Автономный павильон ожидания пассажирского транспорта
AUTONOMOUS WAITING PAVILION FOR PASSENGER TRANSPORT

Изобретение относится к конструкции павильонного типа, закрытой сбоку, снабженной автономной системой электроснабжения на основе солнечной фотоэлектрической установки, и может применяться в районах ненадежного и децентрализованного электроснабжения.
Из уровня техники известен автономный комплекс энергоинформационного обеспечения пассажирских остановок общественного транспорта (RU 2537019 C1, МПК E01H 1/12, опубл. 27.12.2014). Комплекс включает в себя оборудованную пассажирскую остановку общественного транспорта и помещение торгового павильона (объекта социально-бытового назначения), снабженную фотоэлектрическими панелями, инвертором, аккумуляторными батареями, ветроэнергетической установкой, по крайней мере, одним информационным электронным экраном и неподвижной опорой, с установленными на ней средствами связи.
Недостатком известного технического решения является его низкая технологичность, связанная со сложной конструкцией павильонов комплекса. Кроме того, павильоны не имеют в своем составе камер и средств экстренной связи, что снижает уровень безопасности использования комплекса.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранному в качестве прототипа признан павильон ожидания пассажирского транспорта (RU 57306 U1, МПК E04B 1/342, опубл. 10.10.2006). Павильон содержит каркас, включающий две жестко связанные между собой параллельные друг другу прямоугольные рамы, снабженные светильниками, и несущие стойки, жестко связанные с рамами и прикрепленные к основанию, навес, узел крепления навеса к каркасу, стеновые панели и стенд с подсветкой для закрепления на нем носителей рекламной информации.
Недостатком известного павильона общественного транспорта является отсутствие в его конструкции блока автономного электрического питания светильников и подсветки стенда. Кроме того, павильон не содержит информационных экранов для отображения расписаний движения транспортных средств, активного сетевого оборудования для беспроводного доступа к сети Интернет, камер видеонаблюдения и модуля интеграции павильона с системой оповещения о чрезвычайных ситуациях, что снижает его функциональные возможности по обслуживанию пассажиров и в целом снижает безопасность павильона.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение возможности автономного функционирования павильона в районах ненадежного и децентрализованного электроснабжения, с одновременным повышением безопасности его использования.
Указанная задача решена тем, что автономный павильон ожидания пассажирского транспорта содержит каркас, выполненный в виде рамной конструкции, в которой установлены стеновые панели, с закрепленными на них нижними информационными панелями, а на боковых опорах закреплена кровля с установленными на ней светодиодным светильником, фотоэлектрической панелью и верхней информационной панелью. При этом фотоэлектрическая панель подключена к входу контроллера заряда, выполненному с возможностью его подключения к электрической сети общего пользования, выход которого подключен к входу аккумуляторной батареи, выход которой через инвертор подключен к блоку питания автономного павильона, при этом выходы блока питания подключены к разъемам питания светодиодного светильника и элементов подсветки нижних информационных панелей, к разъему питания верхней информационной панели, а также к блоку управления павильона. Павильон снабжен IP-камерами, подключенными к Wi-Fi- роутеру, GSM-модемом, тревожной кнопкой, акустическим датчиком, датчиком движения и фотоэлектрическим датчиком, подключенными к блоку управления, при этом силовые выходы блока управления подключены к линиям коммутатора, управляющим включением светодиодного светильника, элементов подсветки нижних информационных панелей, а также активацией верхней информационной панели, к информационному входу которой дополнительно подключен информационный выход блока управления.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью конструктивных признаков павильона, является возможность его использования в качестве остановки общественного транспорта в районах с ненадежным электроснабжением, за счет применения в конструкции павильона фотоэлектрических панелей и аккумуляторной батареи, обеспечивающих автономное питание электропотребляющих узлов павильона, при этом экономный расход электроэнергии обеспечивается применением фотоэлектрического датчика. Кроме того, применение в конструкции павильона камер, датчиков, обнаруживающих движение, информационных панелей и тревожной кнопки обеспечивает повышение безопасности использования павильона, за счет возможности удаленного наблюдения за остановкой общественного транспорта с помощью камер, возможности быстрого сообщения об опасных событиях за счет применения тревожной кнопки, а также возможности выдачи предупреждающих сообщений на информационные панели и оповещения пассажиров о чрезвычайных ситуациях.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид павильона в изометрической проекции; на фиг. 2 приведена упрощенная схема подключения фотоэлектрической панели к блоку питания; на фиг. 3 представлена структурная схема блока управления павильона.
Автономный павильон ожидания пассажирского транспорта устроен следующим образом.
