Автоматичний підрахунок пасажирів громадського транспорту

20.09.2016

Автоматичний підрахунок пасажирів громадського транспорту

У даній статті наводяться основні технічні вимоги до систем підрахунку пасажирів громадського транспорту, розглядаються наявні на ринку технічні рішення і варіанти реалізації, їх переваги і недоліки.

Призначення систем підрахунку пасажирів і можуть бути вирішені ними завдання

Системи підрахунку пасажирів призначені для отримання інформації про реальну кількість перевезених пасажирів, затребуваності маршрутів громадського транспорту, завантаженості рухомого складу в цікавлять інтервали часу і подальшого аналізу пасажиропотоків.

На сучасному етапі розвитку техніки трудомісткий ручної підрахунок пасажирів може бути замінений спеціалізованими Автоматичними система підрахунку Пасажирів (АСПП), що забезпечують необхідну точність і об’єктивність отриманих даних.

Прийняті підходи до реалізації АСПП дозволяють практично без додаткових фінансових витрат також реалізувати і контроль поточного стану кожної одиниці рухомого складу (місцезнаходження, факти відхилення від розкладу та маршруту руху, дані про роботу і стан основних агрегатів, температура повітря в салоні і т. П.) .

Таким чином, сучасні АСПП дозволять фахівцям транспортних підприємств:

– планувати / оптимізувати маршрутну мережу і графік руху рухомого складу для кожного маршруту з урахуванням днів тижня, сезонності та інших факторів;

– виявляти безбілетників і «прихованих безбілетників» (пасажирів, які прямують далі зон, оплачених при купівлі квитків);

– планувати режими роботи і навантаження кас, роз’їзних касирів і контролерів;

– отримувати інформацію про дотримання розкладу руху кожної одиниці рухомого складу;

– контролювати поточне місце розташування всіх одиниць рухомого складу і факти відхилення від маршруту;

– об’єктивно і оперативно реагувати на скарги пасажирів щодо відповідності температури повітря в салоні вимогам санітарних норм;

– отримувати об’єктивну інформацію про пробіг і про роботу основних підсистем рухомого складу (для планування ремонтів і технічного обслуговування).

Типова структура і принцип роботи АСПП

Незважаючи на різні фізичні принципи реалізації підрахунку пасажирів і конструктивні особливості систем від різних виробників, структура АСПП досить типова (рис. 1).

До складу АСПП входять наступні компоненти:

1) встановлюються на рухомому складі:

а) датчики і первинні засоби вимірювання:

– датчики підрахунку пасажирів;

– датчики контролю положення дверей вагона;

– датчики контролю стану рухомого складу (при необхідності), наприклад датчики температури повітря в салоні;

б) контролер збору та передачі даних, оснащений:

– модулем контролю поточного стану рухомого складу (GPS / ГЛОНАСС);

– модулем передачі даних (GSM / GPRS) на сервер АСПП;

– дискретним і / або аналоговим вводом-висновком (при необхідності);

– промисловими мережами для збору даних з інтелектуальних датчиків і інтеграції з бортовими системами рухомого складу (при необхідності);

в) антена GSM / GPRS + GPS / ГЛОНАСС;

2) встановлюються в офісі транспортного підприємства:

а) сервер;

б) автоматизовані робочі місця (АРМ) фахівців і керівників транспортного підприємства.

Рис. 1. Типовая структура АСПП

Мал. 1. Типова структура АСПП

Як правило, система працює таким чином. У кожних дверей рухомого складу розміщуються датчики, здатні фіксувати факт проходу пасажира. Сукупність апаратних і алгоритмічних рішень, застосованих в АСПП, дозволяє розрізняти окремих пасажирів в потоці людей, а також відрізняти реальний прохід пасажира від скупчення людей в тамбурі при щільному заповненні вагона пасажирами. Необхідна кількість датчиків визначається з урахуванням ширини дверного отвору (для забезпечення гарантованого перекриття дверного отвору зонами покриття датчиків).

Підрахунок пасажирів починається з моменту зупинки рухомого складу (фіксується GPS / ГЛОНАСС-приймачем) та відкриття дверей (контролюється по спрацьовуванню кінцевого вимикача відповідних дверей). Після закриття дверей підрахунок пасажирів на даній зупинці припиняється. Контролер АСПП обробляє дані з усіх датчиків і відправляє зібрану інформацію на сервер АСПП по каналу GSM / GPRS.

