Мобильное устройство для надзора за дорожным движением

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к мобильному устройству для надзора за дорожным движением, и может быть использована для оборудования патрульных транспортных средств (ТС) различных служб для осуществления, в том числе, фиксации нарушений правил дорожного движения (ПДД) как в стационарном режиме, так и при движении патрульного ТС.
Из уровня техники известно мобильное устройство для надзора за дорожным движением (RU 212174 U1, опубл. 11.07.2022), содержащее корпус, часть которого выполнена оптически прозрачной, блок удаления загрязнений с прозрачной части и установленные в корпусе блок питания, навигационный приемник с антенной, радар, компьютер, блок инфракрасной (ИК) подсветки и блок сбора фото- и видеоданных, расположенный за прозрачной частью корпуса.
Главный недостаток известного решения заключается в необходимости постоянного контроля качества получаемого изображения оператором, что приводит к задержкам включения средств очистки и отвлечению оператора от выполнения основных обязанностей, либо необходимости программного контроля качества изображения путем оценки статистики получаемых данных с камер, что требует затрат времени, а также обладает значительной неточностью, и в результате ложных срабатываний приводит к перерасходу ресурсов блоком удаления загрязнений. Задержки на включение средств удаления загрязнений с оптической части корпуса приводят к снижению качества получаемых в этот момент данных, которые могут быть приняты блоком сбора фото- и видеоданных, что, в свою очередь, приводит к утери способности фиксировать нарушения ПДД и осуществлять надзор за дорожным движением.
Описанное устройство выбрано в качестве прототипа.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Технический результат заключается в повышении эффективности и стабильности работы мобильного устройства для надзора за дорожным движением в любых погодных условиях за счет сокращения времени на срабатывание средств удаления загрязнений.
Указанный результат достигается мобильным устройством для надзора за дорожным движением, содержащим корпус, часть которого выполнена оптически прозрачной, блок удаления загрязнений с прозрачной части и установленные в корпусе блок питания, блок приема-передачи данных и блок сбора фото- и видеоданных, расположенный за прозрачной частью, за счет того, что устройство содержит блок определения чистоты прозрачной части корпуса, связанный с блоком удаления загрязнений.
Блок сбора фото- и видеоданных как правило включает от одной и более видеокамер и блок ИК подсветки.
Блок удаления загрязнений может включать средства для обдува оптически прозрачной части корпуса.
Блок удаления загрязнений может включать средства для омывания оптически прозрачной части корпуса.
Также блок удаления загрязнений может включать средства для механической очистки оптически прозрачной части корпуса.
В некоторых случаях блок определения чистоты включает излучатель, направленный на участок внутренней поверхности оптически прозрачной части корпуса, и приемник излучения, отражаемого без искажения от участка прозрачной части при отсутствии загрязнения.
Более конкретно, излучатель может быть направлен на участок прозрачной части корпуса, совпадающий с фокусной осью блока сбора фото- и видеоданных.
В иных случаях блок определения чистоты включает излучатель, направленный на участок внутренней поверхности оптически прозрачной части корпуса, совпадающий с фокусной осью блока сбора фото- и видеоданных, для приема им излучения, отражаемого от участка прозрачной части при наличии загрязнения.
Блок определения чистоты в дополнительных вариантах может включать генератор импульсов, связанный с блоком сбора фото- и видеоданных, накопитель сигнала и контроллер, связанный с блоком удаления загрязнений.
Кроме того, блок определения чистоты может включать датчик запотевания, установленный на оптически прозрачной части корпуса.
Использование в мобильном устройстве для надзора за дорожным движением блока определения чистоты оптически прозрачной части корпуса позволяет ускорить включение средств удаления загрязнений за счет анализа непосредственно состояния прозрачной части корпуса, а не качества получаемого изображения блоком сбора фото- и видеоданных, что требует большего времени и обладает меньшей точностью. Указанное, в свою очередь, способствует повышению эффективности и стабильности работы мобильного устройства в любых погодных условиях.
Полезная модель поясняется с помощью фигур 1-4.
На фиг.1 показана блок-схема устройства.
На фиг.2 представлен схема по одному из вариантов реализации устройства, в котором используются совмещенные в одном корпусе излучатель, направленный на участок внутренней поверхности прозрачной части корпуса, и приемник излучения, отражаемого без искажения от упомянутого участка при отсутствии загрязнения.
