Реферат интернет вещей в современном интеллектуальном транспорте

Обновлено: 05.07.2024

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
КР.410000.23.05.03. ПЗ
Наиболее эффективный способ решения этой проблемы – онлайн- мониторинг текущего состояния машиниста. Он позволит быстро среагировать на аварийные ситуации и экстренно их предотвратить. Еще один вариант использования технологии – контроль нахождения персонала в разрешенных/запрещенных зонах.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
КР.410000.23.05.03. ПЗ
Одним из решающих факторов создания цифровой железной дороги является формирование высокопроизводительной и надѐжной телекоммуникационной среды. В части организации сетей связи и систем передачи данных основные направления развития будут включать:
· широкое применение цифровых стандартов железнодорожной оптоволоконной и радиосвязи, обеспечивающих высокий уровень криптозащиты каналов передачи ответственных управляющих команд на подвижной состав и объекты инфраструктуры;
· развитие оптической транспортной телекоммуникационной платформы на базе технологий волнового спектрального уплотнения
(DWDM/CWDM) с планомерным увеличением пропускной способности;
· построение пакетных мультисервисных сетей на основе технологии
IP/MPLS; развитие оптических сетей доступа на базе технологии GPON;
· развитие сети оперативно-технологической связи с применением полигонных решений IP ОТС мультисервисных решений и принципов георезервирования;
· развитие применения цифровых систем технологической радиосвязи на базе специализированных технологий GSM-R и LTE-R, технологий конвенциальной и профессиональной радиосвязи стандартов DMR и TETRA;
· развитие систем мониторинга и диагностики объектов связи на базе перспективных технологий, централизация управления оборудованием технологической сети связи.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
КР.410000.23.05.03. ПЗ
3.Прикладное применение концепции «Интернет вещей на
железнодорожном транспорте
В качестве примера может служить применение IoT технологий для скоростных поездов. На поезд устанавливается базовая станция, которая собирает всю необходимую информацию с датчиков, установленных на поездах. Например, информацию об открытых дверях, смещении осей, работе кондиционеров и др. Полученная информация передается через базовые станции непосредственно в центр управления движением. Ответная реакция наступает практически мгновенно. Системы датчиков контролируют состояние железнодорожного полотна, колесных пар, стрелок и т. д. Все это значительно повышает безопасность перевозок. Подобные системы могут работать на мостах и в тоннелях, где обычные виды связи недоступны. Также с помощью систем распознавания номеров, например железнодорожных вагонов или автомобильных, интегрированных с оборудованием весового контроля, системой контроля управления доступом (СКУД) и ERP предприятия можно решить проблему с автоматической регистрацией грузов и обеспечить достоверность учетных.

Тренд интернета вещей сейчас набирает всё большую популярность. Чаще всего понятие интернета вещей неразрывно связано с чем-то умным: умные дома, умный транспорт, умные предприятия… Но когда смотришь на эту интеллектуальность внимательнее, то часто разочаровываешься: удаленное управление лампочкой в доме — это в лучшем случае автоматизация, но никак не умный дом. Кажется, что и интернет получается не таким уж и умным… А что же такое умный интернет вещей?

Вообще, историю интернета можно разделить на 4-5 этапов, сейчас мы находимся в эпоху Интернета вещей (Internet of things, IoT). Кратко его можно описать так: увеличение количества устройств, взаимодействующих не только с пользователями, но и друг с другом. Т.е. каждая кофеварка имеет доступ в сеть — но вот для чего ей этот доступ нужен, только предстоит решить.

Появление интернета вещей — это довольно ожидаемый шаг, ведь лень — двигатель прогресса. Зачем подходить к телевизору для переключения каналов, если можно придумать дистанционный пульт управления, зачем нажимать кнопочку на кофеварке, если можно сделать это в смартфоне или настроить правило, чтобы кофе наливался сам… Удобно ли это? Что произойдет, если человека нет дома или свет в настроенное время ему не нужен?

Что в моем понимании означает умный интернет вещей? Это интернет вещей, который позволит изменить парадигму достижения результата: хочется задавать цели, а не способы их достижения.

