Программно-технический комплекс центрального управляющего пункта автоматизированной системы управления транспортными и пешеходными потоками в городах

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ЦЕНТРАЛЬНОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО ПУНКТА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМИ И ПЕШЕХОДНЫМИ ПОТОКАМИ В ГОРОДАХ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие НИИ средств автоматизации(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие НИИ средств автоматизации(57) 1. Программно-технический комплекс центрального управляющего пункта автоматизированной системы управления транспортными и пешеходными потоками в городах, состоящий из управляющего вычислительного комплекса,автоматизированного рабочего места диспетчера иконтроллеров зональных центров, отличающийся тем, что в него введены автоматизированное рабочее место технолога, резервное автоматизированное рабочее место, первый и второй принтеры, акустическое устройство, проектор растра экрана монитора, устройство грозозащиты, причем автоматизированные рабочие места диспетчера, технолога, резервное автоматизированное рабочее место и управляющий 312 вычислительный комплекс реализованы на ПЭВМ в составе системного блока и подключенных к нему цветного монитора, алфавитно-цифровой клавиатуры и встраиваемого в ПЭВМ пакета программ, первый принтер подключен к системному блоку автоматизированного рабочего места технолога, второй принтер - к системному блоку резервного автоматизированного рабочего места, акустическое устройство - к системному блоку автоматизированного рабочего места диспетчера, а проектор растра экрана монитора - к системному блоку управляющего вычислительного комплекса, каждый изпортов которого соединен с соответствующим портом одного из контроллеров зонального центра, выходы которых через устройство грозозащиты подключены к телефонным линиям связи, а системные блоки управляющего вычислительного комплекса и автоматизированных рабочих мест соединены в локальную вычислительную сеть. 2. Программно-технический комплекс по п. 1, отличающийся тем, чтоконтроллеров зонального центра размещены на удалении вне ЦУПа, причем первые входы-выходы каждого изконтроллеров зонального центра через соответствующиепервых телефонных модемов, устройство грозозащиты ивторых телефонных модемов подключены к соответствующим портам системного блока управляющего вычислительного комплекса, а вторые выходы-входы каждого из контроллеров зонального центра к телефонным линиям связи. 3. Программно-технический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что каждый изконтроллеров зонального центра состоит из вычислительного модуля на базе микро-ЭВМ со встроенным программным обеспечением, первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого адаптеров связи, синхронизатора, причем первые входы-выходы каждого адаптера связи и синхронизатор подключены к системной шине вычислительного модуля, а каждый из вторых входов-выходов каждого адаптера связи подключен к соответствующей телефонной линии связи.(56) 1. Руководство по проектированию и внедрению автоматизированных систем управления дорожным движением на базе АССУД. МВД СССР. Вычислительный научно-исследовательский институт безопасности дорожного движения. - М., 1981. - С.26-30. 2. Руководство по проектированию и внедрению автоматизированных систем управления дорожным движением на базе АССУД. МВД СССР. Всесоюзный научно-исследовательский институт безопасности дорожного движения. - М., 1981. - С.30-36 (прототип) Полезная модель относится к автоматизированному управлению дорожным движением и может быть использована в автоматизированных системах управления транспортными и пешеходными потоками на уличной сети города для оснащения центрального управляющего пункта (ЦУП). Известно устройство - агрегатная система средств управления дорожным движением (АССУД) 1, состоящее из специализированного пульта (автоматизированного рабочего места) диспетчера, обеспечивающего формирование команд диспетчерского управления периферийными средствами и визуальной информации о функционировании периферийных средств АССУД, и шкафа управления периферийными средствами АССУД в координированном режиме по заранее рассчитанным планам координации или по командам с пульта диспетчера. Наиболее близким по технической сущности является устройство 2, состоящее из управляющего вычислительного комплекса (модуля связи), выполняющего сбор, обработку и анализ информации о характеристиках транспортных потоков в характерных точках, а также выбор