UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTIFACULTATEA DE TRANSPORTURI

SPECIALIZAREA INGINERIE ELECTRONIC A SI TELECOMUNICATII N TRANSPORTURILUCRARE DE LICENTA

SISTEME DE MANAGEMENT AL PARC ARILOR AUTO.ACHIZITIA DE DATE

COORDONATOR STIINTIFICSl.Drd.Ing.Ec. FLORIN NEMTANUABSOLVENTADRIAN VAN ASIL A

BUCURESTI2009

CUPRINS

IntroducereCapitolul 1. Sisteme Inteligente de Transport

Sectiunea 1: Definire si ncadrare n literatura de specialitateSectiunea 2: Sisteme Inteligente de TransportSectiunea 3: Aplicatii ale Sistemelor Inteligente de Transport n mediul urbanSectiunea 3.1: Sisteme inteligente de transport pentru informarea calatorilorSectiunea 3.2: Info-KioskSectiunea 3.3: Sistem de management integrat al traficului de tramvaieSectiunea 3.4: AIRS - Sistem de nregistrare a incidentelor autoSectiunea 3.5: Sistemul Inteligent de Management al ParcarilorSectiunea 3.6: Aplicatii ITS pentru autovehiculeSectiunea 4: Arhitectura ITSSectiunea 4.1: Tipuri de arhitecturi ITSSectiunea 4.2: Arhitecturi ITS la nivel national

Capitolul 2. Senzori si traductoareSectiunea 1: Definire si ncadrare n literatura de specialitate

1

Sectiunea 2: Caracteristici generale ale senzorilor si traductoarelorSectiunea 3: Clasificarea traductoarelor

Capitolul 3. ComunicatiiSectiunea 1: Definire si ncadrare n literatura de specialitateSectiunea 2: Comunicatii prin BluetoothSectiunea 3: Comunicatii prin DSLSectiunea 4: Frame Relay

Capitolul 4. Sisteme de achizitie de dateSectiunea 1: Definire si ncadrare n literatura de specialitateSectiunea 2: Soft-ul de achizitie

Capitolul 5. Realizarea unui sistem pentru achizitia dedate pentru Sisteme Inteligente de Management al Parcarilor AutoSectiunea 1: Descriere generalaSectiunea 2: Simularea schemei electrice n programul MultisimSectiunea 3: Schema bloc a montajuluiSectiunea 4: Placa de achizitie de dateSectiunea 5: Software-ul de achizitie de dateSectiunea 6: Calculul economicSectiunea 7: Calculul de fiabilitate

Bibliografie

Anexe

2

Introducere

Complexitatea din ce n ce mai mare a functiilor ndeplinite de o cladire, combinnd spatii com-erciale, birouri si spatii rezidentiale n cadrul aceleiasi constructii, a dus si la cresterea dificultatilorde gestionare si supraveghere a parcarilor. Conducerea acestora necesita un efort uman ridicat.

Sistemele de control si supraveghere centralizata, pot fi integrate ntr-un sistem unic de-numit Sistem de Management al Parcarilor (Parking Management System), ce reduce efor-tul necesar pentru conducere si duce la cresterea gradului de exploatare a parcarilor.

Lucrarea de fata si propune sa realizeze o descriere a procedurii de achiz-itie de date n ceea ce priveste sistemul de management al parcarilor auto.

A fost necesar, n primul rnd, sa se analizeze problematica, conceptului de sisteme inteligentede transport (ITS). Am urmarit sa raspund n Capitolul 1 unor ntrebari fundamentale n ntelegereaacestui cocept. Ce se ntelege prin notiunea de transport? Care sunt principalele tipuri de retele detransport? Cum poate fi definit un sistem inteligent de transport si care sunt aplicatiile concrete, pal-pabile ale acestuia? Ce tip de arhitectura poate avea un asemenea sistem? Discutia este organizatan patru parti importante. Pentru a analiza termenul n discutie, am n vedere o definire a conceptu-lui de transport si o clasificare, folosita frecvent n literatura de specialitate, a retelelor de transportexistente. Acestea fiind prezentate, urmatorul pas al lucrarii se refera la utilizarea unei cvasi-definitiia sistemelor inteligente de transport, deoarece o definitie univoca nu exista, specialistii oferind mul-tiple acceptiuni ale acestui concept. n sprijinul acestei definitii, se ofera, spre a fi analizate si ex-plicate, mai multe tipuri de sisteme inteligente de transport, aplicabile n managementul traficului, alincidentelor, n operarea vehiculelor comerciale sau n informarea despre trafic. Utilitatea si aplicabil-itatea sistemelor inteligente de transport n mediul urban reiese din sectiunea a treia, n care acesteasunt prezentate pe categorii pentru informarea calatorilor, pentru managementul parcarilor, pentru au-tovehicule sau tramvaie si pentru nregistrarea incidentelor auto. Ultima sectiune a acestui capitol facereferire la arhitectura unui sistem inteligent, aceasta fiind necesara datorita complexitatii unui astfel desistem. Arhitectura ITS poate fi abordata din perspectiva logica, fizica, functionala, organizationala saude referinta. Concret, arhitectura ITS defineste diferite puncte de vedere emise asupra unui sistem.

