МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОВИДЕОФИКСАЦИИ ДОРОЖНОЙ СИТУАЦИИ И НАРУШЕНИЙ ПДД

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к мобильному устройству для фотовидеофиксации дорожной ситуации и нарушений ПДД участниками дорожного движения, может быть использована для оборудования патрульно-постовых машин и транспортных средств специальных служб в целях фиксации административных правонарушений в области дорожного движения.
Из уровня техники известна радарная установка для патрульного транспортного средства (патент РФ 193979 U1, опубл. 22.11.2019; МПК: G08G 1/01; G01S 13/00; G07C 5/00 и G08G 1/052), содержащая корпус и расположенные в нем радар, прожектор, блок питания, коммутационный модуль, выполненный с возможностью соединения с аппаратно-программным комплексом патрульного транспортного средства, а также видеомодуль. Корпус радарной установки выполнен с возможностью размещения в сигнальных громкоговорящих установках патрульных транспортных средств с маячками. Видеомодуль состоит из камеры и видеосенсора, которые через оптические окна в передней стенке корпуса выполняют функции фотовидеофиксации транспортных средств. Одним из недостатков указанного аналога является то, что он не является функционально самостоятельным устройством, позволяющим реализовать номинально возложенные на него функции, в том числе, выступать в качестве средства регулирования движения дорожного транспорта. Причина заключается в том, что данная радарная установка не содержит в своем составе средства хранения и обработки информации.
На сайте http://www.arsenal67.ru/nashi-produkti/kiber-sherif.html раскрывается информация о бортовом аппаратно-программном комплексе «Кибер-Шериф» (обновленная версия вышеупомянутой радарной установки), который по заявлениям разработчиков способен вести автоматическую фотовидеофиксацию транспортных средств под углом 360°. Данный комплекс согласно публикации, содержит ТВ-видеодатчики, измеритель скорости движения транспортных средств с видеофиксацией «Кибер-Шериф», вычислительный модуль, блок обработки и передачи данных, в состав которого входят блок управления, блок преобразования электропитания, выносная антенна GSM и GPS-модуль. Также как и в случае с первым аналогом, фотовидеофиксация транспортных средств в данном комплексе производится через оптические окна в корпусе.
Наиболее близким аналогом для предлагаемого технического решения является комплекс «АвтоСканНар» (https://usedcars.ru/articles/96369/), разработанный авторами предлагаемой полезной модели. Данный комплекс предназначен для использования на крыше патрульного транспортного средства и оснащен в максимальной конфигурации 4-мя видеокамерами, отслеживающими дорожную ситуацию вокруг патрульного транспортного средства.
Общим недостатком всех вышеупомянутых аналогов, является снижение эффективности и стабильности работы комплекса, вплоть до полной неработоспособности из-за постепенного загрязнения оптических окон видеокамер и ИК-осветителя, а также необходимость постоянного контроля чистоты указанных оптических окон и периодической их очистки. Это особенно критично в неблагоприятных погодных условиях и при активном дорожном трафике. Загрязнение оптических окон способно существенно снизить эффективность, а иногда и полностью заблокировать работу измерительного оборудования. Это создает дополнительные неудобства и требует больших затрат времени и усилий на обслуживание комплекса. Кроме того, ручная очистка оптических окон видеокамер по периметру корпуса является небезопасной, учитывая условия его работы, а при движении по дорогам и/или при плохих погодных условиях данные мероприятия либо вовсе невозможны, либо малоэффективны.
Задачей заявленной полезной модели является устранение недостатков указанных аналогов. Технический результат заключается в создании мобильного устройства для фотовидеофиксации дорожной ситуации и нарушений ПДД, которое характеризуется стабильной эффективной работой независимо от погодных условий и окружающей обстановки и обеспечивает постоянное поддержание чистоты оптических окон видеокамеры и ИК-осветителя. По сравнению с аналогами, работа оператора с предлагаемым техническим решением является более безопасной и удобной, поскольку не требует ручной очистки оптических окон корпуса устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в состав заявленного мобильного устройства для фотовидеофиксации дорожной ситуации и нарушений ПДД входит корпус, внутри которого установлены видеокамера, ИК-осветитель и радар, а также компьютер 2 и навигационный приемник 3 с антенной, при этом устройство содержит блок питания 4 и дополнительно блок очистки 5 оптических окон 8 корпуса 1.
