачи данных;

- зафиксированы и хранятся в энергонезависимой памяти мобильного терминала;

- не сохраняться.

Например, автотранспортные предприятия России используют систему контроля и диспетчерского управления движением автомобильного транспорта «Web-купол». Эта система спутникового мониторинга подвижных объектов, позволяющая отображать их местоположение на электронной карте и формировать историю об их перемещении в режиме реального времени. Информационная система Германии компания DISK выполняет функции по проверке, обработке и передачи информации между субъектами транспортного процесса. Во Франции фирма CNC по выполнению транспортных задач выполняет функции слежения и обнаружения транспортных средств и грузов, электронной выдачи расчетов и анализ банка данных.

Заключение

Таким образом, пространственные характеристики определяют положение транспортного средства (объекта) в заранее определенной системе координат. Основное требование к пространственным данным - точность определения положения транспортного средства в системе координат и относительно других объектов. Отличительной особенностью представленных на рынке навигационных терминалов является их интеллектуальные возможности по обработке данных непосредственно на самом терминале и управлению передачей данных. Так, обязательной функциональностью является поддержка как минимум двух ДЦ для передачи данных и возможность оптимизации формирования навигационных данных (на основе фиксации установленного пробега, изменения направления движения, прохождения контрольных пунктов). Применения параметрического подхода к формату входного потока навигационных данных позволяет сократить объем передаваемой информации и повысить надежность связи с диспетчерским центром. Использование пакетной передачи данных так же позволяет достичь сочетания централизованного сбора и передачи данных и гарантировать доведение сообщений путем оперативного переадресации информационных потоков по резервным направлениям.

Список информационных источников

[1] Курганов В.М., Грязнов М.В. Обеспечение надежности в системе управления перевозками и производством на автомобильном транспорте: монография. - Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 2012. - 128 стр. [2] Власов В. М., Ефименко Д. Б., Богумил В. Н. Информационные технологии на автомобильном транспорте : учебник для студентов учреждений высшего образования/ Под ред. Власова В.М. учебник. - М.: Академия, 2014 - 255 стр. - ISBN: 978-5-4468-0381-1 [3] Богатырев А. В. Автомобили: учебник - ИНФРА-М, 2015. - 654 стр. - ISBN: 978-5-16-010219-1

[4] Николаев А.Б. Информационные технологии в менеджменте и транспортной логистике: учебное пособие / А.Б. Николаев, А.В. Остроух. - Saint-Louis, MO, USA: Publishing House Science and Innovation Center, 2013. - 254 с. - ISBN 978-0-615-67110-9.

[5] Савич Е.Л. Легковые автомобили: учебник - ИНФРА-М, 2015. - 757 стр. - ISBN: 978-5-16-006766-7, 978-985-475-564-9

[6] Туревский И.С. Автомобильные перевозки: учебное пособие - Издательский Дом "Форум", 2014. - 222 стр. - ISBN: 978-5-8199-0345-2, 978-5-16-003241-2

[7] Спирин И.В. Организация и управление пассажирскими автомобильными перевозками: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / И.В. Спирин. - 8-е изд., стер. - М.: ИЦ «Академия», 2013. - 400 с. - ISBN: 978-5-4468-0480-1

[8] Ефименко, Д.Б. Обеспечение автоматического контроля регулярности движения пассажирских транспортных средств в диспетчерской системе /Богумил В.Н., Ефименко Д.Б. // Журнал «Автотранспортное предприятие» № 6 - 2012.- С. 19-23.

[9] Польгун М.Б. Автоматизация процессов диспетчерского управления городским пассажирским транспортом / М.Б. Польгун, А.В. Остроух, А.Б. Николаев, Д.Б. Ефименко // Промышленные АСУ и контроллеры. - М.: «Научтехлитиздат», 2013. - №5. - С. 10-16.

[10] Kuftinova N.G., Ostroukh A.V., Vorobieva A.V. Automated Control System For Survey Passenger Traffics // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Vol. 10. No 7. pp. 16419-16427.

Размещено на Allbest.ru