Capitolul al doilea, structurat n trei sectiuni, are rolul de a evidentia importanta senzorilor sia traductoarelor n ceea ce priveste realizarea unui astfel de sistem, ce se bazeaza pe masurarea unorsemnale de naturi diferite. Este necesar ca n scopul masurarii marimilor fizice, ce intervin ntr-unproces tehnologic, acestea sa fie convertite n marimi de alta natura fizica, ce pot fi introduse cu usur-inta ntr-un circuit de automatizare. Aici si aduc contributia senzorii si traductoarele, senzorii findcei care detecteaza semnalul, iar traductoarele, cele care convertesc marimea fizica de obicei ne-

3

electrica ntr-o alta marime fizica de obicei electrica dependenta de prima. Sectiunea a douaaduce n prim plan informatiile despre caracteristicile principale ale senzorilor si traductoarelor. Pen-tru a se putea ntelege mai bine tipologia traductoarelor si implicit a senzorilor, n sectiunea a treiaa lucrarii este prezentat si explicat, pe scurt, modul de functionare al ctorva tipuri de traductoare.

Cel de-al treilea capitol, structurat n patru sectiuni, si propune sa ofere o perspectiva de ansam-blu asupra tehnologiilor de comunicatii. Astfel, prima sectiune realizeaza o clasificare a modalitatilorde comunicatii, din punctul de vedere al tehnologiilor utilizate, n comunicatii optice, fara fir si prinfire, constituind astfel punctul de plecare al celorlalte trei sectiuni. Sectiunea a doua prezinta o modal-itate de comunicatii fara fir, si anume, bluetooth-ul, aceasta definind, n mod explicit si reprezentativpentru categoria sa, transportul wireless al informatiei, nefiind astfel necesara utilizarea cablurilor se-riale. n sectiunea a treia, sunt oferite informatii despre modalitati de comunicatii prin fire, mai con-cret despre tehnologia DSL (Digital Subscriber Line), ce reprezinta o tehnologie de transmisie pe ca-bluri de cupru, care aduce informatia n banda larga la statiile de lucru cu ajutorul sistemului telefonic.Ultima sectiune constituie o completare a celei precedente, deoarece vizeaza tot descrierea unui modde comunicatii bazat pe fire, si anume Frame Relay, care a fost conceputa pentru a fi robusta da-torita existentei circuitelor analoagice, mult prea susceptibile la interferente si generatoare de erori.

Cel de-al patrulea capitol este structurat n doua mari parti, facnd referire la sisteme de achizitiede date. n prima sectiune, este oferita o scurta descriere a sistemului de achizitie de date si o prezentare aunor structuri de sisteme de achizitie de date cu un sigur canal, cu n canale, de date sincrone sau de daterapide, fiecare dintre acestea avnd propria structura si specific de functionare. Cea de-a doua sectiunedescrie soft-ul de achzitie de date, ce reprezinta interfata logica ntre hardware si utilizator. Acestacontine drivere specifice elementelor hard, incluse n sistemul de achizitie, si programe de aplicatie.

n ultimul capitol al acestei lucrarii sunt prezentate metoda si modul de functionare alunui sistem de achizitie de date, realizat n vederea furnizarii de informatii pentru un Sistemde Management al Parcarilor. De-a lungul celor 7 sectiuni ale acestui capitol, sunt prezen-tate att modul n care poate fi implementat si conceput un Sistem Inteligent pentru Man-agement al Parcarilor Auto, ct si pasii prin care se realizeaza achizitia de date.

Astfel, sectiunea 1 prezinta o descriere generala a Sistemului Inteligent pentru Managemental Parcarilor Auto si variantele care pot fi utilizate pentru implementarea unui asemenea sistem. nsectiunea 2 este descrisa simularea schemei electrice n programul Multisim, acest program oferindposibilitatea urmaririi functionarii acestuia prin simularea proceselor de lucru. Ce-a de-a treia secti-une are rolul de a furniza informatii despre schema bloc a montajului si, implicit, despre elementelecomponente ale acesteia: senzorii de prezenta, blocul de multiplexare a intrarilor, blocul numarator,decodorul binar zecimal si afisarea. Placa de achizitie de date, deoarece este o componenta elec-tronica distincta si foarte importanta, este prezentata n sectiunea a patra. Sunt oferite att informatiigenerale despre aceasta, ct si informatii despre caracteristicile ei esentiale. Deoarece crearea aces-tui Sistem de Management al Parcarilor Auto necesita si existenta unui software de achizitie de date,

4

s-a considerat ca software-ul cel mai indicat este LabVIEW. Acesta este prezentat, pe scurt, n secti-unea a cincea. Sectiunea a sasea vizeaza prezentarea calcului economic al realizarii acestui Sistemde Management al Parcarilor Auto. Ultima sectiune, sectiunea a saptea, detaliaza calculul de fiabil-itate si problemele care pot aparea n cazul defectarii anumitor componente ale acestui sistem.

Capitolul 1Sisteme Inteligente de Transport (ITS)

Sectiunea 1: Definire si ncadrare n literatura de specialitateConform Dictionarului Explicativ al limbii romne, transporturile sunt def-

inite ca ramura a economiei nationale cuprinznd totalitatea mijloacelor ru-tiere, aeriene si navale care asigura circulatia bunurilor si a persoanelor.

Termenul "transport" este derivat din cuvintele limbii latine "trans" ( ce nseamna"de la / pna la/ peste") si "portare" (care se traduce prin "a duce / a deplasa").

Obiectul principal al activitatii de transport l constituie deplasarea n spatiu a calatorilor si mar-furilor. nsa nu toate deplasarile n spatiu constituie obiectul activitatii de transport supuse contractuluide transport. De exemplu, transportul informational, transportul de lichide si gaze prin conducte si alteactivitati asemanatoare, nu se ncadreaza n aceasta categorie. Aceste activitati se realizeaza prin insta-latii proprii si nu necesita operatiunile specifice pe care le presupune activitatea de transport, precumpreluarea de catre transportator a marfurilor, obligatia de paza si preluarea lor la destinatie. De aceea, seconsidera ca transportul este o prestatie de servicii de un tip special deoarece nu se poate nici stoca, niciconserva, trebuie sa faca fata unor momente de vrf, se executa n conditii speciale si presupune existentaunei infrastructuri tehnice extraordinar de vaste si complexe, care sa excluda orice situatie neprevazuta.