При разработке и тестировании прототипа предложенного устройства авторы полезной модели столкнулись с проблемой, связанной с необходимостью периодической очистки оптических окон корпуса, от которых напрямую зависит качество осуществления фото- и видеофиксации окружающей обстановки и государственных регистрационных знаков (ГРЗ) транспортных средств, попадающих в зону контроля. В отличие от большинства известных систем фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения и контроля транспортного потока, заявленное мобильное устройство может размещаться на крыше патрульного транспортного средства и в этом случае оно находится на достаточно малом расстоянии относительно полотна дороги. Кроме того, область применения заявленного устройства предполагает его эксплуатацию в любых погодных условиях, а также при движении по дорогам в условиях активного трафика. Указанные обстоятельства создают серьезные предпосылки для попадания различных загрязнений на корпус устройства, в особенности, на поверхность оптических окон. Такими загрязнениями могут быть грязь, пыль, капли воды, снег, различный мусор и т.п. Загрязнение оптических окон может заметно снизить эффективность подобных средств измерений и контроля дорожного движения, поскольку корректная работа видеокамер имеет ключевое значение для правильного и быстрого определения и фиксации ГРЗ транспортных средств, попадающих в зону контроля. В темное время суток важную роль играет также работа ИК-осветителя, поэтому соответствующее ему оптическое окно на корпусе устройства также должно быть достаточно чистым и прозрачным. Особенно это актуально при движении патрульного транспортного средства в транспортном потоке, когда у оператора, отвечающего за работу устройства, нет возможности на ходу произвести очистку оптических окон корпуса устройства.
Для решения указанной проблемы авторами полезной модели в составе заявленного технического решения был использован блок очистки оптических окон корпуса, обеспечивающий постоянное поддержание необходимого уровня прозрачности и чистоты оптических окон корпуса устройства.
В состав блока очистки оптических окон корпуса может входить один или несколько механических стеклоочистителей, а также форсунки омывателя, соединенные со средствами хранения, подвода и нагнетания омывающей жидкости.
Хранение жидкости для омывания оптических окон осуществляется в специальной емкости (бачке), расположенной предпочтительно в багажнике патрульного транспортного средства для удобства обслуживания. Емкость с жидкостью для омывания соединяется с форсунками посредством трубок (резиновых, силиконовых или из другого подходящего материала), а для нагнетания жидкости используется помпа (электронасос), размещенная предпочтительно рядом с указанной емкостью в багажнике транспортного средства и работающая от блока питания. Тем самым обеспечивается возможность подачи омывающей жидкости к оптическим окнам как во время стационарного режима работы устройства, так и во время движения патрульного транспортного средства. В качестве омывающей жидкости может использоваться как вода, так и любая другая подходящая жидкость, например, специальная спиртосодержащая незамерзающая смесь в холодное время года.
Форсунки омывателя могут быть установлены снаружи сверху, снизу или сбоку от соответствующего оптического окна корпуса, в зависимости от конкретной конфигурации устройства и расположения оптического окна на корпусе устройства. Работа форсунок омывателя может осуществляться как в автоматическом режиме, так и в ручном, в зависимости от конфигурации устройства и условий работы оператора, отвечающего за его функционирование. В автоматическом режиме работа омывателя может настраиваться программно в соответствии с заранее предусмотренным алгоритмом и зависеть, например, от эффективности работы устройства, а именно, от качества (четкости) получаемой картинки и качества распознавания ГРЗ транспортных средств.
Стеклоочиститель может представлять собой резиновую щетку на металлическом (или ином) каркасе, приводимую в движение электромотором, и совершающую циклические движения (по аналогии с автомобильными стеклоочистителями). Стеклоочистители могут быть установлены снаружи корпуса устройства рядом с соответствующим оптическим окном.
В предлагаемом техническом решении предусмотрена совместная работа форсунок омывателя и стеклоочистителей для более эффективной работы блока очистки оптических окон корпуса. В этом случае работа блока очистки также может осуществляться в автоматическом режиме, в зависимости от конкретных погодных условий и окружающей обстановки.
