Многофункциональное устройство для подключения к АСУДД дорожного контроллера автоматизированной системы дорожного управления

Заявляемое техническое решение относится к области управления движением транспорта, а именно как аппаратная платформа, обеспечивающая возможность запуска программных ядер дорожного контроллера - модулей ПО, обеспечивающих логику формирования цикла светофорного регулирования, абстрагированную от конкретного оборудования.
Многофункциональное устройство МФУ представляет собой специализированный вычислитель с функциями сетевого маршрутизатора. Предназначен для управления дорожными контроллерами, имеющими интерфейс управления «Сигнал» или другие интерфейсы управления, работающие через стандартные последовательные порты, такие как RS232 или RS485. МФУ является мастер-контроллером по отношению к управляемому несущему дорожному контроллеру светофоров. Для реализации алгоритмов управления к МФУ могут подключаться датчики транспортных средств через разнообразные интерфейсы, кнопки вызова пешехода. Для работы в составе системы АСУДД МФУ может подключаться как к проводным, так и беспроводным сетям передачи данных.
Известно техническое решение по патенту №142346, G08G 1/01, КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПАРАМЕТРОВ ПОДВИЖНЫХ И НЕПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ.
Контроллер содержит системный узел приема и обработки спутниковых сигналов и соединенные с ним узел интерфейса и модем приемо-передачи данных, при этом контроллер содержит герметичный корпус с размещенными в нем указанными системным узлом приема и обработки спутниковых сигналов, узлом интерфейса и модемом приемо-передачи данных, а также содержит антенны GPS/ГЛОНАСС и GSM, узел интерфейса выполнен с возможностью взаимодействия с разнородными датчиками, указанный системный узел приема и обработки спутниковых сигналов содержит GSM-модем и GPS/ГЛОНАСС-приемник, на указанном корпусе размещены разъемы для подключения антенн GPS/ГЛОНАСС и GSM, соответственно, к GPS/ГЛОНАСС-приемнику и GSM-модему, а также кабельный гермоввод для подключения контроллера к источнику питания и датчикам.
Однако устройство не обеспечивает работу с дорожными контроллерами и не реализует логику формирования цикла светофорного регулирования, не взаимодействует с системами управления дорожным движением.
Известно решение по патенту №170884, H04L 12/28, Адаптер линков ввода/вывода (IWB).
Адаптер содержит блок физического уровня интерфейса канала ввода/вывода В-ЛИНК, контроллер интерфейса канала ввода/вывода В-ЛИНК, блок физического уровня интерфейса канала ввода/вывода ИО-линк, блок уровня данных интерфейса ИО-ЛИНК, блок управления сбросами и синхросигналами, блок преобразования протоколов, причем блок 6 преобразования протоколов содержит блок преобразования пакетов интерфейса В-ЛИНК в пакеты интерфейса ИО-ЛИНК, блок преобразования пакетов интерфейса ИО-ЛИНК в пакеты интерфейса В-ЛИНК, блок управления потоком интерфейса ИО-ЛИНК, блок управления потоком интерфейса В-ЛИНК.
Достоинством является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения связи между собой устройств с разными интерфейсами ввода/вывода
Известно техническое решение Адаптер системный ШКГЯ.426415.015 2010-2020. ДК УК4, предназначенное для обеспечения работы контроллеров, имеющих открытый интерфейс управления (в частности - УК-4, АСС УД СИГНАЛ), в составе систем, использующих прикладной протокол СПЕКТР версии 1.11 и выше, выпускаемый с 2010 года ООО "Рипас СПБ", содержащий процессорный модуль, несущий ведомый дорожный контроллер, блок формирования сигналов от кнопок вызова пешехода через интерфейс гальванической развязки, подключенный к процессорному модулю изолированный последовательный интерфейс через цепи гальванической развязки, линии которого выведены на клеммный соединитель.
Достоинством устройства является возможность подключение программных модулей.
Подключение устройства обеспечивает физический стык в соответствии со спецификацией АСС УД по уровню сигналов, однако не предусматривает передачу на большие расстояния по линиям связи ввиду отсутствия соответствующей защиты и гальванической развязки цепей. Поэтому адаптер должен устанавливаться непосредственно внутри несущего ДК.
Техническим результатом является формирование цикла регулирования с заданными временными параметрами, библиотеки суточных сигнальных планов, недельных планов, обеспечение скоординированной работы светофорного поста, взаимодействие с детекторами транспорта и адаптивное управление, и обеспечение доступа и маршрутизации всех периферийных устройствам светофорного поста, имеющим IP интерфейс, взаимодействие с центром по IP каналом или путем LTE соединения через сеть оператора сотовой связи, обеспечение заданных шифрованных туннелей, стандартные средства диагностики и удаленного управления сетевым оборудованием, синхронизации часов с мировым временем.
Поставленная цель достигается следующим образом.