Reteaua de transport poate fi clasificata n functie de mai multe criterii. Dintre acestea, cele maifrecvent utilizate sunt cele referitoare la calea, nodurile si mijloacele de transport (Figura 1). Din punctulde vedere al caii de transport, exista retele de transport terestre, navale, aeriene, si speciale. n ceea cepriveste nodurile de transport, retelele de transport pot fi feroviare, rutiere, navale, aeriene si speciale. Dinpunctul de vedere al mijloacelor de transport, exista retele de transport terestru, naval, aerian si special.

Primul mod de transport pe uscat a fost cel rutier. Transportul rutier de persoane si marfareprezinta factorul dinamizator, elementul cheie al unei economii bazate pe cunoastere si al coez-iunii sociale. n ultimele decenii, s-a nregistrat o crestere continua a numarului autovehiculelorproprietate personala n trafic, n timp ce transportul n comun nu a cunoscut o crestere spectacu-loasa a numarului de utilizatori. Actuala infrastructura rutiera nu mai corespunde solicitarilor.

5

6

Figura 1: Clasificarea retelelor de transportAccidentele si congestiile cauzate de trafic au un impact important asupra vietii, scad produc-

tivitatea si diminueaza energia. Congestiile n trafic, care determina probleme de mediu si accidente, seagraveaza de la o zi la alta, iar prima cauza este cresterea neasteptata a numarului de autovehicule person-ale. Arhitectura actuala a infrastructurii rutiere nu este gndita pentru a suporta o astfel de cerere de trafic,parcarile subterane sunt cvasiinexistente, iar disciplina n trafic lasa mult de dorit. Transporturile rutiereau destul de multe efecte negative (poluarea aerului si accidentele), rezultatul fiind distrugerea treptataa habitatului urban. n ultima parte a deceniului opt, n mileniul trecut, densitatea traficului n marilemetropole occidentale si din tarile dezvoltate a atins cote impresionante. Congestionarea din ce n ce maiputernica a sistemului nostru de transport (se estimeaza ca, pna n 2020, transportul rutier de marfuri vacreste cu 55%, iar cel de calatori cu 36%), consumul aferent de energie si efectele negative asupra medi-ului (emisiile de CO2 provenite din transporturi vor creste cu nca 15% pna n 2020) impun adoptareaunei abordari inovatoare care sa raspunda necesitatilor si cerintelor din ce n ce mai mari din domeniultransportului si al mobilitatii. Masurile traditionale precum extinderea retelelor de transport existente nuvor mai fi suficiente si vor trebui gasite solutii noi. Ca urmare a acestei stari de fapt, s-au demarat pro-grame speciale de infuzie a tehnologiilor IT, de telecomunicatii si de telematica n scopul mbunatatiriiconditiilor de trafic si a sigurantei acestuia. n relativ scurt timp, aceste programe au fost preluate lanivel guvernamental si non-guvernamental, definindu-se ceea ce poarta astazi denumirea de SistemeInteligente de Transport (ITS). Cu toate acestea, adoptarea solutiilor care implica ITS n domeniultransportului rutier a fost mai lenta dect se anticipase, iar implementarea serviciilor ramne n generalfragmentara. Aceasta situatie a dus la un mozaic de solutii nationale, regionale si locale ntre care nu ex-ista o armonizare clara, ceea ce pune n pericol integritatea pietei unice. n consecinta, ITS sunt utilizatentr-un mod ineficient, astfel ca nu pot contribui efectiv la ndeplinirea obiectivelor politicii n domeniultransporturilor si la solutionarea provocarilor din ce n ce mai mari cu care se confrunta transportul rutier.De aceea, s-a impus necesitatea unei abordari globale, n care sa fie implicate mai multe tari europene,care sa-si fundamenteze politicile regionale de transport pe principii unitare. Parlamentul Eurpean aemis directive privind instituirea, n Uniunea Europeana, a unui cadru pentru accelerarea si coordonareaimplementarii si utilizarii sistemelor de transport inteligente aplicate n domeniul transportului rutier (in-clusiv a interfetelor cu alte moduri de transport pentru a favoriza dezvoltarea), n vederea realizarii unuitransport de marfuri si de pasageri mai eficient, mai ecologic si mai sigur. Printre obiectivele specificese numara cresterea interoperabilitatii sistemelor, asigurarea unui acces continuu, promovarea continu-itatii serviciilor si crearea unui mecanism eficient de cooperare ntre toate partile interesate. Potrivitprincipiului subsidiaritatii, o directiva (cadru) este considerata cel mai adecvat instrument pentru atin-gerea obiectivelor propuse. Normele tehnice de implementare, si anume procedurile si specificatiile, vorfi nsa adoptate de Comisie, asistata de un comitet format din reprezentanti ai statelor membre. Fara aaduce atingere rolului acestui comitet, Comisia va crea un grup consultativ european pentru ITS careva reuni reprezentanti ai partilor interesate din domeniul ITS si care va oferi consultanta Comisiei cuprivire la aspectele comerciale si tehnice ale implementarii si dezvoltarii ITS n Uniunea Europeana.