Умный интернет вещей – постоянная поддержка человека предметами, которые его окружают.
Умный интернет вещей – это прозрачность процессов, это ориентация на результат.
Умный интернет вещей – это говорить не как надо делать, а что должно получиться.

Как этого достичь технически?

Во-первых, мультиагентные технологии — они уже везде и всюду, и интернет вещей без них невозможен. Каждому участнику из реального мира (т.е. каждому человеку и каждому устройству) ставится в соответствие программный агент — объект с некоторой степенью интеллектуальности, представляющий его интересы в мире виртуальном. Виртуальный мир можно назвать в некоторой степени улучшенной копией нашей жизни: там есть те же участники, которые чаще всего следуют заранее установленным и известным правилам, предоставляя достоверные ответы на заданные вопросы, честные и открытые — альтруисты, в общем. При этом взаимосвязь реального и виртуального миров двунаправленная: решения из виртуального мира отдаются в реальность для исполнения, а все события реального мира (очень часто непредвиденные) отражаются на мире виртуальном.

Как живут и работают агенты

Жизненный цикл агентов довольно прост. Сначала они воспринимают информацию из внешнего мира. Потом ее нужно обработать, т.е. запланировать некие действия. Ну а действия уже нужно выполнить – отдав соответствующие команды в реальный мир.

Получается, что в нашем “умном” доме агент человека постоянно общается с агентами кофеварки, лампочек и прочих холодильников — отдавая им команды и обмениваясь информацией. Что-то похожее мы видим в оффлайне: допустим, человек хочет запустить стирку. Он загружает вещи в стиральную машинку, хочет засыпать порошок и понимает, что его не хватит для стирки. После чего идет в магазин, покупает порошок и вновь пытается запустить стирку. Хорошо еще, если кондиционер для белья у него есть и в магазин больше идти не надо.

Смоделируем эту ситуацию с точки зрения агентов, при этом помним, что каждый агент у нас знает всю информацию о своей физической сущности.

Тогда агент стирального порошка попросит закупиться им еще до того, как запасы будут исчерпаны. Как он попросит? Скорее всего, он попадет в очередь к агенту покупок и куплен будет именно тогда, когда у человека будет физическая возможность его принести — или даже будет заказана доставка, без участия человека. Удобно ли это? Да. Сложно ли это? Тоже да. Возможно ли это? И снова да.

Все это кажется чересчур уж далеким будущем. Но вспомним о такой чудесной вещи, как онтологии. Это относительно универсальный и машиночитаемый способ представления знаний, причем знания там могут быть описаны самые разные. В онтологии мы можем описать важные для нас концепции, описать логические правила — а наши интеллектуальные агенты использовать эти знания для достижения и взаимодействия целей.

Можно ли разработать одну универсальную онтологию, которая будет содержать все нужные для умного интернета вещей знания? Наверное, да. Но каким должен быть объем этой онтологии, страшно даже представить. Гораздо более простым кажется возможность поддержки онтологий предметных областей — и, при необходимости, матчинга между ними.

Получается, что пользователь может создать онтологию дома, онтологию рабочего пространства — и данные, описанные в них, должны иметь соответствие. При таком подходе получается, что у нас может быть и “умный” офис, и “умный” дом.

Онтология для логики работы

Агент кондиционера и сам может нуждаться в информации. Например, неплохо было бы учитывать текущую температуру за окном и прогноз на день-два: тогда можно не охлаждать дом в жару перед сильным похолоданием. Как можно получить необходимые данные? Надо узнать из онтологии, кто может их предоставить.

Умный интернет вещей – это только умный дом?

Все примеры выше – про интернет вещей в быту, про умные дома. Но это не единственная область применения столь мощных технологий. Предприятия уже сейчас проявляют большую заинтересованность к интернету вещей. Так, Airbus в своем отчете о предприятиях будущего видит IoT одной из важных технологий.