Его основой является рамная конструкция, представляющая собой каркас, включающий в себя продольную направляющую 1, с закрепленной на ней лавкой 2, и две торцевые направляющие 3 и 4, при этом упомянутые направляющие 1, 3 и 4 жестко крепятся к боковым опорам 5, выполненным с возможностью размещения на них носителей рекламной и иной информации, и стойкам 6. В направляющих 1, 3 и 4 установлены стеновые, преимущественно стеклянные, панели 7, с закрепленными на них первой и второй нижними информационными панелями 8 и 9, а на боковых опорах 5 закреплена кровля 10 с установленными на ней светодиодным светильником 11, фотоэлектрической панелью 12 и третьей верхней информационной панелью 13.
Фотоэлектрическая панель 12 подключена к входу контроллера заряда 14, выполненному с возможностью его подключения к электрической сети общего пользования, выход которого подключен к входу аккумуляторной батареи 15, выход которой в свою очередь через инвертор 16 подключен к блоку питания 17 автономного павильона, при этом выходы блока питания подключены к разъемам питания светодиодного светильника 11 и элементов подсветки первой, второй нижних информационных панелей 8 и 9, к разъему питания третьей верхней информационной панели 13, а также к блоку управления 18 павильона, выполненного на основе микроконтроллера 19 и закрепленного, предпочтительно, в одной из опор 5.
Автономный павильон снабжен первой и второй IP-камерами 20 и 21, закрепленными с внутренней стороны кровли 10, каждая из которых снабжена Ethernet-интерфейсом, выполнена с возможностью питания по технологии Power over Ethernet (PoE), и подключена к Wi-Fi роутеру 22, подключенному к сети Интернет; на внешней поверхности кровли 10 павильона установлен GSM-модем 23, а на одной из опор 5 закреплена тревожная кнопка 24.
Микроконтроллер 19 блока управления 18 содержит микропроцессорное ядро 25, соединенное посредством системной шины с FLASH-памятью программ 26, SRAM-памятью данных 27, многоканальным аналого-цифровым преобразователем (ADC) 28, Ethernet-контроллером 29, универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком (USART) 30, контроллером внешних прерываний (External Interrupts) 31, модулем LCD-интерфейса 32, являющимся информационным выходом блока управления, модулем подключения SD-карты 33 и интерфейсом ввода-вывода общего назначения, сгруппированного в два двунаправленных тридцатидвухразрядных GPI/O-портов ввода-вывода общего назначения 34 и 35, каждая линия которых может выполнять одну или несколько альтернативных функций.
Wi-Fi-роутер 22 подключен к Ethernet-контроллеру 29, GSM-модем 23 подключен к универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику (USART) 30, тревожная кнопка 24 подключена к нулевой линии P2[10]/контроллера внешних прерываний (External Interrupts) 31 микроконтроллера 19, LCD-интерфейс 32 подключен к информационному входу третьей информационной панели 13, а к модулю подключения SD-карты 33 подключена и электрически соединена с ним SD-карта 36.
К нулевой P0[23]/AD0[0] (линии портов ввода-вывода принято нумеровать с нуля), первой P0[24]/AD0[1] и второй P0[25]/AD0[2] линиям аналого-цифрового преобразователя (ADC) 28, представляющих собой измерительные входы блока управления, через операционные усилители 37, 38, 39 подключены акустический датчик 40, датчик движения 41 и фотоэлектрический датчик 42. Нулевая P0[0], первая P0[1] и вторая P0[2] линии первого двунаправленного тридцатидвухразрядного GPI/O-порта ввода-вывода 34 через силовые выходы 43, 44, 45 подключены, соответственно, к линиям коммутатора, управляющим включением светодиодного светильника 11, элементов подсветки первой и второй информационных панелей 8 и 9, а также активацией третьей информационной панели 13. Второй двунаправленный тридцатидвухразрядный GPI/O-порт ввода-вывода 35 выполнен с возможностью подключения к нему текстового LCD-индикатора и клавиатуры, содержащей шестнадцать клавиш, которые могут использоваться для управления и настройки режимов работы электрических узлов автономного павильона (LCD-индикатор и клавиатура на фигурах условно не показаны).