7

Se ncearca o puternica promovare a Sistemelor Inteligente de Transport si n Romnia deoareceaduc numeroase beneficii, printre acestea numarndu-se mbunatatirea sigurantei n trafic, cresterea mo-bilitatii participantilor, minimizarea consecintelor asupra mediului, asigurarea interoperabilitatii si inte-grarea n retelele europene de transport si eficientizarea administrarii ntregului proces de transport.

Sectiunea 2: Sisteme Inteligente de TransportSistemele Inteligente de Transport constituie un ansamblu de sisteme avansate, ce au

la baza elemente din domeniul electronic, al telecomunicatiilor si al tehnologiilor informatiei,care ofera un transport public si de marfuri eficient. Atunci cnd sunt integrate n infras-tructura sistemului de transport si chiar n vehicule, aceste tehnologii sprijina monitorizareasi administrarea fluxului traficului, reducerea congestiei, furnizarea de rute alternative calato-rilor, marirea productivitatii, salvarea de vieti omenesti si economisirea de timp si bani.

Sistemele Inteligente de Transport furnizeaza expertilor din dome-niul transporturilor instrumente pentru colectarea, analiza, prelucrarea, comuni-carea si arhivarea datelor referitoare la caracteristicile sistemelor de transport.

Sistemele Inteligente de Transport, sau mai degraba, sistemele destinate facilitarii unui trans-port inteligent, pot sprijni turismul si mobilitatea persoanelor n general prin subsisteme ca:a) Sistemele Avansate de Informare pentru Trafic (ATIS) - furnizeaza date direct cala-torilor, oferindu-le posibilitatea sa faca alegeri mai bune, referitoare la rute sau mijloacede transport alternative. Atunci cnd respectivele date sunt arhivate, aceste sisteme punla dispozitia celor care planifica transporturile, informatii corecte, referitoare la sabloanede calatorie, contribuind la optimizarea procesului de planificare a transportului.

Atunci cnd fac obiectul unei implementari separate, ele sunt destinate n primul rndproceselor de captare, prelucrare, transmitere si diseminare a informatiilor de trafic si a obiec-tivelor de interes aflate n zona, de transport si / sau de siguranta. Functiile sistemelor ATISsunt de asistenta a calatorilor pentru planificarea, perceptia, analiza si luarea de decizii pen-tru a mbunatati eficienta si siguranta unei calatorii. Tehnologiile utilizate de ATIS pot includeafisarea la bordul vehiculelor a hartilor cu drumuri si semnelor de circulatie asociate, sistemede ghidare pe ruta si sisteme de anuntare la bord a pericolelor de pe drum si incidentelor.b) Sistemele Avansate de Management al Traficului (ATMS) - utilizeaza o varietate de de-tectoare, camere de luat vederi si sisteme de comunicatii, relativ ieftine, pentru monitorizareatraficului, optimizarea duratei semnalelor pe arterele principale si controlul traficului.

Acestea reprezinta subsisteme integrate, destinate dirijarii asistate a trafi-cului rutier urban sau interurban, pe arii extinse, prin utilizarea tuturor cate-goriilor de tehnologii disponibile n acest domeniu: detectia si identificarea ve-hiculelor, comunicatia de date si voce, prelucrarea datelor, distribuirea informatiilor.

Sistemele ATMS sunt, n general, destinate mbunatatirii conditiilor de

8

trafic si cresterii sigurantei, n timp ce sistemele ATIS se adreseaza participantilorla trafic, contribuind la mbunatatirea proceselor de planificare a calatorilor.c) Sistemele de Management al Incidentelor - furnizeaza operatorilor de trafic instrumente care asiguraun raspuns rapid si eficient n caz de accidente, deversari de materiale periculoase si alte urgente.d) Sisteme de Comunicatie Complementare - leaga puncte de colectare adatelor, centre de operare a transportului si portaluri de informare a cala-torilor, ntr-o retea integrata care poate fi operata eficient si inteligent.e) Sistemele de Operare a Vehiculelor Comerciale - aplica, caracteristicile sistemelor de manage-ment al calatoriei si traficului, n sectorul vehiculelor comerciale. Serviciile se refera la localizareaautomata, clasificarea si cntarirea vehiculelor n scopul colectarii taxelor. De asemenea, pot fi mon-itorizate emanatiile vehiculelor. Toate acestea pot fi efectuate n timp ce vehiculele se deplaseaza peautostrazi. Operarea vehiculelor comerciale necesita identificarea individuala a vehiculelor comerciale.f) Sistemele Avansate de Control al Vehiculului (AVCS) - reprezinta acea categorie de subsisteme ITSdestinate platformelor mobile de transport, cu aplicatii ce includ mbunatatirea conditiilor de siguranta aconducerii vehiculelor (sisteme ABS, Airbag, sisteme de mbunatatire a vizibilitatii pe timp de zi sau denoapte, etc.), sisteme de ghidare a vehiculelor pe drum si sisteme de anuntare automata n caz de incident.

Sectiunea 3: Sisteme Inteligente de Transport n mediul urbanTraficul rutier n marile orase a devenit o problema cu, care autoritatile se confrunta din ce

n ce mai mult. O serie de servicii specializate au fost create n mod expres pentru a monitorizasi a gestiona problemele curente legate de trafic. Controlul asistat al traficului urban (UTC) a de-venit un instrument tot mai accesibil, pe masura ce, si cercetarea n domeniu, face progrese reale.Simpla realizare a unor planuri de semnalizare diferite, fara a tine cont de schimbarile de compor-tament ale traficului din fiecare clipa, a devenit o realizare ce nu mai satisface cerintele traficuluin marile orase. n plus, noile sisteme de management al transportului public urban, interconectatecu sistemele de control al traficului, lucreaza pentru prioritizarea vehiculelor trasportului n comun,prin acordarea de secvente de verde acestora, la trecerea prin intersectii. Aceste prioritizari nu suntneconditionate, ci sunt numai pentru vehiculele aflate n ntarziere fata de graficul de drum. Imple-mentarea unor sisteme de management al traficului urban s-a facut n unele cazuri n mod indepen-dent, n altele concertat, pe baza unor proiecte cu fonduri internationale si a unor demonstratori..

