Q-Pilot (system śledzenia ruchomych obiektów kolejowych)
Przeznaczenie i opis systemu
QGUAR - PILOT to system śledzenia ruchomych obiektów kolejowych.
System został zaprojektowany i zrealizowany przy ścisłej współpracy klienta, firmy LHS (Linia Hutnicza Szerokotorowa) oraz Quantum software.
Głównym celem jaki przyświecał realizowanemu projektowi było uzyskanie przez LHS pełnej zdolności monitorowania ruchomych obiektów, ciągłej komunikacji z nimi oraz późniejszych zaawansowanych analiz logistycznych
Modele konfiguracyjne systemu
System może być wykorzystywany przez użytkownika w dwóch różnych modelach:- Model INDYWIDUALNY
- Model ABONAMENTOWY
W modelu „Indywidualnym” użytkownik jest posiadaczem pełnej infrastruktury potrzebnej do działania systemu. Dotyczy to zarówno oprogramowania Qguar-Pilot, sprzętu komputerowego jak i infrastruktury teletechnicznej wymaganych do pracy systemu.
W takim przypadku klient musi posiadać odpowiedni do jego wymagań:
- sprzęt komputerowy (serwer bazy danych, serwer komunikacyjny), oprogramowanie serwerów (system operacyjny, system bazy danych Oracle wraz z odpowiednią liczbą licencji, oprogramowanie serwera aplikacji Qguar-Pilot oraz serwera komunikacyjnego)
- Infrastrukturę teleinformatyczną do komunikacji z obiektami (APN do operatora sieci GSM, karty SIM z odpowiednim abonamentem do transmisji GPRS)
Na klienta spada również obowiązek zapewnienia ciągłej i wydajnej pracy systemu poprzez wykonywanie stałego nadzoru całej instalacji oraz organizacja archiwizacji i odtwarzania danych.
W modelu „Abonamentowym” całość infrastruktury jest zorganizowana i udostępniana na zasadzie „dzierżawy” przez firmę Quantum Software S.A. Klient zobowiązany jest tylko do zakupu licencji na oprogramowanie dla użytkowników systemu oraz oprogramowanie komunikacyjne urządzeń na obiektach. Za użytkowanie systemu pobierane są opłaty miesięczne w postaci abonamentu.
Pełną odpowiedzialność za udostępnienie i utrzymanie całej infrastruktury przejmuje na siebie firma Quantum.
Elementy funkcjonalne systemu QGUAR-PILOT
Na poniższym rysunku przedstawiona została struktura całego systemu.
System składa się z następujących elementów funkcjonalnych:
• Terminal komunikacyjny KOLIBER, którego funkcja (oprócz zadań ściśle związanych z przepisami kolejowymi) polega na zapewnieniu przepływu informacji z urządzeń pomiarowych oraz od obsługi obiektu do serwera komunikacyjnego. W tym celu wykorzystuje on transmisję GPRS w sieci GSM.
• Urządzenia pomiarowe rejestrujące zużycie i stan paliwa (energii elektrycznej), tachograf, czujniki stanów – ich zadaniem jest pomiar wymagań wielkości i przekazanie w odpowiednim formacie do terminala komunikacyjnego celem danego i automatycznego przesłania ich do systemu informatycznego.
• Serwer komunikacyjny, którego funkcja polega na odbieraniu/wysyłaniu informacji z/do urządzeń na obiektach (terminali KOLIBER). Jest on odpowiedzialny za transmisję danych pomiędzy urządzeniami na obiektach monitorowanych a bazą danych ( w obu kierunkach). Zapewnia on mechanizmy komunikacji i ochrony przesyłanych danych oraz identyfikacji urządzeń nadawczo/odbiorczych.
• Serwer bazy danych systemu, odpowiada za składowanie i przetwarzania w bazie danych wszelkich informacji o obiektach monitorowanych zarówno przesłanych do jak i odebranych z obiektów oraz danych wprowadzonych przez operatorów systemu oraz poprzez interfejsy zewnętrzne do innych programów.
• Aplikacja prezentacji mapy (wielomonitorowa). Zapewnia ona wizualizację położenia i stanu obiektów nadzorowanych. Jej główną cechą jest możliwość wyświetlania mapy lub schematu nadzorowanego obszaru rozłożonego na wiele monitorów. Dzięki takiej technice prezentacji można pokazać duży obszar z odpowiednio wysoką szczegółowością, dostosowaną oczywiście do potrzeb użytkownika. Podstawowym zastosowaniem takiego sposobu prezentacji są dyspozytornie. Wszystkie osoby pracujące w pomieszczeniu dyspozytorni mogą mieć szybki wgląd na sytuację w całym nadzorowanym obszarze.
Liczba monitorów, składających się na prezentację nadzorowanego obszaru zależna jest wyłącznie od technicznych możliwości komputera obsługującego tę aplikację. W aktualnej wersji rozwiązanie zostało sprawdzone na 16 monitorach (4 karty graficzne zamontowane w jednym komputerze, każda obsługująca do 4 monitorów).
W aplikacji tej istnieje możliwość zastosowania różnych modeli prezentacji obszaru nadzorowanego. Może to być mapa drogowa, mapa szlaku kolejowego lub też uproszczony schemat szlaku. Rodzaj wykorzystywanej prezentacji jest uzależniony od wymagań użytkownika. Istnieje możliwość przygotowania schematycznego modelu szlaku z zaznaczonymi jedynie tymi elementami, które są istotne w procesie nadzoru nad ruchem na szlaku.
Zastosowanie konkretnego systemu mapowego jest uzależnione od decyzji użytkownika. Wymaga to tylko konsultacji z producentem mapy w sprawie sprawdzenia jej możliwości technicznych.
• Aplikacja operacyjna systemu udostępniająca użytkownikowi informacje o stanie monitorowanych obiektów. Zapewnia interfejs programowy pozwalający na:
o komunikację z obiektami
o wprowadzanie i pielęgnację danych systemu
o prezentację położenia, stanu i ruchu obiektów przy pomocy mapy elektronicznej.
o tworzenie raportów
o konfigurację i zarządzanie systemem
• Internetowa aplikacja dyspozytora (Qguar-WebPilot) systemu udostępniająca użytkownikowi informacje o stanie monitorowanych obiektów działająca jako serwis WWW. Użytkowanie tej aplikacji nie wymaga od klienta instalacji oprogramowania na stacji roboczej. Jedynym wymaganiem jest posiadanie komputera z przeglądarką internetową MS Internet Explorer i dostępem do Internetu.
Zapewnia interfejs programowy pozwalający na:
o komunikację z obiektami
o wprowadzanie i pielęgnację danych systemu
o prezentację położenia, stanu i ruchu obiektów.
o tworzenie raportów
• Oprogramowanie urządzeń na obiektach nadzorowanych. Jest to oprogramowanie zainstalowane w modułach nadawczo-odbiorczych GSM/GPRS/GPS oraz w manipulatorze terminala komunikacyjnego KOLIBER. Odpowiada ono za:
o Przesyłanie danych do/z z serwera komunikacyjnego
o Interfejs użytkownika radiotelefonu do wprowadzania/odczytu danych
o Sterowanie działaniem modułu z poziomu aplikacji dyspozytora
o Wykonywanie odpowiednich procedur zgodnie z parametrami działania systemu Qguar-Pilot lub na żądanie dyspozytora systemu
o Interfejs do urządzeń pomiarowych na obiekcie
Funkcjonalność systemu śledzenia ruchomych obiektów kolejowych Qquar - Pilot
Lokalizacja
System informatyczny na podstawie informacji z terminala komunikacyjnego obiektu udostępnia w czasie rzeczywistym następujące funkcje lokalizacyjne:
- Pozycję geograficzną obiektu (położenie)
- Stanu obiektu ( prędkość, kierunek ruchu)
- Wizualizacja pozycji obiektu na mapie w czasie rzeczywistym
- Wizualizacja pozycji i stanu obiektów na symbolicznym schemacie odcinka/stacji/przystanku linii kolejowej
- Wizualizacja trasy obiektów na mapie w zadanym okresie czasowym
Istnieje kilka niezależnych możliwości wizualizacji pozycji obiektów na mapie:
- Wizualizacja na mapie na jednym monitorze (mapa w okienku aplikacji)
- Wizualizacja na mapie na zestawie od 1 do 16 monitorów
- Wizualizacja na schemacie odcinków/stacji kolejowych na jednym monitorze
- Wizualizacja na schemacie odcinków/stacji kolejowych na zestawie od 1 do 16 monitorów
Monitoring
Zadaniem modułu monitoringu jest rejestrowanie danych przesyłanych z obiektów do systemu. Dane te generowane są przez urządzenia pomiarowe zainstalowane na obiekcie (np. przepływomierze, sondy, tachometr, liczniki energii, różnego rodzaju czujniki) jak również wprowadzane przez obsługę obiektu za pomocą terminala komunikacyjnego KOLIBER. Jednocześnie dane te mogą być prezentowane w systemie w postaci tabel, wykresów lub informacji na mapie/schemacie linii kolejowej.
Rejestracja danych, w zależności od konfiguracji systemu oraz dostępności odpowiednich czujników na obiekcie może zawierać:
- Pozycję geograficzną obiektów w czasie (GPS)
- Stany obiektów monitorowanych w czasie
- Prędkość z GPS, kierunek ruchu z GPS, czas bieżący z GPS
- Stany czujników pomiarowych.
W zależności od wyposażenia pojazdu, rejestracja obejmuje wskazania wszystkich czujników i elementów pomiarowych podłączonych do terminala KOLIBER. Przykładowe parametry pomiarowe:- poziom paliwa
- prędkość z tachografu
- praca silnika spalinowego
- moc oddawana prądnicy głównej
- działanie przekaźników (różnego typu)
- sprawność i działanie urządzeń bezpieczeństwa ruchu
- ciśnienia w przewodach układu hamulcowego
- i inne.
- Stany obiektów raportowane przez obsługę za pośrednictwem terminala KOLIBER (np. praca manewrowa, postój na semaforze, awaria, tankowanie itp.)
Typy stanów obiektu są definiowane przez użytkowników systemu. Możliwość ich sygnalizacji z terminala KOLIBER jest programowalna zdalnie z aplikacji zarządzającej siecią terminali na pojazdach.
- Rejestr użycia sygnału RADIOSTOP terminala KOLIBER
- Rejestr wejścia/wyjścia obsługi na obiekt.
Każdy z pracowników obsługi wyposażony w identyfikator elektroniczny w postaci pastylki DALLAS może wykonać operację rejestracji wejścia/wyjścia na obiekt przy użyciu terminala KOLIBER. System informatyczny otrzymuje od terminala informację zawierającą identyfikator osoby, datę i czas wejścia/wyjścia oraz kod obiektu. W dalszej części system może te dane przetwarzać przekazując je do innego systemu (np. rozliczającego czas pracy obsługi) lub też sam wykonać odpowiednie rozliczenia. - Rejestr stanu terminala komunikacyjnego KOLIBER (załączony/wyłączony)
Standardowo monitorowane jest załączenie i wyłączenie terminala. Możliwe jest zdefiniowanie przez użytkownika rejestracji dodatkowych parametrów terminala (zmiana kanału, wybór funkcji terminala takich jak ZEW, itp.) - Rejestr dodatkowych informacji przekazywanych przez obsługę obiektu za pośrednictwem terminala KOLIBER (numer pociągu, dane z dokumentu R7 itp.).
System umożliwia zdefiniowanie dowolnych zestawów danych do wprowadzenia z terminala KOLIBER. Po zdefiniowaniu użytkownik może z aplikacji zarządzającej zaprogramować zdalnie terminale na obiektach.
Komunikacja z obiektami monitorowanymi
Dzięki zastosowaniu na obiektach terminala komunikacyjnego KOLIBER łączność z obsługą obiektów może być realizowana na kilka sposobów. Oprócz łączności na kanałach pociągowych w paśmie VHF (standardowe wymaganie na kolei) dostępna jest łączność za pomocą sieci GSM. Treści rozmów prowadzonych na kanałach pociągowych oraz w sieci GSM rejestrowane są w module „czarnej skrzynki” radiotelefonu pociągowego „Koliber”.
- Wysyłanie komunikatów tekstowych do urządzeń radiowych na obiektach.
- Odbieranie komunikatów tekstowych z urządzeń radiowych na obiektach.
* Poziom tekstowych plików archiwalnych na serwerze komunikacyjnym.
Przechowywane tu są wszelkie informacje wysyłane i odbierane przez serwer komunikacyjny do/z urządzeń. Pliki te mogą być w łatwy sposób archiwizowane i traktowane jako logi komunikacji.
* Poziom bazy danych. Wszelkie informacje odbierane z urządzeń oraz wysyłane przez system informatyczny są zapisywane w bazie danych. Dopiero po rejestracji w bazie danych następuje dalsze ich przetwarzanie. Sposób interpretacji tych informacji jest uzależniony od ich typu oraz konfiguracji systemu.
W wyniku przetworzenia informacji podstawowych (pozycja GPS, komunikat z urządzenia pomiarowego, komunikat od obsługi itp.) za pomocą często bardzo skomplikowanych algorytmów rozliczeniowych powstają zapisy wyższego poziomu reprezentujące informacje kluczowe dla użytkowników systemu informatycznego (trasa obiektu, wykresy zmian parametrów mierzonych, historia stanu obiektu itp.)
Raportowanie
Raportowanie ma za zadanie zestawienie danych syntetycznych. Realizowane ono jest w postaci:
• Listy danych w aplikacji
• Raportu do wydrukowania
• Raportu graficznego, statycznego lub dynamicznego, pokazującego dane w czasie rzeczywistym.
Raporty są elementem specyficznym dla instalacji. Treść, rodzaje i formę raportów ustala się z użytkownikiem na etapie przygotowania wdrożenia systemu. Zawartość raportów zależna jest od rodzaju informacji jakie przesyłane są do systemu z urządzeń na obiektach, od obsługi obiektów oraz wprowadzonych przez operatorów systemu.
Przykładowe raporty:
• Raport przebiegu obiektów w rozbiciu na odcinki czasowe (dzień, miesiąc, tydzień, zadany okres czasowy itp.).
• Raport przebiegu obiektów w rozbiciu na rodzaj linii kolejowej.
• Raport z rozliczenie czasu pracy obsługi na obiektach
• Raport o operacjach wykonywanych przez użytkowników systemu
• Inne raporty wykonane na podstawie dostępnych danych
Widok przykładowych raportów:
Interfejs wymiany danych z innymi systemami
Istnieje możliwość importu/eksportu danych z/do innego systemu informatycznego. Sposób importu/eksportu uzależniony jest od rodzaju systemu informatycznego, z którym wymiana danych będzie następowała. Szczegóły takiej współpracy uzgadniane są indywidualnie w każdym przypadku.
Wymiana danych z systemami obcymi może być realizowana w dwóch trybach:
• On-Line – dane wymieniane są na bieżąco
• Off-Line – dane wymieniane są w określonych odstępach czasowych lub na żądanie użytkownika systemu.
Dane sterujące działaniem systemu
Poniżej przedstawiono listę przykładowych danych, których definicja wpływa na sposób działania systemu:
• Lista monitorowanych obiektów
• Charakterystyka monitorowanych obiektów
• Lista osób obsługujących obiekty
• Lista punktów charakterystycznych linii kolejowych (stacje, przystanki, przejazdy kolejowe itp.)
• Grup obiektów monitorowanych
• Wzorce komunikatów stanu
• Wzorce komunikatów tekstowych
• Tryby sygnalizacji pozycji geograficznej monitorowanych obiektów
• Rodzaje informacji dostarczanych przez obiekty (np. pomiary z czujników)
Część z wymienionych powyżej danych może być również tworzone i pielęgnowane w systemie zewnętrznym i importowane do systemu monitoringu za pomocą mechanizmów interfejsu wymiany danych.
W zależności od rodzaju informacji dostarczanych przez obiekty definiowane są algorytmy, których zadaniem jest ich dalsze przetworzenie.
Zarządzanie
System informatyczny udostępnia mechanizmy do sterowania dostępnością do jego danych. Administrator systemu decyduje o sposobie i zakresie dostępu do informacji dla użytkowników systemu.
Podstawowe zadania administratora systemu informatycznego:
- Definiowanie użytkowników systemu
- Definiowanie uprawnień dla użytkowników systemu
- Prawa w zakresie dostępu do systemu
- Prawa w zakresie dostępu do funkcji systemu
- Prawa w zakresie edycji/wprowadzania/przeglądania danych w systemie
- Prawa w zakresie dostępu do grup informacji w systemie (np. grupy obiektów)
- Konfiguracja parametrów działania systemu
Podgląd na mapę
Mapa NavigoX PPWK
Schematyczne przedstawienie szlaku kolejowego
« powrót