Другой пример – это агент станка, который сам стать проактивным и искать себе работу. Этому агенту надо понять, какие заказы он может выполнять – для этого ему нужна информация о заказах и технологических процессах их выполнения. Если такая информация у него уже есть, то агент станка может из онтологии определить, кто принимает решение о планировании этих заказов – и пытаться переманить их к себе. Как правило, решение может принимать либо сам заказ, либо менеджер этого заказа – человек.

Стоит отметить, что в описанном интеллектуальном интернете вещей человек является полноправным участником всех процессов – он постоянно видит актуальную информацию, может считать цену произведенной продукции по-настоящему честно. При этом конечное слово в принятии решений может оставаться за ним – но ему будет предоставлена качественная поддержка для этого принятия, а решение будет полностью прозрачным и гибким.

Сетецентрический принцип

Разумеется, все наши сферы жизни (в которых, я уверен, будет интернет вещей), будут тесно пересекаться. Крайне важно, чтобы пересечение таких сфер было жизнеспособным и полезным пользователю. Ведь если в этих наших интернетах каждая область будет использовать свои собственные стандарты взаимодействия, то ни к чему хорошему это не приведет.

В 80-х годах прошлого века маршал Советского Союза Н.В. Огарков сформулировал сетецентрический подход относительно ведения боевых действия (а в США эти идеи получили развитие благодаря вице-адмиралу ВМС Артуру Себровски и профессору Джону Гартска). Согласно этому подходу все ресурсы, которые способны выполнить задачу, должны входить в одну информационную сеть и уметь обмениваться информацией для выполнения этой задачи. Ничего не напоминает? Интернет вещей — это крайне логичное применение сетецентрического подхода, ведь он использует современные информационные технологии для интеграции распределенных элементов в глобальную систему, способную к адаптации под изменяющиеся условия внешнего мира.

Краткие выводы

Интернету вещей — быть, в этом уже никто не сомневается. Быть ли умному интернету вещей — это большой вопрос, но хотелось бы, чтобы он был. Повлиять на эту ситуацию могут компании, участвующие в разработке ПО и железа для интернета вещей. Каким я вижу это влияние? Хочется, чтобы были единые и внятные стандарты, которые будут применимы везде и всюду. Хочется, чтобы было единое и внятное понимание, каким должен быть интернет вещей. Хочется, чтобы этот умный интернет вещей появился как можно скорее.

Использование интернета вещей (IoT) в транспорте может позволить властям реализовать высокоэффективную и удобную транспортную систему, потенциально обращая вспять существующую тенденцию к увеличению предпочтения частных транспортных средств.

За некоторыми исключениями, системы общественного транспорта во всех странах мира не так эффективны, как они должны и могли бы быть. Многие системы общественного транспорта даже не способны обеспечить базовую услугу перевозки людей от А до В вовремя, не говоря уже о предоставлении им удобного, комфортного опыта езды. Поэтому неудивительно, что, несмотря на растущее число людей, пользующихся общественным транспортом, очень немногие удовлетворены услугами, которые они получают. Это связано с тем, что большинство существующих систем общественного транспорта, даже в развитых странах, не очень эффективны в эксплуатации или удобны в использовании. Они испытывают проблемы, такие как частые задержки из-за технического обслуживания и других непредвиденных обстоятельств и неоптимального выделения транспортных средств на различные маршруты, что приводит к переполненным автобусам в одних местах и пустым поездам в других.

Это неправильное управление общественным транспортом приводит и к другим последствиям, влияющим не только на жизнь пассажиров, но и на жизнь других пассажиров. Например, плохое планирование автобусных маршрутов может привести к блокировкам и узким местам на дорогах, что может затруднить жизнь тем, кто использует частные транспортные средства. Это может привести к переполнению автобусных остановок, если достаточное количество автобусов не назначено на маршруты с высоким трафиком. Предотвращение этих и других проблем общественного транспорта требует от правительств использования разумной, единой системы, которая может обеспечить координацию и эффективность функционирования транзитной системы. Такая система может помочь операторам сэкономить затраты и максимизировать эффективность, предоставляя пассажирам беспрепятственный опыт путешествий. И использование IoT в транспорте может помочь в формировании такой системы. Читайте дальше, чтобы узнать, как это сделать.

