Sledování vozidel v objektu NHpomocí systémů AVL/GPS

Zadavatel projektu:NH Ostrava

Vedoucí projektu:Doc. Petr Rapant

Zpracovatel projektu:Jan Stankovič

@Picodas

Požadavky zadavatele Navrhnout systém pro sledování polohy kolejových vozidel na pozemku podniku

Hlavní problémy:

Zajištění dostatečné polohové přesnosti pro použití na sledování kolejové dopravy.

Zajištění možnosti sledování vozidel v místech nedostupnosti signálu GPS.

Zajištění co největší efektivity sledování polohy vozidel s nejnižšími náklady

Obecný princip AVL

•Snímač polohy (GPS aj.)

•Diferenciální přijímač

•Komunikační zařízení

•Komunikační server

•Datový server

•Systém zobrazení map

•Dispečer@Echo

Zjednodušený model

Vybavení vozidla

•Vozidlo je vybaveno mobilní jednotkou

•Přijímač GPS – OEM nebo kompletní

•Komunikační zařízení - různá

•Další zařízení dle potřeby

Řídící dispečink

•Komunikační zařízení – různá dle použitého systému

•Serverová část systému – obsahuje databáze

•Systém zobrazení map a vozidel

@Picodas

Zobrazení vozidla

•Vozidla jsou zobrazována jako vektorová značka na mapě

•Způsoby vykreslení: v reálném čase, ze záznamu

•Automatický posuv mapy

•Sledování stavu vozidel pomocí doplňkových čidel

Přijímače GPS

Zapouzdřené se zobrazovačem K zabudování - OEM

OEM přijímače•Trimble

•Lowrance

•Garmin

•Magellan

•Použitelnost pro tuto aplikaci

•Schopnost komunikace protokoly TSIP,TAIP,NMEA

•Napájení 3.3 V až 5 V

Trimble AGE II – 8 kanálová architektura, dva sériové IO porty, nastavitelná podpora výstupních protokolů TSIP, TAIP a NMEA s intervalem 1 Hz a vstupního protokolu RTCM SC104. Prostorová přesnost s použitím diferenciálních korekcí 2 m (bez 25 m).

Dalším o poznání dokonalejším příkladem je Astech sensor II.

Hotové vozidlové modulySdružují zpravidla OEM přijímač s komunikačním zařízením ve formě tzv. „čené skříňky“.

•Firma Princip – GSM nebo Orbcomm komunikace, data a hlas.

•S DGPS přesnost pod 3 m. Komunikace přes RS232, 8 vstupů, 1 digitální výstup.

Problémy s viditelností družic

•Místa bez pokrytí signálem - Venkovní otevřené prostory - Interiéry výrobních hal a skladů

•Řešení s využitím pseudodružic v halách a volně

•Použití jiného druhu snímání polohy

•Využití indukčních snímačů

•Hledání dalších řešení

Pseudodružice

•Zařízení, která nahrazují některé nebo všechny funkce družic GPS

•Vznikly dříve než samotné družice

•Princip funkce

Problém „blízká - vzdálená“•Předpoklad tvůrců GPS

•Proměnlivost signálu u pseudodružic - blízko

•Přehlušení

•Řešení: pulzy a klidový režim - šum

•Problém s více pseudodružicemi.

Problém s přesností určení polohy z GPS

•Kolejová doprava a souběžné komunikace

•Obecně lze pro zpřesnění použít DGPS s postačující přesností 1 až 2 m

•Použití jiného druhu snímání např. na bázi indukčních signálů.

Radiofrekv. a indukční systémy

•Možné řešení pro sledování pohybu vozidel v halách

Radiofrekvenční a indukční systémy – princip činnosti.

•Bezkontaktní systémy pracující na principu elektromagnetické komunikace např. inteligentní čipové karty a snímače.

•Snímač vysílá pravidelné elektromagnetické pulzy. Pokud se v dosahu pulzu vyskytne karta je jí pulz zachycen, zpracován a s využitím zbytkové energie pulzu je odeslána odpověď zpět do snímače.

•Maximální pracovní dosah zařízení je od 5 cm do 350 cm v závislosti na druhu (a ceně) snímače a identifikátoru.

Použitelnost pro určení polohy

•Myšlenka snímače a identifikačního bodu

•Vytvoření geodeticky zaměřených bodů (ID karet) v kolejišti uvnitř budov případně v místech bez signálu GPS – podstatně levnější řešení než představují pseudodružice

•Přesnost určení polohy závisí na hustotě kladení bodů a může být proměnlivá podle potřeby – možnost zhuštění

•Možnost integrace do komunikačního systému spolu s GPS nebo samostatné použití

• Zpravidla se používají kom. rozhraní RS 485, 422 nebo 232

Kocepce řešení

I. S plným využitím technologie GPS

II. S využitím indukčních technologií

III. Kombinací technologie GPS a indukční

Koncepce řešení I.