Дополнительно к указанным форсункам омывателя и стеклоочистителям или вместо них блок очистки оптических окон корпуса может также оснащаться линией обдува стекла в целях защиты оптических окон, например, от обледенения в холодное время года либо сдувания с поверхности оптических окон влаги, возникающей от дождя, мороси или вылетающих из-под колес впереди идущего транспорта капель влаги. Воздух подается под давлением на внешнюю поверхность оптических окон через форсунки. Для подачи воздуха используется отдельная линия из соединительных трубок (резиновых, силиконовых или из другого подходящего материала), которая соединяет специальную емкость, в которую нагнетается под давлением воздух посредством компрессора, который может располагаться в любом удобном месте внутри патрульного автомобиля (например, в багажнике). Работа форсунок подачи воздуха может осуществляться как в автоматическом режиме, так и в ручном, в зависимости от конфигурации устройства и условий работы оператора, отвечающего за функционирование устройства. Для автоматического режима работа форсунок подачи воздуха может настраиваться программно в соответствии с заранее предусмотренным алгоритмом и зависеть, например, от эффективности работы устройства, а именно, от качества (четкости) получаемой картинки и качества распознавания ГРЗ транспортных средств. По мере уменьшения давления в емкости для хранения воздуха, компрессор автоматически нагнетает в нее воздух до заданного уровня. Питание электромоторов, приводящих в движение омывающую жидкость, стеклоочистители и нагнетающих воздух, может осуществляться от той же сети, что и питание самого устройства.
Также для поддержания необходимого уровня прозрачности и чистоты оптических окон устройства внутри корпуса устройства напротив каждого из окон могут быть размещены вентиляторы, которые создают воздушный поток, воздействующий на внутреннюю поверхность оптических окон, предотвращая возможное появление на ней конденсата.
В зависимости от конкретной конфигурации устройства, вместо либо совместно с вентиляторами могут быть использованы нагреватели оптических окон устройства, применение которых позволяет предотвращать налипание снега в холодное время года, а также исключить возможное появление конденсата на внутренней поверхности оптических окон. Нагреватели могут быть выполнены в виде плоских продолговатых нагревательных элементов, которые устанавливаются на внутреннюю поверхность оптического окна.
Для оценки эффективности блока очистки оптических окон корпуса мобильного устройства были проведены натурные испытания двух устройств - с установленным блоком очистки (1) и без блока очистки (2).
Испытания были проведены весной 2021 г., в г. Москва, путем одновременных проездов по маршруту «Ул. Электрозаводская - ул. Б. Черкизовская - ул. Хабаровская - МКАД (внутренняя сторона) - ш. Энтузиастов - просп. Буденного - ул. Измайловский Вал - ул. Электрозаводская» в условиях высокой влажности дорожного полотна.
Оба устройства в процессе работы отображали текущую информацию на экран автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, который осуществлял визуальный контроль фиксации транспортных средств (ТС) и распознавания их ГРЗ. Критерий визуальной оценки: при постепенном загрязнении оптических окон на экран выводятся данные о фиксации ТС, а распознанный ГРЗ отсутствует. При фиксации более пяти ТС без ГРЗ подряд оператор принимает решение о сервисной остановке для механической очистки (протирки) оптических окон корпуса устройства.
По итогу испытаний видно снижение количества фиксаций на 40-45%, а также увеличение числа частично нераспознанных ГРЗ на 2-7% и увеличение числа ТС, у которых ГРЗ не определялся совсем на 7-10% для устройства без блока очистки. При этом для устройства с работающим блоком очистки не потребовалось дополнительных сервисных остановок.
Применение блока очистки оптических окон корпуса позволило существенно повысить эффективность и стабильность во время непрерывной работы устройства за счет поддержания высокой чистоты оптических окон вне зависимости от окружающей патрульное транспортное средство обстановки, повысить безопасность работы оператора, обслуживающего устройство, благодаря отсутствию необходимости выходить из транспортного средства и вручную осуществлять очистку оптических окон корпуса. Также заявленное решение позволило сделать техническое обслуживание устройства более простым и удобным.
Заявленная полезная модель проиллюстрирована фигурами 1-5.