Преимущества использования IoT в транспорте

Устройства IoT могут быть установлены не только на общественном транспорте, таких как автобусы и поезда, но и могут быть включены в инфраструктуру города. Датчики на дорогах, уличных фонарях, железнодорожных платформах, автобусных остановках, железнодорожных путях и других частях маршрутов движения могут позволить транспортным регуляторам иметь постоянную видимость в системе общественного транспорта. Это, в сочетании с данными, собранными с устройств, используемых пассажирами, может позволить транспортным органам предлагать своим гражданам расширенные услуги, не теряя при этом оперативности.

Обеспечение Эффективной Взаимодействия

Поскольку существующие транспортные системы крайне непредсказуемы и подвержены задержкам, пассажиры вынуждены планировать свои поездки с учетом этих задержек. Это означает, что они покидают свои дома или рабочие места намного раньше времени и часто ждут на вокзале или автобусной остановке, тратя свое драгоценное время. Большой причиной этого является отсутствие информации в режиме реального времени, относящейся к текущему состоянию автобусов и поездов. Хотя они знают стандартные расписания поездов и автобусов, пассажиры точно не знают, придерживаются ли эти автобусы этих графиков в любой момент времени. Эта проблема может быть решена с помощью IoT-включен отслеживания автобусов и поездов, чтобы дать информацию о состоянии в режиме реального времени для пассажиров. Эта информация может быть передана пассажирам через специальные мобильные приложения в их смартфонах. Кроме того, пассажиры могут также знать, заполнены ли автобусы и поезда или пусты. Они также могут знать количество людей, ожидающих на автобусной остановке или железнодорожной станции. Таким образом, они могут знать, когда они могут найти наиболее удобное время, чтобы начать их коммутировать.

Таким образом, пассажиры могут знать точное ETA для своих автобусов и поездов и покинуть свои дома как раз вовремя, чтобы получить следующий пустой автобус или поезд. Им не нужно будет тратить свое время только на ожидание следующего пустого вагона.

Техническое обслуживание транспортных средств и оборудования

Одной из основных причин неудовлетворенности пассажиров большинством систем общественного транспорта, особенно в развивающихся и слаборазвитых странах, является частая поломка транспортных средств или инфраструктуры. Это приводит к временной остановке обслуживания и оставляет пассажиров застрявшими в середине их поездок. Это вызывает большое разочарование для пассажиров, а также вызывает нарушение всей транспортной сети, задерживая поездки большего количества людей. Это оказало кумулятивное воздействие на общее функционирование города или региона, зависящего от транспортной системы. Чтобы предотвратить это, власти должны внедрить современные методы обслуживания, такие как профилактическое и прогнозирующее обслуживание.

Использование систем IoT для постоянного мониторинга различных параметров работоспособности транспортных средств и инфраструктуры может помочь заранее выявить потенциальные проблемы. Эти параметры могут включать температуру двигателя, давление в шинах, уровень топлива и заряда батареи, нагрузку на железнодорожные пути и другие аналогичные факторы, которые указывают на работоспособность системы. Датчики IoT могут постоянно контролировать эти параметры для обнаружения любых аномалий и уведомлять соответствующий персонал о начале работ по техническому обслуживанию. Это приведет к высокому времени безотказной работы служб, минимальным сбоям и большей безопасности для пассажиров.

Оптимизация Транспортных Маршрутов

Используя датчики IoT на автобусных остановках и железнодорожных платформах, транспортные власти могут иметь четкую оценку шагов в этих местах. Они могут знать, сколько людей нужно забрать с какой остановки или станции. Они могут использовать эту информацию для распределения соответствующего количества транспортных средств по различным маршрутам. Они также могут использовать информацию о дорожном движении, собранную с помощью датчиков, установленных вдоль дорог, на сигналах и на уличных фонарях, чтобы планировать самые быстрые маршруты. Самый короткий маршрут между двумя точками может быть постоянно передан водителям автобусов, которые могут использовать эту информацию, чтобы как можно быстрее доставить своих пассажиров к месту назначения.