На фиг.3 представлен схема по другому варианту реализации устройства, в котором содержится излучатель, направленный на участок внутренней поверхности прозрачной части корпуса, совпадающий с фокусной осью блока сбора фото- и видеоданных и приемник излучения, отражаемого без искажения от упомянутого участка при отсутствии загрязнения.
На фиг.4 представлен схема по следующему варианту реализации устройства, в котором содержится излучатель, направленный на участок внутренней поверхности прозрачной части корпуса, совпадающий с фокусной осью блока сбора фото- и видеоданных, для приема им излучения, отражаемого от упомянутого участка при наличии загрязнения.
Мобильное устройство для надзора за дорожным движением (фиг.1-4) размещается снаружи патрульного ТС с помощью известных средств креплений и содержит продольный корпус 1 с оптически прозрачной частью 2, которая, как правило, располагается на одной или нескольких боковых гранях корпуса 1 и может быть цельной или включать в себя несколько отдельных участков корпуса 1. Чаще всего, прозрачная часть 2 размещена на лицевой боковой гране корпуса 1, но возможны варианты ее выполнения на торцевых гранях и/или на задней боковой гране. Часть 2 изготавливается из стандартных материалов, таких как стекло, прозрачные полимерные материалы и другие. Корпус 1 может быть изготовлен из металла, пластика и/или композитных материалов.
В зависимости от конфигурации, сверху, снизу, по бокам корпуса 1, внутри или в иных положениях могут быть установлены светосигнальные маячки путем использования стандартных крепежных элементов и/или переходников.
Понятными для специалиста в данной области технике методами в корпусе 1 располагаются следующие элементы устройства для надзора за дорожным движением: блок питания 3, блок приема-передачи данных 4, блок сбора фото- и видеоданных 5, располагающийся непосредственно за прозрачной частью 2, а также иные элементы, которые могут быть установлены в корпусе 1 в некоторых вариантах осуществления, причем как один, так и несколько из перечисленных: радар, вычислительное устройство, блок ИК подсветки, средства хранения данных и многое другое. Также внутри корпуса 1 и/или снаружи него фиксируются блок удаления загрязнений 6 с прозрачной части 2, содержащий средства удаления загрязнений, и связанный с ним блок определения чистоты 7 прозрачной части 2 корпуса 1.
Блок питания 3 представляет собой источник питания в виде аккумулятора и/или средства преобразования напряжения и/или его стабилизации.
Блок приема-передачи данных 4 объединяет в себе средства для соединения элементов устройства надзора за дорожным движением между собой, которые могут быть в виде проводов, коннекторов, переключателей, соединительных гнезд и других очевидных для специалиста в данной области техники средств.
Также блок 4 может включать в себя средства беспроводной передачи данных в различных диапазонах частот в виде модема и/или роутера для осуществления соединения, например, с удаленным сервером и/или локальным вычислительным устройством, осуществляющими накопление информации и дополнительную видеоаналитику, а также с вычислительным устройством оператора в виде переносного планшетного компьютера, ноутбука и/или осуществляющего только отображение информации монитора и т.д.
Блок сбора фото- и видеоданных 5 включает в себя одну или несколько видеокамер 51, но предпочтительно не менее двух, а также в некоторых случаях блок ИК подсветки, содержащий один или несколько ИК-прожекторов и позволяющий видеокамерам 51 работать при наступлении темноты. Видеокамеры 51 и ИК прожектор располагаются непосредственно за прозрачной частью 2 корпуса 1, и в некоторых вариантах реализации устройства видеокамеры 51 могут быть расположены по его периметру, обеспечивая круговой обзор для оператора.
Блок удаления загрязнений 6 с прозрачной части корпуса 1 может включать в себя одно или несколько средств удаления загрязнений из следующих: средства для обдува, для омывания, для механической очистки и для обогрева поверхности прозрачной части 2. В преимущественных вариантах в устройстве используются все указанные средства.
Средства для обдува содержат форсунки или выпускные отверстия для подачи воздуха на оптически прозрачную часть 2 снаружи корпуса 1, а также в некоторых вариантах изнутри, и элементы, которые могут быть установлены в корпусе 1: каналы подвода воздуха, нагреватель воздуха и нагнетатель в виде, например, вентилятора или поршневого насоса. Форсунки могут располагаться снизу, и/или сверху и/или сбоку от прозрачной части 2, а также параллельно ее поверхности или под углом к ней.
