1.1.7. Построение и анализ топологической структуры сети интегрального обслуживания на автомобильном транспорте
Движение на автомобильных дорогах (рис. 1.13) становится все более интенсивным.
Рис. 1.13. Один из перекрестков в Киеве.
Увеличить их пропускную способность может применение высоконадежных автоматизированных интеллектуальных транс-портных систем управления (ИТСУ), базирующихся на современных телекоммуникационных и вычислительных решениях.
Указанные системы обеспечивают передачи данных между различными исполнительными устройствами (светофоры, шлагбаумы, информационные табло), видеоинформации и голосового трафика.
Основные задачи ИТСУ состоят в сохранении жизни участников движения, в повышении надежности эксплуатации автотрасс, в обеспечении оптимального режима движения для сокращения времени в пути. Для этого система должна обеспечивать следующие функции:
1) устойчивость и высокую надежность основных структур сети;
2) передачу диспетчерам видеоизображения с автодорог в реальном времени и возможность вмешаться в работу системы при возникновении нештатных ситуаций;
3) возможность применения беспроводных решений для снижения затрат на прокладку кабелей;
4) максимально быструю обработку информации;
5) резервирование ключевых устройств и систем питания для сохранения работоспособности системы в целом при выходе из строя отдельных элементов;
6) функционирование оборудования в широком диапазоне температур.
Структура ИТСУ (рис. 1.14) содержит следующие составляющие сетевых устройств.
1) В основе ИТСУ находится оптоволоконное Gigabit Ethernet-кольцо (1) на базе промышленных коммутаторов.
Использование оптоволокна позволяет получить высоконадежную сеть, не подверженную воздействию транспортных и электрических помех, а также влиянию внешней среды.
2) Ethernet-кольца на коммутаторах (2) используются для локальных точек сбора информации. Они обеспечивают высоконадежную и высокоскоростную передачу данных внутри сети.
3) Встраиваемые компьютеры (3) обеспечивают быстрое преобразование данных или непосредственное локальное управление в узлах транспортной сети.
4) Ethernet-серверы ввода-вывода (4) - непосредственно обслуживающие сенсоры, датчики, релейные исполнительные механизмы, а также специализированные шлюзы или программируемые серверы доступа, через которые к Ethernet-сети подключаются устройства, поддерживающие другие протоколы.
Рис. 1.14. Архитектура интеллектуальной
транспортной системы.
5) Серверы доступа (5) обеспечивают подключение сенсоров, датчиков и программируемых устройств управления с устаревшими протоколами.
6) Медиаконверторы (6) позволяют увеличить рабочее расстояние отдельных устройств, например, преобразующих "медный" Ethernet-интерфейс в оптический.
7) IP-видеосерверы (7) обеспечивают наблюдение за трассами в реальном времени и подключаются на входы Ethernet-коммутаторов.
Беспроводные точки доступа и шлюзы обеспечивают взаимодействие с подвижными устройствами (установленными на автомобилях) и с устройствами, расположенными в труднодоступных зонах. Позволяют сэкономить на прокладке проводных или волоконно-оптических кабелей.
Интеллектуальные контроллеры движения, сосредоточенные территориально в одном месте, можно условно разделить на несколько функциональных групп:
1) детекторы транспортных средств, собирающие информацию о потоке движения, включая количество транспортных средств, их скорость и размещение, и затем отправляющие эту информацию в интеллектуальный встраиваемый компьютер по беспроводной системе передачи для анализа и принятия решения;
2) встраиваемый компьютер, как часть общей системы управления движением, вычисляет и анализирует данные для определения состояния потока движения и посылает управляющие сигналы на светофоры и табло оповещения, создавая условия для непрерывного движения без заторов на автотрассе;
3) средства оповещения водителей о заторах на трассе, на которые посылает информацию контроллер управления движением;
4) система видеонаблюдения.
Схема управления автотранспортом (рис. 1.15.) базируется на следующих сетевых решениях.
Рис. 1.15. Система управления движением автотранспорта.
Опорная сеть построена на базе кольцевой оптоволоконной структуры на промышленных Gigabit Ethernet-коммутаторах, которые обеспечивают технические условия для предоставления доступа ко всем устройствам контроля и управления движением (в том числе и системе передачи видеоданных).
Распределенная система видеонаблюдения позволяет получать изображения с автодорог в любое время и в любом месте для оптимального контроля процессов на трассах. Она базируется на IP-видеосерверах, поддерживающих качественное сжатие видеоинформации и синхронную трансляцию аудио и видеопотоков.
Информация из видеосерверов поступает по Ethernet-интерфейсу в Gigabit Ethernet-коммутаторы, расположенные в узлах опорной транспортной сети.
Встраиваемые компьютеры обрабатывают управляющие сигналы для автотрасс в локальных группах в реальном времени, что значительно сокращает трафик в управляющей Ethernet-сети и повышает эффективность функционирования всей сети.
Беспроводная сеть используется для подключения контроллеров обнаружения транспорта и управления движением в локальных дорожных группах (например, на развязках, перекрестках) и позволяет сэкономить на стоимости прокладки кабелей, по крайней мере, в некоторых частях системы управления.
Конфиденциальность передаваемых данных обеспечивается специальным кодированием. Все оборудование, применяемое для построения системы управления автотранспортом, имеет индустриальное исполнение и обеспечивает его функционирование в широком температурном диапазоне.