O problema, ce reprezinta de fapt o provocare adresata proiectantilor si implementato-rilor de sisteme de management al traficului urban, este reteaua de drumuri. Retelele de dru-muri din zonele centrale ale marilor orase sunt, de obicei, sufocate de cererea mare a fluxu-lui de vehicule. Unele state, precum Marea Britanie au solutionat problemele congestiilor detrafic n zona centrala prin restrictionarea accesului, pe baza introducerii unei taxe de congestie.

Ceea ce trebuie realizat, nainte de a ncepe instalarea unui sistem de management al traficului, estestudiul posibilitatilor de mbunatatire a retelei de drumuri (prin politicile de trafic, reasezarea fluxurilor

9

de trafic pe harta si reproiectarea geometriei intersectiilor, acolo unde acest lucru este necesar si posibil).Sistemele UTC si PTM (Politici de Management al Traficului) existente la ora actuala nu sunt integratesuta la suta, nca, n nici o implementare tehnica existenta n Europa sau n alte parti ale lumii. Tendintaactuala n aceste domenii este de a proiecta ambele sisteme ntr-o abordare integrata, nca de la nceput.

Un studiu complet al retelei urbane de drumuri, realizat naintea procedurilor uzuale de proiectaresi instalare a unui sistem de management al traficului, va trebui sa cuprinda obtinerea de documen-tatii la scara a tuturor intersectiilor si drumurilor din aria de interes, analiza politicilor si strategiilorde dezvoltare urbana ce afecteaza reteaua de drumuri si liniile mijloacelor de transport n comun, anal-iza statistica a incidentei accidentelor rutiere care afecteaza zone din reteaua analizata si obtinerea desolutii pentru reducerea acesteia, studiu privind planul de investitii pentru sectorul de drumuri, studiiprivind traficul rutier n zona de interes, studii urbanistice si sociale privind distributia populatiei dinzona, dupa aria de preocupari a acesteia. Pe baza analizei acestor informatii este necesar sa se defineascao serie de politici de management al traficului, de actiune n situatii normale si n situatii speciale.

Detectia vehiculelor rutiere n sistemele de management al traficului urban are o deosebitaimportanta, deoarece principiile si dispozitivele utilizate reprezinta o veriga vitala pentru aceste sis-teme. Functionarea, n general, a sistemelor de management al traficului rutier urban se bazeazape captarea de informatii din reteaua de drumuri. Daca functia de detectie a vehiculelor nu areloc, atunci efectul semnalizarii adaptive, produs de sistemul de management al traficului, va fimult mai slab dect cel asteptat. De asemenea, efectul economic al functionarii sistemului va fidegradat n mod sever, iar cozile si ntrzierile vehiculelor vor fi mult mai mari dect n cazulfunctionarii sistemelor de detectie. Exista mai multe sisteme de detectie disponibile, fiecare din-tre acestea potrivindu-se n anumite situatii si prezentd o serie de avantaje si dezavantaje.

n cazul Bucurestiului, o provocare substantiala pentru sistemul de detectie este datorata maimultor parametri, cei mai semnificativi dintre acestia, fiind cei ai conditiilor inadecvate ale suprafeteide rulare pentru buclele electromagnetice si tendinta conducatorilor auto de a circula catre se-mafoare pe portiuni de drum, ce nu se ncadreaza neaparat n benzile de circulatie. Cu toate aces-tea, buclele inductive s-au dovedit printre cele mai sigure si mai precise detectoare de vehicule.

O alta categorie de senzori o reprezinta cei n infrarosu, sau PIR, ce sunt de genulneintrusiv, ceea ce nseamna ca, pentru montarea lor, nu este necesara efectuarea de lu-crari n carosabil sau ntreruperea traficului rutier. Lungimea cozilor acumulate se poate de-tecta, monitoriza si procesa n cazul sistemelor care au detectoarele amplasate n amonte.Acest lucru este posibil, deoarece detectorul se afla amplasat n spatele cozii de vehicule.

Sectiunea 3.1: Sisteme inteligente de transport pentru informarea calatorilorAceasta este una dintre ariile n care s-au facut pasi considerabili. Furnizorii de servicii

ITS sunt capabili sa ofere informatii calatorilor prin intermediul diferitelor canale, att nainte ctsi n timpul calatoriei (prin dispozitive la bordul vehiculului, servicii web, panouri de mesaje,kiosk-uri speciale, telefoane mobile, etc.), oferind suport pentru alegerea celui mai bun mod si a

10

celei mai bune rute, dar si informatii despre costurile calatoriei. Astfel, ITS ajuta la furnizareaunui serviciu complet de calatorie, de la planificarea calatoriei pna la ghidarea pe o anumitaruta si rezervarea biletelor si a locurilor de parcare. Legaturile cu serviciile turistice ofera ser-vicii suplimentare, cum ar fi rezervari la hoteluri, informatii despre locuri de vizitat, etc.

Monitorizarea automata a traficului, conditiilor meteo si celor rutiere (Figura 2) faceposibila consilierea calatorilor n ceea ce priveste modificarea rutelor si schimbarea mod-ului de transport. Conducatorii pot fi, de exemplu, atentionati asupra congestiilor dintrafic si pot fi sfatuiti sa aleaga rute alternative sau sa foloseasca park and ride.