На сервері Системи проводиться зіставлення GPS-координат зібраних даних з координатами зупинок на маршруті, прив’язка даних до конкретної зупинки і їх архівне зберігання. Візуалізація накопиченої інформації і надання необхідної звітності забезпечується на екранах АРМ фахівців і керівників транспортного підприємства.

Основні вимоги до АСПП

З урахуванням особливостей експлуатації електронних компонентів на рухомому складі до сучасних систем АСПП ставляться такі вимоги:

а) до функціональних характеристик:

– точність підрахунку пасажирів – не менше 95%;

– буферизація накопичуваної інформації при пропажі зв’язку GSM / GPRS (наприклад, в разі виходу транспортного засобу за межі зони покриття GSM / GPRS);

– автоматичне відновлення передачі даних при відновленні зв’язку;

– наявність апаратного сторожового таймера;

– автоматичний рестарт при пропажі і наступному відновленні електроживлення;

– збереження зібраних даних і конфігураційної інформації при пропажі електроживлення;

– можливість віддаленої діагностики та контролю працездатності обладнання;

– термін служби – не менше 10 років;

б) до умов експлуатації:

– температура навколишнього середовища від -40 до + 70 ° С;

– робота в умовах високої вологості, вібрацій, наявності електромагнітних завад;

в) до електроживлення:

– електроживлення повинно здійснюватися від штатної електромережі рухомого складу;

– невелике енергоспоживання;

г) до конструктивного виконання:

– промислове антивандальне виконання;

– компактність;

– естетичність / непомітність;

– пасивне охолодження;

– дотримання жорстких вимог по електро- і пожежобезпеки;

– змонтовані компоненти АСПП не повинні перекривати доступ до штатного обладнання рухомого складу (для виконання ремонтів та технічного обслуговування).

Варіанти реалізації та наявні технічні рішення

Функціональність, експлуатаційні характеристики і вартість систем АСПП визначаються двома основними компонентами:

– датчиками, що забезпечують безпосередній підрахунок пасажирів;

– контролером, який виконує обробку та передачу даних на сервер системи АСПП.

Датчики підрахунку пасажирів

З точки зору фізичних принципів роботи можна виділити наступні типи датчиків підрахунку пасажирів.

a) Датчики підрахунку пасажирів типу «чутлива сходинка» (мал. 2)

Рис. 2. Датчики подсчёта пассажиров типа «чувствительная ступенька»

Датчик виконаний у вигляді сходинки і встановлюється біля дверей транспортного засобу під гумове покриття підлоги. Датчик спрацьовує по кожному факту натискання. Спеціальний алгоритм обробки сигналів від даних датчиків, заснований на аналізі тимчасової затримки, дозволяє відстежувати ситуацію, коли один і той же пасажир встав на сходинку двома ногами або топтався на ній.

переваги:

– відносно невисока вартість.

недоліки:

– відносно невеликий термін служби в зв’язку з особливостями установки і контактним принципом роботи;

– необхідність установки декількох датчиків для широких дверних прорізів, що здорожує рішення;

– неможливість визначення напрямку руху пасажира (на вхід або на вихід);

– орієнтовані на підрахунок загальної кількості перевезених пасажирів за великий інтервал часу (без можливості підрахунку увійшли / вийшли пасажирів на кожній зупинці).

Рис. 3. Инфракрасные датчики, работающие по принципу прерывания или отражения луча

б) Інфрачервоні датчики, що працюють за принципом переривання або відображення променя (рис. 3).

Найпростіші версії датчиків даного типу формують промінь, що перетинає простір дверного отвору в горизонтальній площині. Датчик спрацьовує по кожному факту переривання променя. Більш розвинені моделі мають два променя, контроль черговості переривання яких дозволяє відслідковувати не тільки факт проходу, але і напрямок руху пасажира (на вхід або на вихід).