На фиг. 1 приведена блок-схема заявленного мобильного устройства для фотовидеофиксации дорожной ситуации и нарушений ПДД.
На фиг. 2 показан пример реализации конструкции корпуса заявленного мобильного устройства.
На фиг. 3 показан пример реализации конструкции устройства с установленной на нем сверху светосигнальной установкой (панелью) патрульного транспортного средства.
На фиг. 4 показан пример схемы размещения видеокамер и радиолокационного модуля относительно корпуса заявленного мобильного устройства.
На фиг. 5 показана светосигнальная установка (световая панель) фирмы «Элина», которая может быть установлена сверху предлагаемого мобильного устройства при помощи крепежных элементов для штатных кронштейнов.
Заявленное мобильное устройство для фотовидеофиксации дорожной ситуации и нарушений ПДД содержит пыле- и влагозащищенный корпус 1. В зависимости от поставленных задач и области применения конструкция корпуса и его внешние габариты могут отличаться. Корпус может содержать внутри все основные компоненты, необходимые для работы устройства, за исключением источников электропитания (например, аккумулятор) и средств, обеспечивающих работу блока очистки оптических окон корпуса (емкость для воды, помпа и компрессор), которые могут размещаться в багажнике патрульного транспортного средства.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления, корпус мобильного устройства может иметь конфигурацию, показанную на фигурах 2 и 3. На фронтальной, задней и боковых поверхностях корпуса размещены оптические окна 8 для видеокамер и ИК-осветителей. Крепление корпуса к патрульному транспортному средству может производиться при помощи специальных кронштейнов, которые прикрепляются к нижней панели корпуса и крыше транспортного средства. Специалисту в данной области техники не составит труда самостоятельно изготовить или подобрать среди существующих средств необходимые крепежные элементы.
Внутри корпуса мобильного устройства размещаются одна или более видеокамера, один или более ИК-осветитель, один или более радар, компьютер, навигационный приемник с антенной и в некоторых вариантах блок питания. В предпочтительных вариантах осуществления аккумулятор, входящий в блок питания, может размещаться в багажном отделении патрульного транспортного средства для удобства эксплуатации и обслуживания. В некоторых вариантах осуществления каждая видеокамера может компоноваться в паре с ИК-осветителем для обеспечения более качественной и согласованной работы в любое время суток.
Видеокамера 7 может представлять собой цветную или монохромную цифровую видеокамеру с подходящим объективом. Основная фронтальная видеокамера конструктивно размещена рядом с радаром 6 таким образом, чтобы ее зона контроля была максимально совмещена с зоной контроля радара.
ИК-осветители обеспечивают освещение в зоне контроля устройства в темное время суток и в условиях плохой видимости.
Радар 6 может быть представлен моделью 24 ГГц или 77 ГГц, либо другой подходящей моделью для измерения скорости движения как патрульного транспортного средства (при движении), так и других транспортных средств (ТС) в зоне контроля (в неподвижном положении и при движении патрульного транспортного средства).
Навигационный приемник 3 представляет собой ГЛОНАСС/GPS приемник с антенной.
Компьютер 2 представляет собой аппаратно-программный модуль, например, в виде промышленного компьютера, основными функциями которого является обработка информации, получаемой от видеокамер, радара, навигационного модуля, ее хранение, организация работы компонентов устройства, а также взаимодействие с внешними устройствами и удаленными серверами. На компьютере устанавливается операционная система и специальное программное обеспечение (ПО) для реализации функционала устройства.
Блок питания 4 устройства может включать в свой состав сам источник питания, такой как аккумулятор, а также средства управления и подачи электропитания на все компоненты заявленного устройства.
Корпус устройства может размещаться на патрульном или ином подходящем транспортном средстве таким образом, чтобы его фронтальная часть с установленным радаром была направлена вперед (для измерения скорости транспортных средств перед патрульным ТС, либо назад (для измерения скорости транспортных средств позади патрульного ТС).
Корпус устройства выполнен таким образом, чтобы на его верхней поверхности возможно было неподвижно закрепить светосигнальную установку (панель) 9.