Figura 2: Interfata de monitorizarePasagerii transportului public pot fi informati despre timpul de sosire estimat la bordul ve-

hiculului, n statii, pe telefonul mobil sau chiar pe Internet nainte de startul calatoriei (Figura 3).Sistemele actuale sunt terminalele publice interactive, birourile de infor-

matii, site-urile web, terminalele mobile, afisoarele din statii, afisoarele de labordul vehiculelor de transport public sau panourile cu mesaje variabile.

Toate sistemele telematice de informare pentru transportul public completeaza metodeleconventionale (mersul trenurilor, harti, etc.) prin furnizarea datelor, care sunt oferite, aprox-imativ, n timp real. Tendintele generale sunt sa ofere informatie n timp real utilizatorilor,sa furnizeze toate datele pentru solutii multimodale, sa disponibilizeze informatia printr-o vari-etate de metode sau sa furnizeze date personalizate prin intermediul sistemelor interactive.

11

Figura 3: ITS n orase si aglomerari urbanen acest scop se pot utiliza panourile de informare VMS-01 (Figura 4). Acestea, sunt echipa-

mente de afisare (afisoare) de tip AlphaEclipse 2500, destinate n principal informarii stradale a pub-licului. VMS-01 se compune dintr-un panou de afisare alcatuit din 16 module de afisare (4 x 4),

12

care este introdus ntr-o incinta metalica, mpreuna cu elementele de comanda si alimentare. Re-zolutia afisorului este de 64 x 128 pixeli (LED-uri). Informatiile afisate vizeaza ora, data, tem-peratura, mijloacele de transport public din zona adiacenta, descrierea sumara a traseelor aces-tora (cartierele din traseu, plus cteva puncte mai importante) si pot cuprinde orice mesaj text sauimagini grafice. Panoul va avea pe margini un mesaj fix, continnd informatii despre proiect.Pe spatele panoului, pe latimea acestuia, se va fixa o harta a zonei, de o anumita naltime.

Modulul de afisare al VMS-01 este celula de baza a afisorului si se compune dintr-oretea de LED-uri de mare putere, avnd o rezolutie de 16 x 32 pixeli (LED-uri). Din punctde vedere constructiv, este alcatuit din doua submodule montate alaturat pe o placa de cir-cuit imprimat, mpreuna cu componente electronice discrete si conectori. Modulul de afisareare o vizibilitate maxima aflata n interiorul unui unghi solid de 30. Pentru a putea afisamesajele, afisorul trebuie sa fie cuplat la un calculator pe care sa ruleze software-ul AlphaNET.

Figura 4: Panouri de informare VMS-01Sectiunea 3.2: Info-Kiosk

Info-kiosk-urile sunt terminale computerizate interactive pentru furnizarea de informatii de labaze de date sau de pe Internet, localizate n terminalele de transport public sau n alte spatii pub-lice. Acestea pot, de asemenea, furniza informatii turistice sau despre diverse evenimente. Ele tre-buie sa fie accesibile persoanelor care se deplaseaza cu ajutorul scaunelor cu rotile. Trebuie sa existe

13

un spatiu liber de cel putin 1,4 - 1,5 m n jurul unui Info-kiosk. Daca spatiul este puternic luminat,touchscreen-ul trebuie sa fie protejat cu un vizor. Trebuie sa existe un spatiu sub ecran, precum si unraft pentru o mica geanta sau un crlig pentru bagaje sau pentru baston. naltimea corecta, pentru ca unecran sa poate fi utilizat de catre persoane n scaune cu rotile, este prezentata n figura 5 de mai jos.

Touchscreen-ul trebuie sa fie sensibil, o simpla apasare trebuie sa fie suficienta. Utilizatorultrebuie sa primeasca o confirmare ca apasarea a fost nregistrata si o cautare a fost pornita, de exem-plu o clepsidra sau o bara de ncarcare. Pentru a fi eliminate functiile eronate, trebuie sa fie elim-inate repetarile automate (de exemplu, apasarile ndelungate). Trebuie sa existe un buton separat,care sa faca posibila ntoarcerea la nceput sau la pagina principala. Touchscreen-ul trebuie sa aibacel putin 15.1 inch., iar fereastra utila nu trebuie sa atinga marginea fizica a afisajului (touchscreen),pentru a fi astfel asigurata vizibilitatea fiecarui element afisat. Standardul recomanda utilizarea cu-lorilor nchise pentru partea inferioara si cea superioara. Partea centrala trebuie sa aiba o culoaredeschisa. Vorbirea poate fi utilizata att pentru intrari (recunoasterea vocala) ct si pentru iesiri.

14

Figura 5: Pozitionare Info-kiosk

Utilizatorul are acces prin touchscreen-ul de 17 la fereastra principala care contine npartea de sus o bara de meniu cu functiile principale ce pot fi selectate optional. Acestea per-mit accesul la informatiile RATB legate de serviciile oferite si alte informatii utile. Prin se-lectarea butonului de Informatii Generale se deschide o fereastra care cuprinde bare cu butoanespecifice, cu ajutorul carora sunt grupate informatiile de interes general, pentru un acces usorsi intituitiv. Acestea cuprind informatii alfanumerice preluate de pe site-ul RATB ce vizeazaatt serviciile oferite de regie ct si alte informatii de orientare pentru utilizatori, legate de lo-calizarea unor obiective din Bucuresti (institutii publice, de cultura, de divertisment, etc).