плана координации, автоматизированного рабочего места на базе трех специализированных пультов, обеспечивающих формирование команд диспетчерского управления периферийными средствами (дорожными контроллерами) АССУД и формирование и вывод на индикацию визуальной информации о функционировании этих средств, контроллеров зональных центров (шкафов управления), обеспечивающих управление периферийными средствами АССУД в координированном режиме по заранее рассчитанным планам координации или (и) по командам с пультов и от управляющего вычислительного комплекса, мнемосхемы уличной сети района управления с перекрестками, включенными в АССУД, обеспечивающей индикацию на лампах накаливания визуальной информации о состоянии (исправно, неисправно) периферийных средств и о режимах его работы (координированное управление, диспетчерское управление, управление в режиме Зеленая улица, ручное управление), и встроенного в управляющий вычислительный комплекс программного обеспечения, обеспечивающего реализацию технологических алгоритмов управления. Действовавшая в период до 1999 г. в г. Минске АССУД на базе известного устройства 2 обеспечивала реализацию технологических алгоритмов управления выбор планов координации по времени, по параметрам транспортных потоков в характерных точках, по картограмме координированное управление дорожными контроллерами переходный период 2 312 диспетчерское управление управление маршрутами Зеленая улица сбор и обработка статистических данных о режимах функционирования периферийных средств, о параметрах транспортных потоков вывод оперативного журнала подготовка и коррекция исходных массивов визуализация информации телесигнализации на мнемосхеме на базе ламп накаливания. Недостатками известных устройств 1 и 2 является низкая надежность из-за большого объема используемого специализированного оборудования, отсутствия аппаратуры грозозащиты, низкие эксплуатационные характеристики, в том числе количество обслуживаемых каналов связи - не более 140 отсутствует возможность оперативного (в реальном масштабе времени) формирования, визуализации и анализа статистических данных о режимах работы, состоянии технических средств, параметров транспортных потоков отсутствует возможность речевого информирования оперативного персонала ЦУП о нештатных (сбойных) ситуациях и отказах технических средств использование ламп накаливания для визуальной информации о состоянии периферийных средств отсутствие возможности наращивания на ЦУПе функций в части дополнительных технологических алгоритмов и сервисных функций, выполняемых в интересах оперативного персонала. В основу заявляемой полезной модели для повышения надежности программно-технического комплекса центрального управляющего пункта и улучшения его эксплуатационных характеристик положено использование современной вычислительной техники (локальной сети ПЭВМ) для оборудования управляющего вычислительного комплекса, автоматизированных рабочих мест и контроллеров зональных центоров, а также современной аппаратуры для грозозащиты, речевого озвучивания информации телесигнализации и вывода контрольных данных о состоянии и режимах работы периферийных средств АСУД на экран коллективного пользования и на бумажные носители. Сущность заявляемого устройства состоит в следующем. В программно технический комплекс центрального управляющего пункта автоматизированной системы управления транспортными и пешеходными потоками в городах, состоящий из управляющего вычислительного комплекса, автоматизированного рабочего места диспетчера иконтроллеров зональных центров,введены автоматизированное рабочее место технолога, резервное автоматизированное рабочее место, первый и второй принтеры, акустическое устройство, проектор растра экрана монитора, устройство грозозащиты, причем автоматизированные рабочие места диспетчера, технолога, резервное автоматизированное рабочее место и управляющий вычислительный комплекс реализованы на ПЭВМ в составе системного блока и подключенных к нему цветного монитора, алфавитно-цифровой клавиатуры и встраиваемого в ПЭВМ пакета программ, первый принтер подключен к системному блоку автоматизированного рабочего места технолога, второй принтер - к системному блоку резервного автоматизированного места, акустическое устройство к системному блоку автоматизированного рабочего места диспетчера, а проектор растра экрана монитора к системному блоку управляющего вычислительного комплекса, каждый изпортов которого соединен с портом соответствующего контроллера зонального центра, выходы которых через устройство грозозащиты