SISTEME INTELIGENTE DE MANAGEMENT AL TRAFICULUI ŞI MONITORIZARE A DRUMURILOR

Transcription

1 SISTEME INTELIGENTE DE MANAGEMENT AL TRAFICULUI ŞI MONITORIZARE A DRUMURILOR dr.ing. Sîrbu Marius 1 dr.ing.cms. Dan Florian 2 Rezumat română: Lucrarea de faţă prezintă aplicaţii de gestiune a traficului şi monitorizare a drumurilor folosind ultimele generaţii de sisteme IT şi de telecomunicaţii mobile. Un sistem inteligent cu funcţie de auto-învaţare este propus pentru intersecţii semaforizate urbane. Acest sistem permite reglarea automată a timpilor de verde în funcţie de traficul din intersecţie precum şi în funcţie de traficul din intersecţiile din amonte şi aval. Un sistem de montorizare de la distanţă a stării drumurilor este de asemenea introdus. Acest sistem face uz de echipamente moderne de comunicaţii pentru citirea şi transmiterea periodică la distanţă a unor parametrii: temperatura la nivelul carosabilului, umiditatea, intensitatea vântului şi greutatea vehiculelor. Rezumat engleză: This paper presents applications for traffic management and remote road surveillance using latest generation IT and wireless telecommunication systems. An intelligent system with auto-learning function is proposed for urban crossroads. This system allows automatic green time adjustment as function of traffic load in the actual crossroad and also traffic load in the neighbor crossroads. One system for remote surveillance for the public roads is presented. This system makes use of modern communication equipments for collecting and transmission of parameters: temperature at road level, humidity, wind strength and weight load of vehicles. 1. Introducere În această lucrare autorii prezintă folosirea tehnologiilor IT şi de telecomunicaţii moderne în rezolvarea unor probleme de trafic rutier şi de monitorizare a stării drumurilor. Lucrarea are două componente: prezentarea unei soluţii noi şi moderne pentru managementul traficului în zone urbane şi o soluţie completă de monitorizare a drumurilor de la distanţa. În cele ce urmează vom prezenta soluţiile propuse în secţiunea 2 iar concluziile vor fi trase în secţiunea Soluţiile propuse 1 S.C. WS Comm S.R.L 2 Ministerul de Interne şi al Reformei Administrative

2 2.1. Sistem inteligent de semaforizare Sistemele tradiţionale de semaforizare constau în fixarea timpilor de verde pentru fiecare sens de mers în funcţie de măsurători de trafic. Aceşti timpi de verde rămân constanţi pe o perioada foarte lungă de timp. Această soluţie însă are dezavantajul major că nu ţine cont de condiţiile de trafic cotidiene, respectiv anumite vârfuri de trafic pe anumite perioade orare. In consecinţă, un sistem inteligent de semaforizare trebuie să ia în calcul valorile de trafic auto precum şi să îşi adapteze în permanenţă timpii de verde la aceste condiţii. Mai mult de atât, în stabilirea timpului de verde pentru un sens trebuie luate în considerare şi valorile de trafic de la intersecţiile din amonte şi aval. Soluţia propusă în această lucrare are două caracterisitici importante: o măsurare continuă a traficului în intersecţii şi o comunicare a valorilor de trafic între intersecţii pentru stabilirea timpului optim de verde. Măsurarea traficului într-o intersecţie trebuie să ţină cont nu numai de numărul de vehicule cît şi de tipul lor, respectiv lungimea acestora. Astfel, senzorii bazaţi pe efect Doppler [1] sunt cei mai recomandaţi, datorită capacitaţii de a da atât informaţii despre numărul de vehicule cât şi despre tipul acestora. Valorile de trafic astfel obţinute sunt transmise unei unitaţi de calcul (UC) a intersecţiei. O schemă de reprezentare funcţională a UC este prezentată în Figura 1, unde: NL este numărul de vehicule măsurat în intersecţie; N1a este numărul de vehicule măsurat în prima intersecţie din aval; N2a este numărul de vehicule măsurat în a doua intersecţie din aval; N1v este numărul de maşini măsurat în prima intersecţie din amonte; tv1 este timpul de verde rezultat. Unitatea centrală primeşte valorile de trafic din intersecţie precum şi de la intersecţii din aval şi/sau amonte. Aceste ultime valori funcţionează ca şi valori de corecţie pentru timpul de verde rezultat în urma indicatorului de trafic din intersecţie. În urma măsuratorilor de trafic se poate caracteriza statistic o intersecţie prin densitatea temporală de probabilitate a numărului de vehicule. O astfel de informaţie statistică este utilizată de asemenea în calculul timpului de verde în special în faza de iniţializare a sa. Figura 1: Modelul UC Sistemul prezentat funcţionează ca o buclă de revers (feedback) astfel că este