Рис. 3. Инфракрасные датчики, работающие по принципу прерывания или отражения луча

Найбільш досконалі датчики даного типу встановлюються над дверним отвором вагона, випромінюють і фіксують відбиті пасажирами сигнали. Аналіз отриманої усіма датчиками одних дверей інформації проводиться в спеціалізованому зовнішньому обчислювачі (контролері) по досить складним і закритим для користувача алгоритмам. Зокрема, визначається напрямок руху пасажира, виключаються ситуації подвійного підрахунку одного і того ж пасажира, який потрапив в зону покриття двох суміжних датчиків одних дверей, обробляються ситуації повторного перетину пасажиром променя датчика при підйомі або спуску по сходах транспортного засобу.

Зустрічаються також комбіновані пристрої, що складаються з узгоджених між собою активних і пасивних інфрачервоних датчиків.

переваги:

– потенційно, найдоступніше за ціною рішення;

– компактність, простота установки;

– отримання інформації про кількість як увійшли, так і вийшли пасажирів на кожній зупинці.

недоліки:

– необхідність установки декількох датчиків для широких дверних прорізів, що здорожує рішення;

– в складних ситуаціях (при проході пасажирів по діагоналі дверного отвору, уздовж сходинок, при висовиваніі пасажира з дверей, під час руху пасажирів з габаритним багажем і т. Д.) Точність підрахунку падає;

– можливість блокування променя датчика статичним об’єктом (наприклад, стоїть в проході пасажиром);

– для обробки інформації потрібне зовнішнє спеціалізований обчислювач c, як правило, закритим для користувача програмно-алгоритмічним забезпеченням.

в) Єдині масиви (матриці) інфрачервоних датчиків (мал. 4).

Рис. 4. Матрицы инфракрасных датчиков

Незважаючи на схожий базовий принцип роботи (випромінювання і контроль відбитого інфрачервоного сигналу) датчики даного типу принципово відрізняються від описаних вище. Ключовим елементом датчика є матриця з декількох сотень чутливих елементів, на основі обробки сигналів від яких безпосередньо в датчику (без необхідності застосування зовнішнього обчислювача) формується 3D-профіль об’єктів (пасажирів) в контрольованій області.

 Рис. 4. Матрицы инфракрасных датчиков Висота окремих точок об’єкта обчислюється на основі вимірювання проміжку часу, протягом якого інфрачервоне випромінювання від передавача, відбившись від об’єкта, було зафіксовано кожним з чутливих елементів приймача.

Подальше відстеження об’єктів дозволяє зафіксувати факт і напрямок перетину ними лінії дверей, тобто вважати входять і виходять з вагона пасажирів.

переваги:

– отримання інформації про кількість як увійшли, так і вийшли пасажирів на кожній зупинці;

– компактність, простота установки;

– обробка сигналів проводиться безпосередньо в датчику і не вимагає зовнішнього обчислювача;

– кут огляду дозволяє використовувати один датчик і для широких дверей рухомого складу.

недоліки:

Рис. 5. Стереоскопические датчики

– висока вартість (по крайней мере, на даний момент);

– через переотражения сигналів можлива поява «шумів» в формованому датчиком 3D-профілі об’єкта, що може привести до помилок підрахунку пасажирів.

г) датчики на основі інтелектуальної обробки зображень з звичайних або стереоскопічних відеокамер (мал. 5).

Рис. 5. Стереоскопические датчики

Датчики даного типу являють собою компактні комп’ютери, оснащені вбудованими відеокамерами. Найцікавіший варіант з двома камерами (стереокамери). На основі синхронної обробки зображень з двох камер програмно-алгоритмічне забезпечення датчика будує 3D-профіль контрольованої області, виділяє об’єкти (пасажирів), відстежує факт і напрямок перетину об’єктами лінії дверного отвору вагона і, таким чином, обчислює кількість пасажирів, що входять і виходять з вагона .