Все светосигнальные установки (панели), предназначенные для размещения на крыше ТС, как правило, имеют на нижней поверхности штатные элементы крепления (например, резьбовое соединение, см. «https://www.elina.ru/upload/files/KM03_000HM.pdf»).
В разработанном прототипе устройства на верхней поверхности корпуса имеются посадочные места для обеспечения быстрой установки/снятия светосигнальной панели «Форвард» (производства компании «Элина», https://www.elina.ru/catalog/svetovyie_paneli/forvard/).
Для фиксации светосигнальной установки (панели) на верхней поверхности корпуса устройства может быть использован кронштейн-переходник, конструктивно состоящий из двух пластин, которые имеют механизм жесткой фиксации друг с другом в плоскости соприкосновения. Верхняя пластина переходника при помощи резьбового соединения жестко фиксируется на нижней поверхности светосигнальной панели. Нижняя пластина переходника также с помощью резьбового соединения жестко фиксируется через посадочные места на верхней поверхности корпуса устройства. При необходимости установки светосигнальной панели 9 на корпусе устройства пластины кронштейна-переходника совмещают и фиксируют.
При необходимости установки любой другой светосигнальной панели 9 можно изготовить верхнюю пластину кронштейна-переходника, совместимую с креплениями подходящей светосигнальной панели. Специалист в данной области сможет без особого труда подобрать соответствующий переходник в зависимости от типа и конфигурации светосигнальной установки.
Ниже приведена информация об основных функциях, за которые отвечают видеокамеры заявленного мобильного устройства (в конфигурации с 6-ю видеокамерами).
Основные функции видеокамер 7 мобильного устройства для фотовидеофиксации дорожной ситуации и нарушений ПДД:
распознавание ГРЗ и типа ТС;
фиксация окружающей обстановки;
фиксация нарушений правил Стоянки/Остановки ТС;
обнаружение ГРЗ ТС, находящихся в розыске.
Дополнительная фронтальная видеокамера может выполнять также следующие функции:
фиксация нарушений правил Стоянки/Остановки ТС;
распознавание дорожных знаков;
паркинг (автоматическое обнаружение начала и конца зоны контроля, а также правил, действующих в данной зоне контроля).
Описание работы устройства.
Видеокамеры 7, входящие в состав устройства, в непрерывном режиме формируют и передают кадры в компьютер 2 для последующей их обработки. На компьютере установлено специальное программное обеспечение (ПО), которое принимает информацию от видеокамеры 7, радара 6 и навигационного приемника 3. По кадрам от видеокамеры в компьютере производится выявление транспортных средств (ТС) в кадре, определение траекторий их движения, распознавание их ГРЗ. На основании информации от радара производится сопоставление данных о движении ТС в кадре, при совпадении данных в кадре и по радару производится фиксация ТС, присвоение ему распознанного ГРЗ, измеренного радаром значения скорости, времени фиксации и координат от навигационного приемника. Если в кадр попадают дорожные знаки, то ПО устройства также осуществляет автоматическое распознавание дорожных знаков по их изображению.
Устройство позволяет сформировать пакет данных для определенного ТС, содержащий следующую информацию:
фотоизображение ТС с видимым ГРЗ;
время и координаты места фиксации ТС;
распознанный ГРЗ;
измеренная скорость движения ТС;
категория (тип) ТС.
Заявленное устройство обеспечивает выполнение следующих функций, в зависимости от варианта настройки:
выявление фактов нарушений правил дорожного движения (ПДД) и формирование доказательных фото- и видеоматериалов;
архивирование и хранение доказательной информации;
проверка распознанных ГРЗ ТС по подключенным базам розыска;
оповещение оператора, обслуживающего устройство, о выявленных событиях (визуально через монитор или через колонку);
передача в Центр обработки данных (ЦОД) информации о зафиксированных нарушениях ПДД.
Полученные материалы о фиксации сохраняются на компьютере 2 устройства и могут быть отправлены на удаленный сервер.
Все распознанные ГРЗ ТС в автоматическом режиме могут проходить проверку по базе розыска, если она была заранее подключена.
При наличии в составе устройства боковых видеокамер производится фиксация ТС и распознавание ГРЗ ТС в зонах контроля этих видеокамер, а также запись обзорного видео.