1
2
3
4
5
В качестве микроконтроллера 19 блока управления 18 может быть применена микросхема LPC2478FBD208 (1 Datasheet LPC2478FBD208 // Радио лоцман. URL: https://www.rlocman.ru/datasheet/data.html?di=70246&/LPC2478FBD208 (дата обращения 13.04.2022)), основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S, работающем на частоте 72 МГц. В качестве микроконтроллера может быть использована также отечественная микросхема K1921BK01T (2 Практический курс микропроцессорной техники на базе процессорных ядер ARM-Cortex-M3/M4/M4F [электронный ресурс]: учебное пособие - электрон. текстовые дан. (12 Мб) / В.Ф. Козаченко, А.С. Анучин, Д.И. Алямкин и др.; под общ. ред. В.Ф. Козаченко. - М.: Издательство МЭИ, 2019. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).) с ядром ARM Cortex M4F. В качестве камер могут быть применены неметрические бытовые камеры с матрицей IMX335 (3 Уличные камеры // MatrixTech. URL: https://matrixcam.ru/ip-videonablyudenie/ip-kamery-videonabludeniya/ulichnye-ip-kamery/ (дата обращения 13.04.2022)) и светочувствительностью 0.001 лк, возможные характеристики которых приведены в таблице 1. В качестве Wi-Fi- роутера 22 целесообразно использовать наружную точку доступа EAP225-Outdoor (4 Уличный Wi-Fi // TP-Link. Бизнес. URL: https://www.tp-link.com/ru/business-networking/solution/outdoor-wifi/ (дата обращения 13.04.2022)), снабженную всепогодным корпусом IP65 с диапазоном рабочих температур от -30 до +70°C, который обеспечивает защиту точки доступа в неблагоприятных климатических условиях. В качестве GSM-модема 23 может быть применена сборка TELEOFIS RX100-R4 (5 GSM модем TELEOFIS RX100-R4 (OEM) // TELEOFIS. URL: https://teleofis.ru/production/GSM-modem-UART/gsm-modem-teleofis-rx100-r4-oem/ (дата обращения 13.04.2022)), представляющая собой встраиваемый промышленный модем с интерфейсом UART для передачи данных по сети GSM.
Силовые выходы 43, 44, 45 могут быть выполнены на основе транзисторных или тиристорных ключей, что обеспечивает возможность плавного управления яркостью свечения светодиодного светильника 11 и элементов подсветки первой и второй информационных панелей 8 и 9 за счет применения частотного алгоритма управления силовыми выходами.
Первая и вторая информационные панели могут быть выполнены в виде щитовых конструкций с возможностью закрепления на их поверхностях информационных или рекламных материалов на сменных носителях, а третью информационную панель целесообразно выполнить в виде электронного LED-табло с возможностью отображения, в частности, текущего времени и маршрутов общественного транспорта, останавливающихся около павильона.
6
7
В качестве акустического датчика 40 и совмещенного с ним датчика движения 41 может быть применен оптико-акустический датчик модели LST СЗВО-4 (6 Датчик оптико-акустический до 150 Вт // ChipDip.ru URL: https://www.chipdip.ru/product0/9000565272 (дата обращения 13.04.2022)), предназначенный для автоматического включения и отключения электроэнергии в помещениях с периодическим пребыванием людей, а в качестве фоторезистивного датчика 42 может быть использована сборка XD-80 (7 Датчик освещенности фоторезистивный XD-80 // Умная электроника. РФ. URL: https://umnaya-elektronika.ru/datchiki/sveta-i-cveta/datchikosveschennostifotorezistivnyyxd80/ (дата обращения 13.04.2022)).
Таблица 1 - Технические характеристики камеры
Наименование узла
Модель
Матрица
IMX335
Сенсор
1/2.8’’ CMOS
Чувствительность
0.001 Люкс
Скорость затвора
1/3-1/10000 сек
Объектив
2.8 мм@F2.0: горизонталь 86°
Максимальное разрешение
5 Мп, 2592×1944
Размер пикселя
0.002 мкм
Автономный павильон ожидания пассажирского транспорта функционирует следующим образом.
Павильон монтируется в сборе, за исключением стеновых панелей 7, информационных панелей 8, 9 и фотоэлектрической панели 12. В горизонтальные направляющие 1, 3 и 4 устанавливают стеновые панели 7, на которых закрепляют первую и вторую нижние информационные панели 8 и 9. На верхней поверхности кровли 10 устанавливают фотоэлектрическую панель 12, подключив ее через контроллер заряда 14 к блоку аккумуляторных батарей 15, которые через инвертор 16 подключают к блоку питания 17, и верхнюю информационную панель 13. На нижней части кровли 10 монтируют IP-камеры 20, подключив их к Wi-Fi-роутеру 22, и светодиодный светильник 11, на верхней части кровли 10 устанавливают GSM-модем 23, а блок управления 18 закрепляют под кровлей 10. К разъемам питания светодиодного светильника 11, элементов подсветки первой, второй нижних информационных панелей 8 и 9, к разъему питания третьей верхней информационной панели 13 и к блоку управления 18 подключают выходы блока питания 17.
