Разработка структуры системы мониторинга и анализа изменений метеоусловий

Введение

В настоящее время любой процесс физической или умственной деятельности стремится к компьютеризации. Это ведет за собой появление огромного количества вычислительных систем. Встроенные компьютерные системы встречаются практически в любых устройствах от наручных часов до космических шаттлов. Транспортная отрасль является одним из наиболее перспективных направлений автоматизации. Это связано с необходимостью исключения субъективного человеческого фактора в участии дорожного движения.

Широкое применение «умных» сред в транспортной отрасли рассматривается в основном в рамках концепции «интеллектуальных транспортных систем» (intelligent transportation systems, ITS) [1].

Данная концепция приобрела особую актуальность после событий марта 2010 года, когда Генеральная ассамблея Организации Объединенных Наций провозгласила «Десятилетие действий по обеспечению безопасности дорожного движения». В концепции выделяют 5 ключевых факторов риска дорожного движения: скорость, использование ремней безопасности, пользование детскими удерживающими устройствами, использование шлемов, управление транспортом в состоянии алкогольного опьянения. Однако, помимо человеческих факторов есть и другие угрозы. Среди них качество дорожного покрытия, освещенность, погодные условия и другие [2].

Для уменьшения влияния рисков и применяются интеллектуальные транспортные системы.

Обзор существующих систем интеллектуального транспорта

Передовые производители автомобильного транспорта занимаются исследованием и разработкой интеллектуальных транспортных систем. На сегодня реализовано множество различных ИТС, среди которых:

• системы управления автомобилем (антиблокировочная система тормозов, противобуксовочная система, система стабилизации движения, система предотвращения столкновений, круиз контроль и другие);
• системы информации водителя (система обнаружения невидимых препятствий, мониторинг состояния водителя, система оповещения о техническом состоянии автомобиля, навигационные системы, системы состояния метеоусловий и прочие);
• системы сбора и передачи информации (тахограф, «чёрный ящик», система передачи об аварии «e-Call») [3].

С каждым годом системы улучшаются и появляются новые. Проблема заключается в стоимости таких систем. В большинстве случаев ИТС имеют автомобили высокого и среднего класса. Для бюджетных транспортных средств большинство ИТС являются дорогими и не используются.

Постановка задачи

Целью работы является разработка системы мониторинга окружающей среды и прогнозирования метеоусловий на краткосрочный период. Идея разработки заключается в создании портативного устройства сбора данных: влажности и температуры воздуха, освещенности и атмосферного давления. На основании полученных данных система должна выдавать прогноз изменения метеоусловий за краткосрочный период. Исходя и описанных задач, систему можно разделить на 3 подзадачи: сбор и хранение информации; анализ полученных данных; вывод результатов пользователю.

Разработка системы

Исходя из поставленных задач, система должна считывать параметры метеоусловий окружающей среды, анализировать их и передавать результаты пользователю. Датчик влажности и атмосферного давления совмещаются в корпусе с датчиком температуры, поэтому отдельно нет необходимости его использовать. Структурная схема системы прогнозирования метеоусловий представлена на рис. 1.

Датчики выводятся наружу и считывают показатели с периодичностью один раз в минуту. Данные накапливаются и анализируются в устройстве обработки данных, после чего передаются в систему оповещения, представленную экраном и микрофоном. Кроме этого, устройство содержит модуль беспроводной связи, для подключения к смартфону, в который так же передаются результаты прогнозирования.

Для реализации поставленных задач необходимо использовать аппаратную и программную платформы. Проанализировав рынок аппаратных платформ, был выбран микроконтроллер фирмы Atmega, преимуществом которого является низкая стоимость и широкий спектр поддерживаемых инструментов работы.

В качестве платформы для программного обеспечения выбрана операционная система Android, которая занимает около 80% мирового рынка среди мобильных устройств. Система разработана на ядре Linux и имеет такие преимущества, как гибкость настроек и Open Source.

Выводы

В работе выполнен анализ существующих систем интеллектуального транспорта, выявлены их преимущества и недостатки. Выбрана аппаратная и программная платформы для реализации, определён набор необходимых датчиков и периферийных устройств. Разработана структурная схема системы анализа и прогнозирования метеоусловий и выполнен анализ необходимых модулей и связей между ними. В дальнейшем планируется реализация и тестирование системы.

Список литературы

1. Николаева Р. В., Газизова З. С., Загидулина А. Д. Формирование и развитие интеллектуальных транспортных систем // Техника и технология транспорта. Выпуск № 1(1) – Казань, КГАСУ, 2016. С. 8-14.

2. Роль интеллектуальных транспортных систем в повышении безопасности дорожного движения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/rol-intellektualnyh-transportnyh-sistem-v-povyshenii-bezopasnosti-dorozhnogo-dvizheniya (дата обращения: 27.02.2019).

3. Иванов А. М., Солнцев А. Н. Перспективы развития интелектуальных бортовых систем автотранспортных средств в Российской Федерации // Журнал автомобильных инженеров. Выпуск № 6(65). 2010.