Средства для омывания содержат форсунки для подачи воды, моющей жидкости, незамерзающей жидкости и/или водовоздушной смеси, а также каналы подвода, насос для подачи жидкости, емкость для ее хранения, которая может быть установлена в салоне или багажнике ТС и содержать датчик уровня омывающей жидкости для сообщения оператору о заканчивающейся жидкости. Также дополнительно в корпусе 1 может быть установлен накопитель жидкости малого объема для впрыска с более высоким давлением, чем при подаче жидкости из удаленно расположенной емкости. Форсунки могут располагаться снизу, и/или сверху и/или сбоку от прозрачной части 2, а также параллельно ее поверхности или под углом к ней. Также форсунки омывателя могут быть выполнены с электроподогревом.
Средства для механической очистки как правило включают установленную снаружи прозрачной части 2 стеклоочищающую щетку, как правило из резины, приводимую в движение электроприводом.
Обогрев прозрачной части 2 осуществляется расположенным на ней нагревателем в виде нитей накала, обеспечивающими быстрое высыхание конденсата на стекле и исключающими обледенение окон в зимнее время. Нагреватель может быть объединен, например, с антибликовым стеклом-фильтром прозрачной части 2, а также с термодатчиком, определяющим температуру внутри корпуса 1.
При выполнении нескольких вышеуказанных средств блока удаления загрязнений 6 на одном мобильном устройстве может быть предусмотрена их одновременная или переменная работа в зависимости от погодных условий и режима работы, заданного оператором или выбираемого автоматически.
Блок определения чистоты 7 прозрачной части 2 корпуса 1 может быть реализован в различных исполнениях, а его элементы могут располагаться внутри и/или снаружи корпуса 1. Блок 7 позволяет сократить время срабатывания средств очистки за счет автоматического выявления ухудшений прозрачности оптической части 2 и связи с блоком удаления загрязнений 6, что позволяет выдать сразу сигнал на его запуск без необходимости привлечения оператора или использования сложного и долгого программного анализа степени ухудшения изображений с видеокамер 51, что часто приводит к ложным срабатываниям блока 6.
Блок 7 как правило включает собственный контроллер 71 в виде сумматора, который после приема сигнала с датчиков и/или с приемников излучения формирует управляющий сигнал на запуск тех или иных средств удаления загрязнений блока 6. В некоторых вариантах осуществления эти функции осуществляет вычислительное устройство, размещенное внутри корпуса 1 или в патрульном ТС.
Предпочтительно, чтобы блок определения чистоты 7 содержал излучатель, направленный на участок внутренней поверхности оптически прозрачной части 2 корпуса 1, и приемник излучения, отражаемого без искажений от участка прозрачной части при отсутствии загрязнения.
Часто такие излучатель и приемник совмещены в едином небольшом корпусе (фиг.2), размещаемом на внутренней поверхности прозрачной части 2, и представляют собой оптическую пару 72, где в качестве излучателя используется ИК-излучатель с длиной волны 850 нм, 940 нм или иной в зависимости от оптических свойств стекла. Например, оптическая пара 72 может быть реализована в виде датчика дождя. По сигналу с приемника оптической пары 72 запускаются средства удаления загрязнений блока 6. Предпочтительно, чтобы сигнал на запуск шел через контроллер 71, при этом для минимизации ложных срабатываний сигнал сначала поступает в накопитель сигнала 73 в виде счетчика или реле, который пропускает сигнал на контроллер 71 в случае неоднократного подтверждения, схема такого варианта осуществления блока определения чистоты показана на фиг.2. При этом данный вариант может работать независимо от тактов затвора видеокамеры 51, либо может синхронизироваться посредством генератора импульсов 74, управляющих затвором камеры 51 с заданным временным смещением для исключения инфракрасной засветки ее матрицы (фиг.2). Так могут запускаться средства механической очистки и/или обдува без необходимости использования моющей жидкости. Тем не менее в некоторых случаях оптическая пара 72 может реагировать на загрязнение прозрачной части 2, в связи с чем может быть предусмотрен режим работы, в котором однократно при первом включении блока удаления загрязнений 6 по сигналу с приемника пары 72 подается моющая жидкость совместно со средствами механической очистки или без них. Установка оптической пары общем корпусе 72 позволяет ускорить включение блока удаления загрязнений 6 с экономией ресурсов за счет автоматизации процесса, передачи меньшего объема данных от приемника излучения по сравнению с информацией от видеокамер 51 и передачи данных отдельным потоком.