подключены к телефонным линиям связи, а системные блоки управляющего вычислительного комплекса и автоматизированных рабочих мест соединены в локальную вычислительную сеть. В программно-техническом комплексеконтроллеров зонального центра могут быть размещены на удалении вне ЦУПа, причем первые входы-выходы каждого изконтроллеров зонального центра через соответствующиепервых телефонных модемов, устройство грозозащиты ивторых телефонных модемов подключены к соответствующим портам системного блока управляющего вычислительного комплекса, а вторые выходы-входы каждого из контроллеров зонального центра к телефонным линиям связи. Каждый изконтроллеров зонального центра состоит из вычислительного модуля на базе микро-ЭВМ со встроенным программным обеспечением, первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого адаптеров связи, синхронизатора, причем первые входы-выходы каждого адаптера связи и синхронизатор подключены к системной шине вычислительного модуля, а каждый из вторых входоввыходов каждого адаптера связи подключен к соответствующей линии связи. Реализация программно-технического комплекса ЦУП на базе локальной сети ПЭВМ и контроллера зонального центра на базе микропроцессора 5066 обеспечила сокращение объема (в том числе и специализированного) оборудования, используемого для реализации технологических алгоритмов управления включение в локальную сеть дополнительных автоматизированных рабочих мест, обеспечивающих расширение выполняемых функций (в том числе и сервисных) применение современного (совместимых с ПЭВМ) акустического устройства для озвучивания данных и проектора растра экрана ПЭВМ на экран коллективного использования 3 312 возможность дальнейшего наращивания выполняемых функций. Введение принтеров позволяет получить письменную справку (распечатку) о состоянии системы и получить по запросу статистические данные. Устройство грозозащиты обеспечивает защиту ПТК при грозах, т.е. повышает надежность. Акустическое устройство позволяет обеспечить озвучивание (дикторскую речь) о техническом состоянии периферийных средств (ДК). Проектор позволяет выводить на большой экран информацию, необходимую для принятия оперативных коллективных решений. Введение резервного АРМ позволяет увеличить пропускную способность при возникновении сложной ситуации в дорожном движении. Автоматизированное рабочее место технолога обеспечивает возможности выполнения его функциональных обязанностей по организации дорожного движения в вопросах подготовки, формирования, корректировки информационной базы системы, в том числе маршрутов Зеленая улица формирование графических изображений (ДТС, перекрестков и т.д.) анализа, контроля эффективности функционирования системы анализа статистики по транспортным потокам осуществления текущего контроля за дорожным движением в соответствии с заданной технологией (определения состояния системы на любой момент времени по текущим справкам системы). На основании анализа статистических данных технолог вносит изменения в существующие планы координации, предлагает их новые варианты и готовит документы по информационной базе системы (ИБС) и статистические отчеты. Сущность заявленного устройства поясняется фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 приведена схема программнотехнического комплекса центрального управляющего пункта автоматизированной системы управления транспортными и пешеходными потоками при размещении контроллеров зональных центров на ЦУПе. На фиг. 2 приведена схема программно-технического комплекса центрального управляющего пункта автоматизированной системы управления транспортными и пешеходными потоками при подключении к ЦУПу контроллеров зональных центров, удаленных от ЦУПа. На фиг. 3 представлена структура контроллера зонального центра. Программно-технический комплекс (ПТК) центрального управляющего пункта (ЦУП) автоматизированной системы управления транспортными и пешеходными потоками (АСУД) состоит (Фиг. 1) из управляющего вычислительного комплекса (модуля связи) 1 на базе ПЭВМ в составе цветного монитора 2, клавиатуры 3, системного блока 4, встраиваемого пакета программ 5 автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера 6 на базе ПЭВМ в составе цветного монитора 7,клавиатуры 8 системного блока 9 и встроенного пакета программ 10 автоматизированного рабочего места технолога 11 на базе ПЭВМ в составе цветного монитора 12, клавиатуры 13, системного блока 14 и встраиваемого пакета программ 15 автоматизированного рабочего места резервного 16 на базе ПЭВМ в составе цветного монитора 17, клавиатуры 18, системного блока 19 и встраиваемого пакета программ 20 контроллеров зонального центра (КЗЦ) 21.121. устройства грозозащиты 22 принтеров 23 и 24 проектора 25 экрана 26 акустического устройства 27 локальной вычислительной сети 28. При этом выходы (входы) устройства грозозащиты 22 подключены соответственно к линиям 29.129.