Bara este alcatuita din 4 controale de tip Button, care ramn vizibile pe tot parcursul navigariisi care mpart informatiile provenite din site-ul RATB n tot attea categorii: Trasee, Tarife, AdreseUtile, Noutati. Prin apasarea butonului Trasee, utilizatorul are acces la toate rutele mijloacelor detransport n comun puse la dispozitie de RATB, dar si la modificarile temporare de trasee datorate unorlucrari sau altor motive. Selectarea controlului grafic Tarife permite accesul la informatiile legate detarifarea costurilor de calatorie, pe categorii de calatori, precum si o serie de informatii generale legatede modul de obtinere a facilitatilor de transport, si de centrele de eliberare ale titlurilor de calatorie.Butonul Adrese utile permite utilizatorului sa obtina informatii despre obiective de interes public dinBucuresti, precum si modul n care poate fi folosit transportul public de suprafata pentru a fi regasite.

Sectiunea 3.3: Sistem de management integrat al traficului de tramvaieFunctiile principale ale sistemului de management integrat al traficului de tramvaie

15

vizeaza identificarea si localizarea tramvaielor, monitorizarea numarului de Km parcursi pe operioada de timp solicitata, furnizarea de date n sprijinul activitatilor de ntretinere tram-vaie si stabilirea datelor referitoare la intrari / iesiri n / din depou (Figura 6).

Implementarea sistemului are urmatoarele avantaje:a) mbunatatirea transportului urban de calatori prin cresterea vitezei comerciale,cresterea sigurantei n exploatare, fluidizarea traficului prin respectarea graficelorde mers, extinderea transportului urban alb si reconfigurarea spatiului comunitarb) Impact economico-social, deoarece asigura siguranta si confort n circulatia ur-bana, cresterea numarului de calatori, reducerea costurilor de exploatare, eficienti-zarea flotei de tramvaie si realizarea unei economii de energie electrica si combustibilc) Impact de mediu, ocupndu-se cu reducerea noxelor din atmosferasi a disconfortului fonic, scaderea numarului de accidente / incidente ntrafic si contribuind la ameliorarea si conservarea spatiului comunitar.

Figura 6: Principiul general de actiune

16

Functiile software-ului de management al traficului sunt urmatoarele:a) Generarea si gestionarea unei baze de date, rezultate din introducereaunor date de referinta, specifice traficului tramvaielor, de catre operatorb) Realizarea protectiei parolate sau cu avertizari la introducerea acestor date specificec) Generarea si gestionarea unei baze de date, rezultate dindatele de identificare ale tramvaielor, primite de la statia fixad) Protejarea bazelor de date fata de accesul direct al op-eratorului, n vederea pastrarii tuturor informatiilor ncorporatee) Vizualizarea interactiva, sub forma grafica, pe display-ul PC-ului din dispecerat, n timpreal, a trecerii tramvaielor prin statiile prestabilite si a ncadrarii n trafic a acestoraf) Afisarea pe display-ul PC-ului din dispecerat, generarea si editarea, la cererea operatorului, n timpreal, a unor informatii, continute n baza de date, sub forma unor rapoarte, statistici, diagrame.

Sectunea 3.4: AIRS - Sistem de nregistrare a incidentelor autoAIRS, produs si dezvoltat de Mitsubishi Electric, a fost premiat pentru siguranta ru-

tiera la Tokyo datorita micsorarii ratei accidentelor ntr-o intersectie, cu pna la 50%. Cuun grad ridicat de precizie, AIRS poate nregistra conditiile de trafic nainte si dupa acci-dent. Sistemul AIRS este situat ntr-o zona comerciala aglomerata n Louisville, Kentucky(USA). Frecventa accidentelor n acea intersectie era foarte mare, cu un trafic de aproxima-tiv 32.000 de masini care treceau zilnic. Rezultatele nregistrarilor din intersectie au aratat casoferii care faceau stnga ilegal cauzau 50% din accidente. Datorita acestor date s-au luat ma-suri si au fost instalate semne aditionale n intersectie, scaznd numarul de accidente cu 50%.

O instalatie AIRS (Figura 7) consta ntr-o camera, un receptor audio si o cutie de comandapozitionate ntr-o intersectie unde frecventa accidentelor este ridicata. Receptorul audio este ca-pabil sa detecteze sunete, cum ar fi scrtitul rotilor frnate, cnd un accident se produce, si to-todata poate determina puterea, frecventa si forma undelor radio. Cnd un accident se produce,o nregistrare audio-video a scenelor de dinainte si dupa accident este salvata n memoria internaa cutiei de control si transmisa automat unei unitati VTR (video tape recorder videorecorder).AIRS a fost conceput cu intentia de a aduce o contributie semnificativa n reducerea ratei ac-cidentelor si mbunatatirea conditiilor de trafic n intersectiile unde accidentele au loc frecvent.

17

Figura 7: Instalatia AIRSSectiunea 3.5: Sistemul Inteligent de Management al ParcarilorComplexitatea din ce n ce mai mare a functiilor ndeplinite de o cladire, combinnd spatii com-

erciale, birouri si spatii rezidentiale n cadrul aceleiasi constructii, a dus si la cresterea dificultatilorde gestionare si supraveghere a parcarilor. Conducerea acestora necesita un efort uman ridicat.

Sistemele de control si supraveghere centralizata, pot fi integrate ntr-un sistem unic den-umit Sistem de Management al Parcarilor (Parking Management System), ce reduce efortul nece-sar pentru conducere si duce la cresterea gradului de exploatare a parcarilor. Abordarea uni-tara a sistemului, prin conectarea tuturor echipamentelor la o retea de calculatoare, ofera posi-bilitatea gestionarii tuturor informatiilor provenite de la fiecare echipament sau punct de lucruaflat n retea de catre un sever care centralizeaza toate evenimentele ntr-o baza de date unica.Programe de calculator specializate pot furniza, n urma analizei informatiilor, rapoarte detal-iate privind functionarea si gestionarea parcarii de catre personalul angajat. Prin conectareala internet, aceste informatii pot fi accesate si de la distanta, protejarea la accesarile neautor-izate fiind facuta de de un program specializat care permite accesul doar persoanelor autorizate.