Совмещенная в едином корпусе 72 оптическая пара способна определять ухудшение оптической прозрачности части 2 только на отдельном небольшом ее участке, предполагая, что это ухудшение распространяется на всю часть 2, за которой находится объектив видеокамеры 51. Поэтому предпочтительно, чтобы блок определения чистоты 7 содержал излучатель 75, направленный на участок внутренней поверхности оптически прозрачной части 2 корпуса, совпадающий с фокусной осью блока сбора фото- и видеоданных 5 (фиг.3-4). Такой излучатель 75 может быть выполнен также в виде ИК-излучателя с длиной волны 850 нм, 940 нм или иной длиной волны, одного или нескольких светодиодов оптического диапазона, например, красного, синего и/или зеленого светодиода, либо иного подходящего излучателя, известного из уровня техники и применяемого в зависимости от конфигурации и оптических свойств материала прозрачной части 2.
В одном из преимущественных вариантах осуществления излучатель 75 располагается внутри корпуса 1 и направлен на участок внутренней поверхности прозрачной части 2 корпуса, совпадающий с фокусной осью видеокамеры 51 так, чтобы при отсутствии загрязнения отраженное без искажений от прозрачной части 2 излучение попадало на приемник 76, который в этом случае не может быть расположен в непосредственной близости с излучателем 75, как в случае с оптической парой 72. Соответственно при наличии загрязнения части 2 излучение рассеивается и не попадает на приемник 76, после чего формируется сигнал на запуск блока 6 удаления загрязнений. Излучатель 75 и приемник 76 в этом варианте также образуют оптическую пару (фиг.3).
В другом варианте отраженное от загрязненной части 2 излучение попадает на объектив одной или нескольких видеокамер 51 блока 5 (фиг.4), причем в этом случае в качестве излучателя, как правило, используют один или несколько светодиодов оптического диапазона, например, красный, синий и/или зеленый светодиод. Это необходимо для того, чтобы на данных с видеокамеры 51 могли быть программно обнаружены артефакты, подсвеченные светодиодом с определенной длиной волны, и при их наличии далее формировался сигнал на запуск блока 6 удаления загрязнений.
Оптическая пара 75-76 позволяет с высокой чувствительностью оценить загрязненность прозрачной части 2. Блок определения чистоты 7 в данном примере может реализовываться по схеме, аналогичной схеме с совмещенной в едином корпусе оптической парой 72, когда сигнал от приемника 76 на запуск блока удаления загрязнений 6 идет через контроллер 71, при этом для минимизации ложных срабатываний сигнал сначала поступает в накопитель сигнала 73 в виде счетчика или реле, который пропускает сигнал на контроллер 71 в случае неоднократного подтверждения (фиг.3). Причем работа данного примера может быть реализована независимо от тактов затвора видеокамеры 51, либо с синхронизацией посредством генератора импульсов 74, управляющих затвором камеры 51 с заданным временным смещением для исключения инфракрасной засветки ее матрицы.
В варианте с одним или несколькими излучателями 75 и видеокамерой 51 в качестве приемника излучения используются излучатели 75 оптического диапазона, например, красный, синий и/или зеленый светодиод. В этом варианте в определенные программно-заданные n-е такты, например, в каждый 10й такт картинка используется для оценки оптического отражения посредством программного анализатора 77, который может быть реализован на отдельном компьютерном блоке, размещенном в корпусе 1 или в патрульном ТС, или на вычислительном устройстве.
Кадр, сделанный в указанный такт, обрабатывается на предмет наличия артефактов, связанных с отражением от загрязнения и/или влаги заданных излучателем 75 световых волн известной длины волны. При наличии нескольких излучателей 75 с разными длинами волн, их включают поочередно, повышая надежность определения наличия загрязнения и/или влаги. Если анализатор 77 получил подтверждение наличия загрязнения он передает через контроллер 71 сигнал на запуск блока удаления загрязнений 6.