К телефонной связи с дорожными контроллерами (ДК), а входы (выходы) 30.130.М устройства грозозащиты 22 к соответствующим выходам (входам) КЗЦ 21.121., входы (выходы) 3131 которых подключены к соответствующим выходам (входам) системного блока 4, к которому по выходу 32 подключен проектор 25, по выходу 33 подключен цветной монитор 2, по входу 34 - клавиатура 3, а входы (выходы) 28 соединены с соответствующими входами (выходами) системных блоков 9,14 и 19 к системному блоку 9 по выходу 35 подключено акустическое устройство 27, по выходу 36 - цветной монитор 7, по выходу (входу) 37 клавиатура 8, по входу (выходу) 28 системные блоки 4, 14, 19 к системному блоку 14 по входу (выходу) 38 - клавиатура 13, по выходу 39 - монитор 12, по выходу 40 принтер 23, по входу (выходу) 28 системные блоки 4, 9, 19 к системному блоку 19 по входу (выходу) 28 подключены системные блоки 14, 9, 4, входу (выходу) 41 клавиатура 18, по выходу 42 - цветной монитор 17, по выходу 43 - принтер 24. Контроллеры зонального центра 21.121. илииз них могут быть размещены на удалении от ЦУПа, при этом подключение удаленных от ЦУПа КЗЦ к системному блоку 4 модуля связи 1 выполняется через модемы телефонной связи, устройство грозозащиты и линии телефонной связи. На фиг. 2 приведен вариант ПТК ЦУП при размещении КЗЦ на удалении от ЦУПа. В состав программно-технического комплекса ЦУПа включены модемы 44.144. телефонной связи, а контроллеры зональных центров 21.221. исключены из состава ЦУПа и размещены на удалении от него. При этом выходы (входы) 31.2 31. системного блока 4 подключены к соответствующим входам (выходам) модемов 44.144. телефонной связи,4 312 выходы (входы) которых через устройство 22 грозозащиты подключены к входам (выходам) 29.229. модемов 45.145. телефонной связи, выходы (входы) 46 46. которых подключены к соответствующим входам (выходам) контроллеров зональных центров 21.221., выходы (входы) 4747. которых подключены к линиям телефонной связи с дорожными контроллерами. Контроллеры зонального центра 21.1 21. состоят (Фиг. 3) из вычислительного модуля 48 на микропроцессоре 5066 на базе 86 и встраиваемого в него пакета программ 49, адаптеров связи 50, 51, 52, 53, 54,55, 56, 57, синхронизатора 58, причем выходы синхронизатора 58 и первые входы (выходы) каждого адаптера связи (59-66) подключены к системной шине 67 вычислительного модуля 48, а каждый из вторых выходов (входов)(68-75) адаптеров связи 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 через устройство грозозащиты (при вынесенном КЗЦ - через телефонные модемы) и линии телефонной связи подключены к соответствующим дорожным контроллерам. Работает заявляемое устройство следующим образом Функционирование в соответствии с реализуемыми технологическими алгоритмами управления светофорными объектами обеспечивается встраиваемыми в модуль связи 1, автоматизированные рабочие места - 6,11, 16 и контроллеры зональных центров 21.121. соответствующими пакетами программ 5, 10, 15, 20, 49 и директивами (командами) с автоматизированных рабочих мест - 6, 11, 16. Состав пакетов программ и их назначение приведены в табл. 1. Таблица 1 Пакет программ 10 15 20 5 49 1. Комплекс программ координированного управления 2. Программа управления обработкой статистики 4. Комплекс программ обработки запросов- программа смены режимов управления- программы управления дорожными контроллерами- программа реализации режима Зеленая улица- программа вызова справочной информации- программа вызова статистической информации 5. Комплекс программ ведения графики 6. Комплекс вывода на проектор графической информации 7. Комплекс программ обработки статистических данных по устройствам и по транспортным потокам 8. Комплекс программ ведения информационной базы системы 10. Комплекс программ обслуживания дорожных контроллеров 11. Комплекс программ обслуживания обмена по стыку 232 Основной режим работы операторов на автоматизированных рабочих местах 6, 11, 16 - режим диалога с помощью меню. Пользуясь меню, оператор может получить справки о текущем состоянии системы, о параметрах светофорных объектов, а также статистические данные, вызвать на экран схему организации дорожного движения на перекрестках и другие данные, необходимые для анализа