•Pouze s využitím GPS

•Volná prostranství se signálem GPS

•Volná prostranství bez signálu GPS

•Prostory uvnitř hal

Přibližná cenová rozvaha řešení I.Počet lokomotiv = 50

Mobilní jednotka GPS a komunikace = 40 000 Kč

Komunikační vybavení dispečinku = 40 000 Kč

Diferenciální stanice = 100 000 (i více)

PC pro dispečink = 35 000

Software pro řízení systému = 30 000 až 50 000 Kč

Kabeláž a další zařízení = nejméně 30 000 Kč

Pseudodružice = 75 000 Kč

*Ceny firem Forresta, Duha a Princip

Součet pro koncepci řešení I.

•Při vybavení všech lokomotiv GPS a při použití dvou PC na dispečinku a připojení DGPS stanice. Bez pseudodružic.

2 320 000 Kč

•S pseudodružicemi pro 30 hal a 5 pseudodružicemi v průjezdech

5 400 000 Kč

*Ceny jsou uvedeny bez montáže a podpory.

Koncepce řešení II.

•Řešení pouze pomocí snímačů a karet

Přibližná cenová rozvaha řešení II

Počet lokomotiv = 50

Indukční snímač = 20 000 Kč + převodník 1500 Kč

ID karta pro snímač = 60 Kč

Komunikační vybavení dispečinku = 40 000 Kč

PC pro dispečink = 35 000

Software pro řízení systému = 30 000 až 50 000 Kč

Kabeláž a další zařízení = 15000 Kč

*Ceny firem Integratrade, Duha systém

Součet pro koncepci řešení II.•Při vybavení všech lokomotiv indukčními snímači a při pokrytí 215 km trati ID kartami s hustotou 150 m, při použití dvou PC na dispečinku.

a) 1 160 000 Kč

*Ceny jsou uvedeny bez montáže a podpory.

Koncepce řešení III.

•Integrace systémů GPS a indukčních

•Volná prostranství se signálem GPS

•Volná prostranství bez signálu GPS

•Prostory uvnitř hal

Přibližná cenová rozvaha řešení III.Počet lokomotiv = 50

Mobilní jednotka GPS a komunikace = 40 000 Kč

Indukční snímač = 20 000 Kč + převodník 1500 Kč

ID karta pro snímač = 60 Kč

Komunikační vybavení dispečinku = 40 000 Kč

Diferenciální stanice = 100 000 (i více)

PC pro dispečink = 35 000

Software pro řízení systému = 30 000 až 50 000 Kč

Kabeláž a další zařízení = nejméně 30 000 Kč

*Ceny firem Forresta, Duha a Princip

Součet pro koncepci řešení III.•Při vybavení všech lokomotiv GPS i indukční technologií a při pokrytí 20 km trati ID kartami s hustotou 15 m, při použití dvou PC na dispečinku a připojení DGPS stanice. Bez pseudodružic.

3 470 000 Kč

*Ceny jsou uvedeny bez montáže a podpory.

Srovnání

Koncepce I. (pouze GPS) 5 400 000 Kč

Koncepce II. (pouze IND) 1 160 000 Kč

Koncepce III. (kombinace) 3 470 000 Kč

Studie návratnosti

•NH spotřebuje ročně 3 000 000 litrů motorové nafty pro

kolejovou dopravu

•Při úspoře 2 % PHM (22 Kč / l) ročně 1 320 000 Kč

•Při úspoře 5 % PHM (22 Kč / l) ročně 3 300 000 Kč

GPS IND Komb

•5 400 000 Kč 1 160 000 Kč 3 470 000 Kč

Zdroje informacíElektronický časopis GPS World

Zaklady GPS a jeho praktické aplikace. Otakar Srbenský

Rádiové určování polohy. Zdeněk Hrdina a kol.

Interní materiály firmy Forresta SG

Materiály firmy DD Amtek

Materiály firmy PICODAS

Materiály firmy IntegriNautics

Materiály firmy Microsys

Systémy automatické identifikace. Vladimír Ježek

Nespecifikované zdroje z oblasti Internetu.

Poděkování

p. Ing Nowakovi za pomoc v oblasti indukčních technologiía podrobné seznámení s vývojovým prostředím pro vizualizaci

Děkuji za pozornost