Wi-Fi-роутер 22 подключают Ethernet-контроллеру микроконтроллера 19, к линиям коммутатора, управляющим включением светодиодного светильника 11, элементов подсветки первой и второй информационных панелей 8 и 9, а также активацией третьей информационной панели 13, подключают силовые выходы 43, 44 и 45, при этом модуль LCD-интерфейса подключают к информационному входу третьей информационной панели, представляющей собой LED-табло. GSM-модем 23 подключают к универсальному синхронно-асинхронному приемопередатчику (USART) микроконтроллера 19, тревожную кнопку 24 подключают к линии P2[10]/контроллера внешних прерываний (External Interrupts) 31 микроконтроллера, а к нулевой P0[23]/AD0[0], первой P0[24]/AD0[1] и второй P0[25]/AD0[2] линиям аналого-цифрового преобразователя (ADC) 28 через операционные усилители 37, 38, 39 подключают акустический датчик 40, датчик движения 41 и фотоэлектрический датчик 42, после чего в модуль подключения SD-карты устанавливают SD-карту для хранения служебной информации, например части видеопотока, передаваемого UP-камерами 20 и 21, а также текущих параметров работы блока управления.
При необходимости настройки параметров работы блока управления 18 ко второму GPI/O-порту ввода-вывода 35 подключают текстовый LCD-индикатор и клавиатуру, после чего с помощью пользовательского интерфейса, реализуемого индикатором и клавиатурой, вносят необходимые изменения в настройки периферийных устройств, в частности констант, определяющих частоту дискретизации аналого-цифровых преобразований, влияющую на точность измерений, осуществляемых с помощью датчиков, и скорость работы таймеров-счетчиков, определяющих параметры отсчета временных интервалов, и величину задержек, необходимых для корректной работы управляющей программы микроконтроллера, хранящейся во FLASH-памяти программ 26.
Далее выполняют выбор режима управления светодиодным светильником 11 и информационными панелями 8, 9 и 13. Первый режим предусматривает полностью автономную работу, при этом решение об уровне яркости свечения светильника 11, элементов подсветки панелей 8 и 19, а также панели 13 блок управления 18 принимает автоматически на основе показаний, получаемых от датчиков 40, 41 и 42. Второй режим работы предусматривает получение блоком управления 18 управляющих команд на включение и выключение светильника и подсветки панелей от удаленной системы управления по каналу беспроводной связи с помощью GSM-модема 23. После выбора режима работы блок управления 18 переключают в автоматический режим работы, корректируя его параметры, при необходимости, удаленно по каналу беспроводной связи.
Работу блока управления в штатном режиме обеспечивает управляющая программа микроконтроллера, использующая для буферизации данных, в частности измерений, осуществляемых датчиками, подключенными к микроконтроллеру, SRAM-память данных 27.
В автономном режиме светодиодный светильник 11 нормально не включен и включается автоматически от срабатывания датчика движения 40 и акустического датчика 41, фиксирующих, соответственно, нахождение пешеходов вблизи павильона. Переключение между ночным и дневным режимами освещения микроконтроллер 19 блока управления 6 осуществляет на основе временных интервалов, отсчитываемых с помощью таймеров-счетчиков или показаний часов реального времени, в качестве которых может быть применена микросхема DS1320, дополнительно подключенная к микроконтроллеру 19 (на рисунках условно не показана). Дополнительно уровень яркости свечения светодиодного светильника 11 микроконтроллер 19 регулирует на основе показаний фотоэлектрического датчика 42, измеряющего уровень интенсивности освещения. Дополнительно микроконтроллер формирует растровое изображение, демонстрируемое с помощью LED-табло (третьей информационной панели 13), которое может содержать сведения о текущем времени, температуре окружающего воздуха и номере маршрута общественного транспорта, останавливающегося около павильона.
Для обеспечения безопасности павильона во время работы блока управления 18 с помощью IP-камер 20 и 21 ведется непрерывная видеосъемка остановочной площадки павильона, при этом часть видеопотока может сохраняться на SD-карте 36 или SD-картах видеокамер, а также передаваться по сети Интернет на удаленный сервер ГО МЧС. В случае возникновения опасности пассажиры, находящиеся на территории павильона могут воспользоваться тревожной кнопкой 24, нажатие которой вызывает автоматическую отправку с помощью GSM-модема 23 SMS-сообщения в службу охраны.
Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке автономный павильон ожидания пассажирского транспорта, является современным техническим средством, обеспечивающим защиту пассажиров от неблагоприятных погодных условий, включая комфортное ожидание общественного транспорта с обеспечением возможности использования во время ожидания мобильных устройств, подключенных через Wi-Fi-роутер 22 к сети Интернет.