переваги:

– потенційно, найвища точність підрахунку на основі виявлення та відстеження руху об’єкта в контрольованій області (область дверного отвору);

– отримання інформації про кількість як увійшли, так і вийшли пасажирів на кожній зупинці;

– кут огляду дозволяє використовувати один датчик і для широких дверей рухомого складу;

– обробка сигналів проводиться безпосередньо в датчику і не вимагає зовнішнього обчислювача;

– можливість застосування алгоритмів підрахунку для нетипового поведінки пасажирів і складних ситуацій (зокрема, повторне перетин кордону двері одні і тим же пасажиром, облік висоти і форми сходів в рухомому складі, обробка ситуації відкриття дверей в контрольованій зоні і т. Д.);

– зручність настройки; настройка контрольованої області і параметрів роботи датчика виробляється через web-інтерфейс безпосередньо на зображенні, формованому камерою датчика (є можливість задавати контрольовані зони в районі двері, зміщувати лінії підрахунку вхідних / вихідних пасажирів, ігнорувати статичні об’єкти в зоні видимості датчика і т. д.) ;

– можливість запису і передачі по мережі звичайного відеозображення c датчика для подальшого аналізу якості підрахунку пасажирів;

– є моделі з вбудованою інфрачервоною підсвіткою, що дозволяє датчику працювати в будь-яких умовах освітленості.

недоліки:

– відносно великі габаритні розміри і складність прихованої установки;

– неможливість роботи в повній темряві (потрібен хоча б мінімальний джерело світла).

Примітка. В мережі Інтернет є також інформація про датчиках, заснованих на обробці сигналів від тепловізорів. Як недоліки даного принципу підрахунку відзначається висока вартість, відносно невеликий кут огляду, жорсткі обмеження на мінімальну висоту установки датчика, які не виконуються в вітчизняних поїздах. Однак конкретні моделі датчиків-тепловізорів для підрахунку пасажирів в громадському транспорті авторам даної статті невідомі.

Контролер збору і передачі даних

Можна виділити два класи контролерів збору і передачі даних, що застосовуються в системах підрахунку пасажирів:

а) Повнофункціональні комп’ютери / контролери в промисловому виконанні (мал. 6).

переваги:

– можливість проводити будь-які необхідні обчислення (обробка сигналів від датчиків, захист / шифрування інформації і т. Д.);

– велика номенклатура підтримуваних інтерфейсів і протоколів обміну даними;

– можливість реалізації власних протоколів обміну даними;

– широкі можливості по архівації / буферизації великих обсягів даних.

недоліки:

– висока вартість з урахуванням бажаних технічних характеристик для експлуатації на транспорті;

– відносно великі габарити.

Рис. 6. Полнофункциональный промышленный компьютер

Мал. 6. Повнофункціональний промисловий комп’ютер

б) Термінали для збору даних від датчиків і передачі інформації на віддалений сервер по каналу GSM / GPRS (мал. 7).

Рис. 7. ГЛОНАСС-терминал

переваги:

– потенційно, найдоступніше за ціною рішення;

– компактність, простота установки.

недоліки:

– немає можливості реалізувати складні алгоритми обробки даних (наприклад, спільну обробку сигналів від декількох датчиків підрахунку пасажирів);

– обмежений склад реалізованих / доступних інтерфейсів і протоколів обміну даними.

Тип контролера збору і передачі даних визначається в першу чергу застосовуються датчиками підрахунку пасажирів і необхідністю в зовнішньому обчислювачі для коректної обробки сигналів від них.

На даний момент рівень розвитку засобів автоматизації дозволяє створювати системи підрахунку пасажирів громадського транспорту з необхідними експлуатаційними характеристиками. Найбільш цікавим і перспективним варіантом (з урахуванням підсумкової вартості рішення) бачиться застосування датчиків підрахунку пасажирів на базі стереоскопічних відеокамер і ГЛОНАСС-терміналів з відповідним набором інтерфейсів і сигналів вводу-виводу для збору і передачі даних на сервер АСПП.

Костянтин Утешев, RTSoft

 

При використанні матеріалів сайту vkt.ua активне посилання на джерело обов’язкове

Статьи

11.09.2018

Промислові компанії все частіше впроваджують Інтернет Речей (IoT) у виробництво і сільське господарство. Таке масштабне підключення до Інтернет-протоколу (IP) створює не тільки багато можливостей (читать далее)

21.08.2018

Можливо, найбільш відома для криптовалюти технологія блокування може бути потужним інструментом для вбудованих систем. Відкладіть на мить Біткойн та розгляньте, що забезпечує блокування: перевірену, (читать далее)