Система мониторинга автомобильных дорог на базе распределенного акустического сенсора

Заказчик:

АО «СМАРТС»

Руководитель проекта со стороны заказчика

Константин Голец

Директор Самарского проектного офиса

Поставщик

ООО «Хоулмонт Самара» (Haulmont)

Год завершения проекта

2021

Сроки выполнения проекта

Июль, 2021 - Ноябрь, 2021

Масштаб проекта

20000 человеко-часов

Цели

снизить аварийность на дорогах, уменьшить количество ДТП,
реализовать механизмы своевременного реагирования на события дорожного движения и проблемы в работе линейно-кабельных сооружений транспортной многоканальной коммуникации,
предупредить аварии, связанные с механическим повреждением волоконно-оптических линий,
обеспечить механизмы визуального моделирования ситуации на контролируемых участках в режиме реального времени,
анализировать трафик транспортных средств на определенных участках дорог для подготовки рекомендаций по оптимизации дорожного движения,
повысить качество управленческих решений в области организации дорожного движения за счет оперативного предоставления данных, их полноты, достоверности и удобства отображения информации.

Уникальность проекта

Впервые в мире для обеспечения контроля дорожной обстановкой внедрена система мониторинга автомобильных дорог на базе распределенного акустического сенсора на участке автомобильной дороги М-5 протяженностью около 240 км, которая может стать неотъемлемой частью интеллектуальной транспортной системы.

Акустический мониторинг — уникальное решение, выполненное на отечественном оборудовании, которое позволяет в режиме реального времени контролировать дорожную обстановку рубежами протяженностью до 100 км без подключения к энергетической инфраструктуре и с высокой точностью геопозиционирования событий на карте в любое время суток и в условиях ограниченной видимости.

Использованное ПО

Платформа для быстрой разработки корпоративного программного обеспечения CUBA (Jmix)
Геоинформационная система: GeoServer
Подсистема сбора данных: Hadoop, Hive, PostgreSQL, Kafka, Zookeeper
Подсистема бизнес-анализа: ClickHouse, Grafana
Модуль мониторинга: Grafana, Prometheus, AlertManager
Оборудование распределенного акустического сенсора
Комплексы фото и видео фиксации

Сложность реализации

Основная сложность реализации системы состояла в организации обработки, многоуровневом хранении и отображении большого количества событий от источников данных. В сутки система обрабатывает порядка 100 миллионов событий (с перспективой увеличения). Каждое событие обогащается дополнительными данными системы, генерируются вторичные события, оповещения, события сохраняются в архив, в систему визуализации для оперативной работы, и в OLAP для статистической обработки.

Кроме того, при внедрении решения требовалось обучить нейросеть распознаванию конкретного автомобиля и траектории его движения в общем массиве данных с высокой точностью. Для обучения используются данные более чем за год, учитывается влияние на сигнал погодных условий, времени года и различных помех.

Описание проекта

Внедрением «Системы мониторинга автомобильных дорог на базе акустического сенсора» занимается АО «СМАРТС» при поддержке Российского Фонда Развития Информационных технологий (РФРИТ). В качестве технологического партнера в части внедрения программного обеспечения выступает компания Haulmont.

Детектирование событий происходит в онлайн режиме за счет измерения фазы отраженного сигнала которое происходит в оборудовании распределенного акустического сенсора. Волоконно-оптическая линия (проложенная в обочине автомобильных дорог) является физическим датчиком, который транслирует отраженный сигнал, модулированный вибрациями участников дорожного движения, передаваемыми на полотно автомобильной дороги. Отечественное ПО позволяет идентифицировать события по характерным акустическим следам, визуализировать на картах дорожную обстановку в режиме реального времени, предоставлять различные отчеты и оповещать операторов о важных событиях.

Для обучения системы используются нейросети и количество детектируемых событий будет постоянно увеличиваться. Для обогащения данных, поступающих от акустических сенсоров используются данные о событиях проезда автомобилей с комплексов фото и видео фиксации.

Система внедрена на участке автомобильной дороги федерального значения М-5 Самара-Тольятти-Сызрань (Самарская область), распознает события и визуализирует на картах дорожную обстановку в режиме реального времени, предоставляет различные отчеты и оповещает операторов о важных событиях.

Функции и возможности системы:

получение и хранение данных из различных источников (распределенные акустические сенсоры, комплексы фото и видео фиксации);
обработка вышеуказанных данных в режиме реального времени. Распознавание определенного спектра событий: движение техники, выход на автодорогу пешеходов, проведение дорожных работ, проникновение в колодцы кабельной канализации, затор, съезд транспортных средств на обочину и т.д. При помощи математических алгоритмов и нейронных сетей система способна, в том числе, выделять в общем потоке событий конкретный автомобиль и траекторию его движения;
формирование отчетов в различных форматах (PDF, CSV, XLSX, DOCX, JSON, XML) по запросам пользователей и других подсистем. Настроены различные виды отчетов и график их формирования;
поддержка работы с картами и HD-картами местности. Визуализация ситуации на дороге: на картах отображаются все классифицированные транспортные средства, технические средства организации дорожного движения, а также другие объекты и события. У каждого объекта и события есть наименование, координаты, визуальный индикатор и тому подобное. В системе обеспечена возможность отображения большого количества объектов. Операторы системы могут переходить к просмотру детальной информации по представленным на карте объектам. Весь перечень объектов можно фильтровать по различным критериям или выполнить по нему полнотекстовый поиск. Для пользователей доступна навигация: переключение между разными слоями карт, изменение масштаба, фокусировка на выбранных объектах или событиях. Карта местности и список объектов и событий автоматически обновляются в режиме реального времени;
уведомление о событиях (например, об обрыве кабеля или вскрытии колодца) в формате telegram и e-mail, настройка их параметров;
хранение исторических событий;
разграничение ролей пользователей;
настройки и администрирование.

География проекта

Проект реализуется в Самарской области.