Даже железнодорожные маршруты могут быть запланированы на основе шагов на каждой станции. Станции с тяжелым шагом могут эффективно обслуживаться путем отправки поездов на более высокой частоте, чем другие станции. Датчики на рельсах сопротивления могут использоваться для точной координации движения на железнодорожной сети для обеспечения максимальной скорости без ущерба для безопасности. Это позволит регулирующим органам эффективно использовать свои транспортные средства, а также инфраструктуру.

Информация, полученная с помощью этой системы, в долгосрочной перспективе может быть использована для планирования новых транзитных маршрутов и запуска новых автобусных и железнодорожных перевозок. Эта информация может быть полезна в городском планировании и управлении, а также может помочь в принятии решений, связанных с инфраструктурой.

Минимизация трафика и загрязнения окружающей среды

Неявным и долгосрочным преимуществом наличия высокоэффективной и удобной для пригородных перевозок транспортной системы с использованием IoT является все большее предпочтение общественного транспорта над частными транспортными средствами. Поскольку общественный транспорт становится надежным благодаря IoT, люди предпочитают использовать его больше не только по экономическим причинам, но и для общего удобства. Это позволит сократить количество частных автомобилей на дорогах и в процессе сделать общественный транспорт еще быстрее и безопаснее. Город, который в основном зависит от общественного транспорта, также значительно сокращает свой углеродный след, что приводит к преимуществам на экологическом фронте. Таким образом, внедрение IoT в транспорт может привести к развитию действительно умных и устойчивых городов.

IoT (Internet of Things, интернет вещей) — сеть различных устройств, объединённых между собой и способных к взаимодействию. IoT стал неотъемлемой частью современной жизни. Огромное количество девайсов, которые мы используем каждый день, обладают способностью к коммуникации без участия человека.

Особенно пронизана IoT-технологиями транспортная сфера. От сенсорных датчиков до мобильных приложений.

IoT в транспорте: зачем это надо

Умные решения для транспорта — приоритетное направление для автомобильных концернов: IoT позволяет в режиме реального времени получать огромный массив данных о том, как разные транспортные средства функционируют и используются по всему миру. Также c помощью IoT производители могут оперативно выявить серийные недостатки и проанализировать поведение водителей за рулём.

Дорожная инфраструктура включает в себя множество составляющих — собственно транспорт, системы безопасности, электронные табло, камеры наблюдения и так далее. Технологии, которые связывают все эти элементы воедино — сенсоры и датчики (например, GPS), а также беспроводные сети передачи данных: Wi-Fi, Bluetooth, 3G, 4G, NB-IoT.

Самые наглядное их использование — навигаторы, карты загруженности дорожного движения, табло с расписанием общественного транспорта, обновляющиеся в режиме реального времени. Мобильные приложения, позволяющие отследить эти данные, отлично знакомы каждому жителю мегаполиса. Более редкие примеры новшеств — управление температурой и уровнем давления в шинах автомобиля, а также расчёт времени до следующего техобслуживания.

С помощью приложений можно также получать рекомендации по уходу за автомобилем. К тому же, существуют сервисы, позволяющие удалённо контролировать автоматические системы: например, оптимизировать расход топлива, настроить сигнализацию или установить предел скорости автомобиля. Всё это снижает вероятность поломок и несчастных случаев.

Саморегулируемый общественный транспорт

Организация транспортной сети в мегаполисах была бы попросту невозможна без IoT. Данные, которые собирают датчики турникетов, позволяют не только оценить загруженность, но и спрогнозировать почасовой пассажиропоток.

Поезда в метро также передают информацию на единый сервер, что позволяет улучшить путевые параметры — например, таким образом можно в режиме реального времени скорректировать расписание поездов, снизить интервалы ожидания, а также проинформировать пассажиров об альтернативных маршрутах. И всё это возможно с минимальным участием человека — в Лондоне сеть датчиков, передающих информацию в облачный центр, самостоятельно осуществляет мониторинг всей подземной транспортной системы, включая эскалаторы, лифты и подвижной состав. При первых признаках неисправности в системе автоматически срабатывает оповещение, которое указывает на необходимость профилактического ремонта или принятия экстренных мер.

Читайте также: