חטיבת ביניים אשלים - כביש חכם ומערכות רשת
עתודה מדעית טכנולוגית" -מקיף ט' אשלים ראשל"צ" " מקיף ט' " ראשון לציון, ח' " עתודה מדעית טכנולוגית " אנו תלמידי כיתה ח' " עתודה מדעית טכנולוגית" מבית הספר " מקיף ט ראשל"צ' ". פיתחנו מיזם חברתי שהוא גם טכנולוגי. כנוער במדינת ישראל ,חשוב לנו להרגיש בטוחים ומוגנים בדרכים על מנת לחזור הביתה לשלום ולקוות שבעתיד הכבישים יהיו מקום בטוח יותר . מיזם זה יתרום לצמצום תאונות הדרכים ,עומס, חיסכון באנרגיה וזמן ,הקטנת זיהום האוויר ויציל את חייהם של אזרחים רבים. תאונות דרכים הן סכנות הידועות בקרב הציבור הרחב .בנוסף על כך, אנו מודעים לבעיות זיהום אוויר ,בזבוז אנרגיה ,פקקי תנועה ,נהיגה בשכרות ,חוסר ריכוז ועייפות הנהג ,רעש סביבתי ואי נוחות .תאונות דרכים גורמות למוות ,שיתוק ,ופגיעות חמורות אחרות. בעקבות התחרות חשבנו על מיזם הנקרא כביש חכם ,הכולל רכב אוטונומי המקושר תוך ניהול ממוחשב בזמן אמת. *הפתרון דורש התחשבות בכל גורמי הבעיה. *הפתרון צריך לתת מענה הולם ויעילות מקסימלית. *הפתרון צריך להיות נגיש בכל רכב ולכל נהג. *הפתרון צריך להיות קל ופשוט להפעלה. *הפתרון צריך להיות מדויק ככל האפשר. *הפתרון צריך להיות אמין ומאובטח ככל האפשר. מערכת אSMARTRAIN : המערכת היא מערכת ממוחשבת הפועלת דרך שרתי הרשת ובוחרת מסלול לפי יעילות מרבית ומתחשבת בגורמי מזג האוויר ,עומס ,בזבוז אנרגיה וזמן הגעה. התנועה מתבצעת ב"רכבת" -כלומר ,הרכבים נעים זה אחר זה במרחק מתאים כפי שיפורט בהמשך.כל הרכבים מקושרים ביניהם דרך הרשת ויודעים מה המצב של שכניהם על הכביש. הרשת מתעדכנת בזמן אמת :במהירות הרכבים , במרחק בין הרכבים ובמצב הכביש והתנועה ודואגת לקבוע את המהירות בהתאם (במידת כשל של מערכת ב כפי שיפורט). מערכת :ROBOTRAIN ישנו מנגנון נוסף שפועל לשמירת מרחק מתאים והוא מערכת עצמאית (הרבים הם אוטונומיים כלומר רובוטיים) הקיימת בכל רכב המבוסס על חיישנים ובקר שמנתחים את מצב התנועה בין רכב ובין שכניו ובהתאם קובעים את המרחק ואם יש צורך לבלום. מערכת זו מספקת נתונים למערכת א בזמן אמת ומחליטה אם יש צורך בבלימת חרום ובקביעת מהירות תנועת הרכב .כאשר המרחק בין הרכבים גדול היא מאיצה את הרכב וכאשר המרחק בין הרכבים קטן היא מאיטה את הרכב. מערכת א' SMARTRAIN .1מערכת א' מתחשבת בתנאי הדרך ובכך בוחרת את המסלול הנוח והמהיר ביותר( .ניווט וניתוב) .2המערכת חוסכת באנרגיה ובזמן נסיעה ומתעדכנת ישירות בזמן אמת. מערכת ב : ROBOTRAIN .1המערכת מגיבה מהר יותר – מידע מחיישנים מגיע מהר יותר מאשר מידע ברשת והבקר מגיב מהר מאשר גורם אנושי.. .2המערכת עובדת גם כשאין רשת. .3כאשר מערכת א נפרצת/קורסת ,מערכת ב ממשיכה לפעול( .נפילה של הרשת) • מערכת א' רשת: (inputמקורות מידע) מצלמות דרך ,חישני תנועה בדרך ,שירות מטאורולוגי , מידע ממשתמשים(רכבים אוטונומיים ,הולכי רגל .אופניים) צילומי לווין(תוספת מכיוון שתקשורת לוויינית היא איטית) Output משתמשים-ניהול תנועה/נהיגת רכב אוטונומי,ניתוב יעיל ואופטומלי (למשל ניתוב מחדש בזמן רכב תקוע) כוחות הביטחון וחילוץ(משטרה,מד"א).... שליחת התראות לנוסעים ולהולכי הרגל המחוברים למערכת דרך הסמארטפון. • מערכת ב (בקר הרכב): Input *מידע מחישני מרחק (חישן עצם) (ניתן להוסיף לבטיחות חישן טמפ' (מנוע חם) חישן מגע-גוף שנחת/התפרץ לעדר הרכבים. *מידע מרושת לגבי רכבים שכנים *התראות רשת/חישנים *היצמדות למסלול שהוכתב על ידי מערכת א' *מידע על מסלול הנסיעה Output הפעלת התראות לנוסעים ולרכבים שכנים(איחוד,צפירה). שינוי מהירות והיגוי בכיוון התנועה. בלימה בשעת צורך התקשרות למוקדי חרום בשעת הצורך ויידוע מערכת א ברשת . • מערכת א': רשת(שרתים ,תוכנת ניהול ,תדרים מתאימים (המערכת היא אלחוטית) חיבור לרשויות ,מצלמות דרך ,ניהול רמזור ותמרורים אלקטרונים) הורדת אפליקציה למשתמשים. עמדות שידור וקליטה המכסים את אזורי התנועה. (תקשורת לוויינית בנוסף-לא מחייב) מערכת ב: *מקלט משדר על כל רכב(כולל טלפונית למוקדי חרום) *GPS *מחשב(בקר) *מערכת מכנית רובוטית לשליטה בהיגוי,מהירות,בלימה ,תאורה ,איתות ועוד... *חיישנים-מרחק ,מגע ,עצם (טמפרטורה'-בנוסף) • למערכת אפשרות לבדוק תקינות חיישנים,במצב חוסר תקינות ,השבתת הרכב או התערבות הנהג או שליטה על ידי הרשת בלבד-לא רצוי. (מצלמות בנוסף). אפשרות במצב של בקר לא תקין – ניתן לחבר את הסמארטפון כאשר אפליקציית המערכת תנהל אותו באופן זמני עד לתיקון הבקר בהקדם האפשרי. • • חשוב מאוד :יש צורך בכל נסיעה לבצע בדיקת תקינות מערכת וכיול חיישנים הגדרת מהירות מרבית ומרחק ביטחון בהתאם למהירות יוגדר על ידי המערכת בכל נסיעה בהתאם לתנאי הסביבה • • ייחודי רק ל roboteam ברכב מותקן אלקטרומגנט המנצל את החשמל שנוצר בזמן נהיגה על ידי האלטרנאטור בכל רכב ישנם 2אלקטרומגנטים :הקדמי עם קוטב לצפון האחורי עם הקוטב לדרום ,כך כל רכב מושך את חברו ומייעל את צריכת הדלק. בנוסף ,בזמן בימת חירום ,המחשב ברכב הופך את כיוון הזרם ומגביר את עוצמת הזרם למקסימלית וכך הקיטוב הופך לכוח דחייה ויקטין את סיכויי ההתנגשות. רווח כפול: נהיגה תקינה –חיסכון באנרגיה-בבלימת חירום -הקטנת סיכויי ההתנגשות רכב אוטונומי - רובוטי הרמזור החכם -עוזר לנתב את התנועה ולהקטין עומס. למערכת משדר\ – IPמידע בזמן אמת לרשויות זיהוי מצב מסוכן חיישן עצם –למקרה בו מתפרץ אדם או כל עצם אחר לכביש ,הרמזור מתחלף תוך התחשבות במצב התנועה. מקלט\משדר רשת –מקושר למשתמשים\נהגים\הולכי רגל באזור. תוכנת המערכת ניתנת להורדה ולהתקנה בסמארטפון עבור נהגים ,הולכי רגל ורוכבי אופניים ויכולים לקבל מידע והתראות . מצלמת דרך – זיהוי עצמים בתנועה או צילום אירועים חריגים ותאונות. כמו כן ,הרמזור יכול לדעת שהולכי הרגל מתקרבים או מתכוונים לחצות (מנוהל ברשת). הפלאפון ניתן לחיבור למערכת הרכב-במידה ומחשב הרכב מקולקל , הפלאפון יכול לשמש כמחשב באופן זמני לשליטה ברכב מידע(: )dataרשויות ,מזג אוויר ,עומס תנועה(...מצלמות רשת )IP דיווח לרשויות מערכת smartrain בחירת מסלול(השתלבות ברכבת) בקשות ניתוב משתמשים(יעד משתמש) בחירת מסלול למשתמשים כניסה פתאומית של בע"ח ,אדם, עץ .תקלות ועוד רכב בתנועה ליעד ניהול שוטף של רמזורים על פי עומס ועוד רימזור תימרור (Aplicarכביש חכם)... מערכת Aplicar מצלמת רשת ip- זיהוי הולכי רגל/אופניים המחוברים לאפליקאר שינוי רמזור על פי חיישנים /קליטת משתמשים חיבור רשת חיישני מרחק חיישני עצם *זיהוי הולכי רגל/אופניים על ידי חיישנים/מצלמות/אפליקציית אפליקאר שמותקנת אצל הולכי רגל /אופניים. *חסכון בזמן ואנרגיה –כל עוד אין זיהוי הולכי רגל או תנועה בכיוון שמתנגש עם מסלול תנועה –אין שינוי רמזור. *בטרם הגעת הולך רגל המחובר דרך סמארטפון לאפליקאר המערכת מתכוננת לשינוי רמזור – יתרון זמן המתנה קצר להולכי רגל ופחות ניסיונות להתפרץ לכביש. אלגוריתם בדוק ברשת מצב תאורה /מזג אוויר/תאורה וקבע מהירות מרבית מותרת START פנה נתיב ,הזמן חילוץ ,דווח לרשויות הביטחון (משטרה מד"א), עדכן מערכת ברשת על תקלה , שלח התראה לנהגים קרובים האם רכב .חיישנים תקין? כן לא סע ובדוק האם מרחק גדול/קטן ממרחק בטיחות שהוגדר בתנאי שהמהירות קטנה ממהירות מרבית שהוגדרה גדול קטן כן האט בדוק חיישני מגע זעזוע האם זוהתה פגיעה? לא כן כן בלום האם יש בע"ח\אדם\גוף חוסם תנועה (עץ למשל) בטווח פגיעה? הגבר מהירות (לא יותר מהמקסימלית באזור זה) לא כן האם התקבל מידע על הולכי רגל/אופניים במסלול זה ? או האם רמזור עומד להתחלף? חישוב מהירות \מרחק • • דרך א GPS :מציין המצאות הרכב בשתי נקודות זמן V=S/t :כאשר tהוא הזמן בין שתי הנקודות. Sהוא המרחק בין הנקודות. • • • דרך ב :חיבור למד מהירות הרכב וחישוב מרחק רצוי יתבצע בבקר על ידי: מהירות (Xזמן תגובה +זמן בלימה (מוגדר לכל רכב ותלוי במזג האוויר ובמצב רכב))= מרחק עצירה מרחק העצירה יוכפל ב )15%( 1.15תוספת ביטחון (ניתן לשנות בין קיץ וחורף) • דרך ג :קריאת חיישני מרחק (חישוב הזמן בין שידור וקליטה לפי מהירות הקול) • כדאי להצליב בין 3השיטות לקבל דיוק מרבי ואמינות בדיקה. אבטחת מידע ורשת אחת החולשות של המערכת היא ניסיונות פריצה של גורמים עוינים או נפילת הרשת (תקלה) לכן חשוב שהנהיגה היא אוטונומית ואינה תלויה ברשת אלא רק מסתייעת בה .גם לתקשורת בין הנהגים יש גיבוי במשדרי קליטה ושידור קרובים למצב של נפילת או פריצת הרשת. במצבים אלו תשמר בטיחות הנוסעים ההולכים והרוכבים ולא תושבת התנועה עד לחזרת הרשת. סיכום למדנו רבות בתהליך הפיתוח של המערכת אודות בטיחות בדרכים ,תכנון מערכת ,עבודת צוות ,מושגים בטכנולוגיה ובמחשוב. התוודענו לחשיבות הנושא ולחשיבותה של הטכנולוגיה ככלי שעשוי רבות לסייע בהצלת חיים ושיפור איכות חיינו. אנו מקווים שהרעיון שלנו ישפיע וייושם בעתיד.
© Copyright 2024