Данный вариант осуществления также позволяет ускорить срабатывание средств удаления загрязнений, поскольку обнаружение артефактов определенного цвета реализуется проще, быстрее и точнее, чем анализ ухудшения качества изображений путем их сравнения друг с другом.
В дополнительном варианте осуществления полезной модели в блоке определения чистоты 7 может быть использован индуктивный датчик запотевания - влажности (на фиг. не показан), который в виде пленки наклеивается на внутренней стороне оптически прозрачной части 2 для распознавания запотевания и последующего включения, например, внутреннего обдува и/или обогрева, после чего при наличии загрязнения могут быть использованы средства механической очистки совместно или раздельно со средствами для омывания.
Блок определения чистоты 7 оптически прозрачной части 2 может включать дополнительные или состоять из других известных из уровня техники элементов, обеспечивающих определение наличия загрязнений или степень оптической прозрачности части 2 в различных конфигурациях. При этом ранее упомянутый термодатчик не относится к блоку определения чистоты 7, а является самостоятельным элементом, поскольку определяет температуру внутри корпуса 1.
Любой из вышеописанных вариантов позволяет оперативно включить средства блока удаления загрязнений 6.
Работает заявленное мобильное устройство для надзора за дорожным движением следующим образом.
При стоянке патрульного ТС или в режиме его движения блок определения чистоты 7 прозрачной части 2 корпуса 1 безостановочно или с определенной периодичностью, заданной в зависимости от конфигурации блока 7 и внешних условий, определяет наличие загрязнений или степень оптической прозрачности части 2 корпуса 1, и в случае срабатывания передает сигнал в контроллер 71 или вычислительное устройство, который после приема сигнала с блока 7 формирует управляющий сигнал и запускает блок удаления загрязнений 6.
При запуске средств для омывания жидкость из емкости для хранения по каналам подвода через форсунки подают на прозрачную часть 2 корпуса 1 сбоку, снизу и/или сверху и при необходимости включают электроподогрев форсунок для нагревания жидкости, тем самым обеспечивая удаление грязи, различных налипших частиц в любое время года.
При запуске средств для механической очистки приводят в движение стеклоочищающую щетку, установленную снаружи прозрачной части 2, и тем самым обеспечивают удаление капель жидкости или налипшего снега.
При запуске средств для обдува забортный воздух через фильтр нагнетают в каналы подвода воздуха с подогревом или без, далее воздух через форсунки под давлением подают на оптически прозрачную часть 2 корпуса 1 сбоку, снизу и/или сверху и обеспечивают устранение запотеваний и сушку прозрачной части после омывания или дождя.
При запуске средств для обогрева подают питание на обогреватель в виде нитей накала, расположенных на прозрачной части 2, чем обеспечивают быстрое высыхание конденсата на стекле части 2 и исключают обледенение в зимнее время.
После прогонки указанных одного или нескольких средств, блок определения чистоты 7 снова определяет наличие загрязнений, если они таковые остались, то запускает средства блока удаления загрязнений 6. Таким образом, использование блока определения чистоты 7 позволяет оперативно выявлять ухудшение оптической прозрачности частей 2 корпуса 1 и очищать их, что повышает эффективность и стабильность работы мобильного устройства для надзора за дорожным движением в любых погодных условиях.
Более конкретно работа блока определения чистоты 7 оптически прозрачной части 2 корпуса 1, связанного с блоком удаления загрязнений 6 посредством вычислительного устройства или собственного контроллера 71, показана ниже.
Установленные в блоке 7 оптическая пара 72 (фиг.2), выполненная, например, в виде датчика дождя, либо оптическая пара 75-76, в которой излучатель направлен на участок внутренней поверхности оптически прозрачной части корпуса, совпадающий с фокусной осью видеокамеры 51 блока сбора фото- и видеоданных 5 (фиг.3), срабатывают, когда приемник не может зарегистрировать отраженное без искажений излучение в результате его рассеивания от загрязненной части 2, снега или капель жидкости на части 2. При срабатывании оптических пар 72 или 75-76 выдается сигнал на запуск средств удаления загрязнений блока 6 через контроллер 71, при этом для минимизации ложных срабатываний сигнал сначала идет в накопитель сигнала 73, который пропускает его на контроллер 71 только в случае неоднократного подтверждения. При этом, как правило, излучатель оптической пары 72 или излучатель 75 синхронизируются с видеокамерой 51 посредством генератора импульсов 74, который управляет затвором камеры 51 с заданным временным смещением для исключения инфракрасной засветки ее матрицы (фиг.2, 3). В качестве генератора 74 может выступать программируемое изделие, либо его функцию может выполнять сама видеокамера 51. Отдельный генератор импульсов 74 может управлять сразу всеми камерами 51 в корпусе 1 мобильного устройства, в результате чего затворы всех камер 51 синхронизируются.