работы системы и в соответствии с функциями,выполняемыми оператором на данном рабочем месте. В одном кадре оператору могут быть предоставлены диалоговые окна с вызываемой информацией, окна помощи, контроля. Для лучшего восприятия различные виды информации выделяются цветом. При вводе в систему директив (команд) на экран монитора выводится сигнальная информация о результатах выполнения команды, об изменении режима светофорной сигнализации. При неправильных действиях оператора на экран монитора выводится комментарий о неправильных действиях и соответствующие рекомендации. Для объединения системных блоков 4, 9, 14, 19 ПЭВМ в составе программно-технического комплекса используется локальная вычислительная сеть 28, например . Управляющий вычислительный комплекс (модуль связи) 1 обеспечивает ведение информационной базы данных системы, отображение с привязкой к уличной сети города текущего состояния периферийного оборудования на экране монитора 2 и вывод соответствующей информации на проектор 25 (обеспечивает ее отображение на экране 26), выдачу команд управления на контроллеры зональных центров 21.121., прием, обработку, запись в базу данных, получаемых от контроллеров зональных центров 21.121. данных. 5 312 Каждый из контроллеров зональных центров обслуживает до 64 каналов телефонных линий (каналов связи) с дорожными контроллерами (до 128 дорожных контроллеров). Запуск программно-технического комплекса производится на модуле связи 1 при включенных контроллерах зональных центров и заключается в инициализации программ диспетчеров. Синхронизатор 58 контроллеров зональных центров вырабатывает секундные прерывания, используемые программами контроллеров зональных центров для отсчета секундных циклов работ. В первом секундном цикле контроллеры зональных центров передают команды запуска на периферийное оборудование системы (на дорожные контроллеры). Начиная со второго секундного цикла на программно-технический комплекс центрального управляющего пункта через контроллеры зональных центров поступают данные телесигнализации (об исправности и режимах функционирования оборудования, о параметрах транспортных потоков), а на периферийное оборудование передается информация телеуправления. В модуле связи 1 информация телесигнализации записывается в базу данных, анализируется, регистрируется в журнале с привязкой к реальному времени. Текущее состояние периферийного оборудования отображается в цветах принудительно на экране монитора 2 модуля связи 1 и через проектор 25 проецируется на экран 26. При возникновении на периферийных средствах неисправности соответствующая сигнальная информация через локальную сеть 28 передается в системный блок 9, обрабатывается и комментируется голосом через акустическое устройство 27. Обработку информации телесигнализации о транспортных потоках выполняют контроллеры зональных центров 21.1 21. и модуль связи 1. Производится расчет усредненных значений данных о транспортных потоках модулем связи 1 формируется также статистические данные о режимах работы и состоянии периферийного оборудования. Статистические данные за сутки в конце дня переписываются на жесткий диск модуля связи 1. Основной режим работы системы - координированное управление по времени суток. Он включается автоматически при включении контроллеров зональных центров 21.121 Другие режимы управления включаются по командам с автоматизированных рабочих мест - 6, 11, 16. Могут быть заданы следующие режимы координированного управления по плану координации по времени суток по плану координации, выбираемому по параметрам транспортных потоков (по интенсивности) в характерных точках по плану координации, выбранному оператором. Команды управления на дорожные контроллерыпри координированном управлении выдаются в соответствии с выбранным планом координации. Заранее сформированные планы координации хранятся в библиотеке в базе данных. Пофазное управление дорожными контроллерами осуществляется от контроллеров зональных центров 21.1 21 Кроме того, обеспечивается управление дорожными контроллерами и в спецрежимах - в режиме диспетчерского управления и в режиме Зеленая улица. В режиме диспетчерского управления оператор может с автоматизированных рабочих мест 6 и 16 задать в любое время любую фазу на дорожный контроллер или группу дорожных контроллеров, перевести дорожные контроллеры в режим отключение светофоров, в желтое мигание, в локальное управление или на резервную программу. В режиме Зеленая улица оператор на автоматизированных рабочих местах 6 и 16 оперативно может организовать проводку спецтранспорта по заранее выданным или формируемым оператором маршрутам. Контроль за работой системы обеспечивается по индикации состояния дорожных контроллеров, режимов их работы, неисправность отображается на экранах мониторов 2 и 7 и на экране 26. Кроме того, комплекс организации запросов позволяет получить сведения о функционировании системы в виде справок на всех рабочих местах. Комплекс программ обработки статистической информации реализует формирование по запросам и вывод данных в виде хронологических, обобщенных или итоговых таблиц функционирования системы за заданный промежуток времени. При функционировании технологические алгоритмы используют справочную информацию, в том числе кадры графической информации описание структуры системы, включая перечни оборудования, способы подключения его к системе, существующие связи, режимы работы начальные параметры работы технологических алгоритмов библиотеки программ координации, карт времени, описаний контрольных ситуаций, участков и маршрутов Зеленая улица данные, используемые при обработке информации телесигнализации. 6 312 Указанные справочные данные при формировании информационной базы системы вводятся с автоматизированного рабочего места 11. Функционирование контроллера зонального центра обеспечивается встраиваемым в вычислительный модуль 48 пакетом программ 49. Запуск контроллера зонального центра производится автоматически при включении электропитания. При этом выполняется тестирование вычислительного модуля 48, синхронизатора 58, адаптеров 50, 51, 52, 53, 54,55, 56, 57. Если тестирование завершено успешно, проверяется наличие базы данных. При отсутствии базы данных формируется экран на монитор 2 модуль связи 1. При наличии базы данных запускается программа диспетчер, обеспечивающая реализацию технологического режима функционирования контроллера зонального центра. Организация вычислительного процесса регламентируется аппаратно синхронизатором 58 (по прерываниям). Программа диспетчер непрерывно в цикле просматривает наличие запросов от прикладных процессов и синхронизатора 58. При наличии запросов диспетчер подключает соответствующий процесс, реализующий выполняемый технологический алгоритм. Контроллер зонального центра принимает данные от дорожных контроллеров и передает на них команды управления, передает на модуль связи 1 данные телесигнализации, телеизмерения и результаты контроля исправности дорожных контроллеров и каналов связи, принимает от него информацию телеуправления. Инициатором информационного обмена является контроллер зонального центра. В контроллере зонального центра реализуются следующие режимы управления по плану координации, принимаемому от модуля связи 6 по резервному плану координации. При работе по плану координации, принимаемому от модуля связи 1, режим управления определяется программно-техническим комплексом центрального управляющего пункта. Принимаемая от дорожных контроллеров информация в контроллере зонального центра накапливается,обрабатывается и записывается в БД. Технологическое программное обеспечение 49 контроллера зонального центра является настраиваемым на конкретный объект управления (подключаемое периферийное оборудование) и технологию управления. Все необходимые для функционирования пакета программ 49 данные формируются на автоматизированном рабочем месте 11 и хранятся в базе данных модуля связи 1. При подготовке к работе контроллера зонального центра соответствующие данные перезаписываются по команде с автоматизированного рабочего места 6 в базу данных вычислительного модуля 48. Адаптеры 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 обеспечивают преобразование интерфейса обмена вычислительного модуля 48 (микро-ЭВМ) в протокол обмена с дорожными контроллерами. Таким образом, в заявляемом устройстве обеспечивается повышение надежности программнотехнического комплекса, повышение его производительности, расширение функциональных возможностей. Повышение надежности обеспечивается за счет применения устройства грозозащиты и сокращения номенклатуры и объема применяемых аппаратных средств. Основные технологические алгоритмы управления реализованы программно. Возросшие вычислительные ресурсы вычислительного комплекса, применение современных соответствующих применяемым аппаратным средствам технологий обработки данных, разработки интерфейсов пользователя, озвучивания и визуализации информации позволило расширить функциональные возможности программно-технического комплекса, повысить его производительность. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.