3 adaptabil la condiţiile de trafic. Impunând nişte constrângeri referitoare la timpul maxim şi minim de verde se pot evita anomalii de funcţionare, respectiv verde permanent sau roşu permanent. O schemă logică de funcţionare a algoritmului de adaptare este prezentată în Figura 2. Noutatea sistemului propus constă în comunicarea informaţiilor de trafic între intersecţii astfel încât se creează o interdependenţă între acestea în ceea ce priveste alocarea timpilor de verde. Acest lucru duce la o optimizare a managementului de trafic şi evitarea blocajului în intersecţii. Transmisia datelor de la UC a unei intersecţii la alta se face wireless, existând două posibilitaţi: 1. Transmisie de date GPRS folosind o reţea securizată VPN (Virtual Private Network) [2] 2. O conexiune radio în banda de 2.4 GHz, aşa numit sistem ZigBee.[2] Prima variantă are avantajul unei acoperiri bune a reţelei GSM, însă dezavantajul este costul transmisiei de date adiţional pe lângă cel de implementare. A doua variantă are avantajul eliminării costului transmisiei de date, însă este necesară crearea mai multor puncte de acces pentru o reţea mobilă suficient de mare. Toate datele care circulă între intersecţii sunt preluate de o unitate de calcul master. Această unitate centralizează toate datele în scopul păstrării acestora pentru prelucrări ulterioare. De asemenea, prin UC Master se poate interveni peste sistemul adaptiv şi se pot modifica parametrii în cazuri speciale, ca de exemplu crearea unei unde de verde. Figura 2: Schema logică de funcţionare

4 2. Sistem de monitorizare de la distanţă a stării drumurilor În multe aplicaţii controlul unor echipamente şi/sau monitorizarea unor parametrii ai acestora de la distanţă este necesară în scopul creşterii eficienţei activităţilor de întreţinere. Tehnologii de ultima oră în telecomunicaţii pot fi folosite, care permit comunicarea cu locaţii îndepărtate fără a fi nevoie de legături de date clasice, pe fir. Tehnologia GPRS (General Packet Radio Switched) este una din principalele metode de realizare a schimbului de date cu locaţiile îndepărtate Aplicaţia - Monitorizarea de parametrii meteorologici pe diferite tronsoane de drumuri; - Monitorizarea greutaţii pe axă a vehiculelor şi depistarea automată a depaşirii valorilor maxime admise; - Toate procedurile de măsurare şi monitorizare a parametrilor se efectuează prin sisteme de transmisii de date GPRS Parametrii de măsurat şi monitorizat: - Temperatura şi umiditatea la nivelul carosabilului; - Greutatea pe axă a vehiculelor; - Intensitatea vântului Soluţia propusă Echipamentele de transmisie a datelor comunică prin GPRS direct cu serverul de comunicaţie şi stocare a datelor. Conexiunea se realizează printr-o reţea GSM folosind o soluţie Virtual Private Network (VPN) care asigură de asemenea şi confidenţialitatea datelor culese din teritoriu. Comunicaţia între echipamente şi server se face în dublu sens, schimbându-se informaţie utilă precum şi comenzi (Figura 3). Senzor 1 Senzor 2 Senzor 1 Senzor 2 Echipament transmisie date 2 Echipament transmisie date 1 GPRS Internet / LAN GPRS Server de comunicatie si stocare date Aplicatie monitorizare Aplicatie monitorizare Figura 3. Sistemul de monitorizare a drumurilor Echipamentele de transmisie a datelor şi senzorii se montează în diverse locaţii unde

5 se doreşte monitorizarea parametrilor, fiind necesară asigurarea unei surse de energie electrică convenţională sau alternativă (eolian, fotocelule etc.). Datele care ajung la server sunt stocate local într-o bază de date putând fi accesate de către utilizatorii sistemului. Utilizatorii care folosesc aplicaţiile de monitorizare pot accesa datele fie local, din aceeaşi reţea internă (LAN) cu serverul, fie prin Internet. Aplicaţia de monitorizare conţine totalitatea funcţiilor necesare raportării parametrilor citiţi şi a interpretării acestor date conform cu activităţile specifice (ex. depăşire de greutate maximă pe axă a unui vehicul) Avantajele sistemului Sistemul propus monitorizează un număr mare de locaţii (peste 3000) fără a fi nevoie de controlul periodic al acestora de către personal uman. Costurile de exploatare sunt reduse datorită tehnologiei GPRS unde se plăteste doar traficul de date transmis indiferent de timpul de conectare. Creşterea eficienţei procesului de monitorizare a stării drumurilor prin cunoaşterea permanentă a parametrilor meteorologici în diferite zone. Automatizarea procesului de verificare a greutătii maxime admise pe drumuri prin utilizarea senzorilor de greutate şi identificarea vehiculelor cu camere de luat vederi. 3. Concluzii Soluţiile prezentate în această lucrare folosesc tehnologii IT şi de telecomunicaţii moderne, de ultima ora pentru a eficientiza managementul traficului în zone urbane şi pentru a monitoriza starea drumurilor în general şi în zone greu accesibile în special. Aceste aplicaţii aduc un aport important în eficientizarea activităţilor de întreţinere a drumurilor, siguranţă rutieră şi management al a traficului. Bibliografie [1] F. Dan., R. Mureşan - Intersecţii semaforizate. Poluare şi optimizare Ed Mediamira 2002 [2] E. Rappaport - Wireless Communication Systems, Wiley and Sons, 2002