При использовании одного или нескольких излучателей 75 и по меньшей мере одной видеокамеры 51 в качестве приемника отраженного от загрязнения излучения, излучатели 75 включаются в каждый n-й такт благодаря связанному с ними и с видеокамерой 51 генератору импульсов 74. Сделанный в этот такт кадр посредством анализатора 77, подключенного к видеокамере 51, обрабатывают на предмет наличия артефактов, связанных с отражением от загрязнения и/или влаги световых волн от излучателя 75 определенной длины волны. Несколько излучателей 75 с разными длинами волн работают поочередно, повышая надежность определения наличия загрязнения и/или влаги. Если анализатор 77 получил подтверждение наличия загрязнения он подает сигнал на запуск через контроллер 71 блока удаления загрязнений 6.
Так, по упомянутым сигналам, поступающим через контроллер 71 от приемника оптической пары 72, приемника 76 или анализатора 77 запускаются средства механической очистки, омывания и/или иные в зависимости от режима работы блока удаления загрязнений 6, заданного оператором или выбираемого автоматически. Например, в одном из режимов сначала по сигналу с контроллера 71 активируют средства омывания совместно со средствами механической очистки или без них для удаления загрязнения, затем при дальнейшем поступлении в блок 6 сигнала активируют только средства механической очистки и/или обдува без средств омывания. Все режимы будут понятны для специалиста в данной области техники и установлены в зависимости от конфигурации устройства и условий использования.
При использовании в блоке 7 на внутренней стороне оптически прозрачной части 2 датчика запотевания или же влажности (на фиг. не показан) в случае его срабатывания посредством контроллера 71 выдают сигнал, например, на включение средств обдува без запуска средств омывания в целях экономии ресурсов. В случае, если в течение заданного периода времени датчик запотевания продолжает выдавать те же данные о загрязнении, и уже запущенные средства обдува не принесли результат, запускают средства для омывания.
При использовании других элементов в блоке определения чистоты 7 прозрачной части 2 корпуса 1 их работа будет очевидна для специалиста в данной области техники, а выше описаны наиболее вероятные и предпочтительные варианты осуществления блока 7.
Предполагается, что в блоке 7 могут быть скомбинированы пара 72 и датчик запотевания, либо одна из двух схем с излучателями 75 и приемником 76 или видеокамерой 51 в качестве приемника и датчик запотевания. В этих случаях оптическая пара 72 и излучатели 75 отвечают за внешнюю поверхность прозрачной части 2, а датчик запотевания - за внутреннюю. При этом приоритет на работу отдается последнему, а при его срабатывании - первые отключаются. После отработки блоком удаления загрязнений 6 сигнала с датчика запотеваний и отсутствии дальнейших от него сигналов, либо в течении заданного промежутка времени, например, 60 сек., в работу включают излучатели.
Таким образом, применение блока определения чистоты 7 прозрачной части 2 корпуса 1 позволяет сократить время на срабатывание средств удаления загрязнений блока 6 за счет автоматизации процесса, при котором обнаружение загрязнений происходит практически мгновенно, после чего сразу же запускаются средства блока 6 без необходимости участия оператора или применения сложного алгоритма по определению степени ухудшения качества изображений с видеокамер 51. Указанное в конечном итоге способствует повышению эффективности и стабильности работы мобильного устройства для надзора за дорожным движением в любых погодных условиях.
Мобильное устройство для надзора за дорожным движением было реализовано в различных исполнениях и подвергнуто испытаниям, по результатам которых выявлено, что устройство соответствует требуемым параметрам и стандартам и позволяет достичь заявленного технического результата.