Многофункциональное устройство для подключения к АСУДД дорожного контроллера автоматизированной системы дорожного управления содержит
процессорный модуль, несущий ведомый дорожный контроллер, блок формирования сигналов от кнопок вызова пешехода через интерфейс гальванической развязки, подключенный к процессорному модулю изолированный последовательный интерфейс через цепи гальванической развязки, линии которого выведены на клеммный соединитель, при этом программное ядро дорожного контроллера размещено в процессорном модуле на кристалле, содержащем микропроцессор, ОЗУ и ПЗУ,
введена дополнительная постоянная память в формате MicroSD, подключенная к процессорному модулю,
введена микросхема сетевого концентратора для организации четырех каналов Ethernet, подключенная к процессорному модулю,
физический уровень выполнен сборкой из четырех разъемов Ehternet,
введен радиомодем сотовой связи, совмещающий функцию приемника сигналов глобальной навигационной системы, подключенный к процессорному модулю,
радиомодем сотовой связи снабжен слотами для СИМ-карт и разъемами типа SMA для подключения внешних антенн сотовой связи,
введен модуль обеспечения физического уровня радиоинтерфейса WiFi с разъемами для основной и вспомогательной антенн,
модуль обеспечения физического уровня радиоинтерфейса подключен к процессорному модулю,
введен интерфейс подключения внешних USB-устройств, присоединенный к процессорному модулю,
несущий ведомый дорожный контроллер подключен к процессорному модулю и контактам внешнего клеммного соединителя,
к процессорному модулю подключены последовательные интерфейсы, линии которых выведены на клеммные соединители;
введена линия цифрового ввода-вывода, выведенная на клеммный соединитель и подключенная к процессорному модулю.
На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства, где:
1 - процессорный модуль,
2 - дополнительная постоянная память,
3 - сетевой концентратор,
4 - физический уровень,
5 - радиомодем сотовой связи,
6 - слот для SIM карты,
7 - слот для SIM карты,
8 - разъем типа SMA для подключения внешней антенны сотовой связи,
9 - разъем типа SMA для подключения внешней антенны глобальной навигационной системы GNSS,
10 - модуль обеспечения физического уровня радиоинтерфейса,
11 - разъем основной антенны типа SMA для подключения внешних антенн локальной радиосвязи,
12 - разъем вспомогательной антенны типа SMA для подключения внешних антенн локальной радиосвязи,
13 - блок формирования сигналов от кнопок вызова пешехода,
14 - интерфейс гальванической развязки,
15 - клеммный соединитель,
16 - интерфейс подключения внешних USB-устройств,
17 - несущий ведомый дорожный контроллер,
18 - контакты внешнего клеммного соединителя,
19 - изолированный последовательный интерфейс RS485,
20 - цепи гальванической развязки,
21 - последовательный интерфейс RS232,
22 - линия цифрового ввода-вывода,
23 - последовательный интерфейс RS485,
24 - последовательный интерфейс RS485,
25 - клеммный соединитель,
26 - клеммный соединитель.
Сущность устройства заключается в следующем.
Программное ядро дорожного контроллера размещено в процессорном модуле 1 на кристалле, содержащем микропроцессор, ОЗУ и ПЗУ. Дополнительная постоянная память 2 в формате MicroSD подключена к процессорному модулю 1. К процессорному модулю 1 подключена микросхема сетевого концентратора 3 для организации четырех каналов Ethernet. Физический уровень 4 представлен сборкой из четырех разъемов Ehternet RJ45. К процессорному модулю 1 подключен радиомодем сотовой связи LTE-4G 5, совмещающий в себе функции приемника сигналов глобальной навигационной системы GNSS, с двумя слотами для СИМ-карт 6 и 7 и двумя разъемами типа SMA для подключения внешних антенн 8 сотовой связи LTE-4G и 9 GNSS. К процессорному модулю 1 подключен модуль 10 обеспечения физического уровня радиоинтерфейса WiFi IEEE 802.11 и разъемы основной антенны 11 и вспомогательной 12. К процессорному модулю 1 присоединен блок формирования сигналов от кнопок вызова пешехода 13 через интерфейс гальванической развязки 14 на клеммный соединитель 15 и интерфейс подключения внешних USB-устройств 16. Физический уровень интерфейса взаимодействия с несущим ведомым дорожным контроллером 17 подключен к процессорному модулю 1 и контактам внешнего клеммного соединителя 18. К процессорному модулю 1 подключены: изолированный последовательный интерфейс RS485 19 через цепи гальванической развязки 20, линии которого выведены на клеммный соединитель 18; последовательный интерфейс RS232 21, линии которого выведены на клеммный соединитель 26; последовательный интерфейс RS485 24, линии которого выведены на клеммный соединитель 25; последовательный интерфейс RS485 23, линии которого выведены на клеммный соединитель 18; линии цифрового ввода-вывода 22, выведенные на клеммный соединитель 25.
Заявляемое устройство выполнено на базе сетевого маршрутизатора с открытой ОС на базе Linux;
Устройство предназначено:
- для управления дорожными контроллерами, имеющими интерфейс управления «Сигнал», и имеет электрические схемы сопряжения с физическим уровнем данного протокола;
- для управления дорожными контроллерами, имеющими иные интерфейсы управления на базе физических интерфейсов RS-232, RS-485 и Ethernet;
- для подключения управляемых контроллеров к системам АСУДД с использованием сетевого соединения через Ethernet и 4G-LTE модем сотовой связи;
- для использования в качестве коммуникационного устройства общего назначения (маршрутизатора);
- для считывания состояний кнопок вызова пешехода и имеет физический уровень реализации интерфейса кнопок с гальванической развязкой для обеспечения безопасности от поражения электрическим током;
- для взаимодействия с табло отсчета обратного времени через физический интерфейс RS-485 и радиоканал сети WiFi;
- для взаимодействия с разнообразными детекторами транспорта, имеющими интерфейсы Ethernet, WiFi 1;
1
- для взаимодействия с системами RFID;
1
- для взаимодействия со счетчиками учета электроэнергии;
- для взаимодействия с устройствами V2X'.
Заявляемое техническое решение не представляет трудностей для современного уровня производства. Устройство разработано и промышленно освоено на ООО «РИПАС СПБ», Санкт-Петербург, РФ.