Acest Sistem Inteligent de Management al Parcarilor este foarte util, actionnd cu mult n afaralocului de parcare n sine. Astfel, ndrumarea n vederea parcarii ncepe cu mult timp nainte de locul par-carii (Figura 8). Sistemul Inteligent al Parcarilor le arata conducatorilor auto disponibilitatea reala / actu-ala a locurilor de parcare, cu zeci de Km nainte de parcarea n sine, cu o acuratete de 99,9%. Acest lucru

18

le permite conducatorilor auto sa ia o decizie potrivita si sa analizeze daca este necesar sau nu sa gaseascao parcare alternativa. n acest fel, se reduc problemele de trafic asociate tipului traditional de parcare.

Figura 8: Afisor ce indica timpul necesar pentru a ajunge la o parcarePe masura ce conducatorii auto se apropie de destinatia dorita, ei sunt informati despre numarul

de locuri existente din cadrul parcarii (Figura 9). Sistemul de Management al Parcarilor face posi-bila afisarea precisa, pe mai multe afisoare amplasate n locuri diferite, a informatiilor referitoarela numarul de locuri disponibile pentru fiecare parcare din zona. Astfel, conducatorii auto potlua o decizie referitoare la locul n care vor parca, pe baza informatiilor oferite n timp real.

Figura 9: Numarul de locuri disponibileCeea ce face un Sistem Inteligent de Management al Parcarilor att de eficient, este fap-

tul ca ofera date n timp real la fiecare nou punct de decizie. nainte de a intra ntr-o parcare,conducatorul auto primeste informatii concrete, referitoare la numarul locurilor disponibile, pentrufiecare nivel n parte (Figura 10). Astfel, acesta economiseste timp deoarece nu mai trebuie sa con-duca ncet n vederea gasirii unui loc de parcare, putndu-se ndrepta direct spre nivelul indicat.

19

Figura 10: Afisarea de informatii despre locurile de parcare pentru fiecare nivelOdata ce conducatorul auto ajunge la nivelul indicat, i se arata numarul de locuri disponi-

bile, pe diferite sectoare (Figura 11). Afisoarele sunt esentiale n mentinerea fluidizarii trafi-cului n interiorul parcarii. Pe masura ce masinile intra si ies n si din aceste sectoare,afisoarele sunt actualizate n timp real, ceea ce asigura utilizarea optima a locurilor disponibile.

Figura 11: Afisarea numarului de locuri disponibile pe un sectorCu ajutorul senzorilor de detectie, conducatorul auto poate naviga cu usurinta pe nivelul par-

carii, pna ajunge la locul disponibil. Senzorul de detectie, de deasupra unui loc de parcare, afiseaza olumina verde daca locul este disponibil si o lumina rosie imediat ce locul se ocupa (Figura 12). Infor-matiile se transmit printr-un lant ntreg de semnale, n vederea oferirii sistemului de informatii actuale.

20

0x08 graphic: StrangeNoGraphicData Figura 12: Lumina afisata de senzori n functie de disponibilitatea locului de parcare

Sistemul Inteligent de Management al Parcarilor este controlat de programe create / emise de dis-pozitive inteligente. Software-ul Sistemului Inteligent de Management al Parcarilor functioneaza perfectcu reteaua senzorilor individuali si permite accesul la sistem (Figura 13) prin intermediul unui singurcentru de control, ce permite vizualizarea a ceea ce se ntmpla la fiecare nivel / pas al sistemului.

Figura 13: Software-ul Sistemului Inteligent de Management al ParcarilorAcest Sistem Inteligent de Management al Parcarilor are numeroase beneficii, printre care:

21

Controlul si supravegherea asistata de calculator a unor resurse

Sistemul de supraveghere video a parcarii

Sistemul de iluminare

Controlul punctelor de acces

Obtinerea de informatii complexe privind gradul de ocupare a spatiilor

Automatizarea accesului.

De asemenea, beneficii importante sunt obtinute si prin:

Reducerea numarului personalului destinat parcarii

Reducerea consumurilor energetice

O mai buna gestionare a gradului de ocupare a parcarii

Cresterea gradului de ncredere a clientilor.

Sectiunea 3.6: Aplicatii ITS pentru autovehiculeO serie de automobile produse de concernul american General Motors beneficiaza de afisarea

pe parbriz a informatiilor de stare ale automobilului (Figura 14), o tehnologie implementata decompanile Asahi Glass, Nippon Seiki si DuPont Automotive. Este reprezentat de un strat special in-tercalat ntre cele doua fete ale parbrizului, care se comoprta ca un ecran atunci cnd primeste, subforma de impulsuri electrice, informatiile de stare ale autovehiculului. Stratul este un material trans-parent pe baza de butiral polivinilic produs de compania DuPont Automotive, filiala DuPont Butacite(DuPont Butacite R). Stratul se numeste Pana DuPont (DuPont Wedge), datorita aspectului secti-unii transversale a acestuia. Acest tip de afisaj reprezinta una din dotarile standard ale automobilelor deserie Chevrolet Corvette Z06 si Cadillac XLR, dar este oferit si ca dotare optionala pentru automobilelePontiac Grand Prix, Cadillac STS. Astfel, se proiecteaza, pe parbrizul automobilului, datele provenite dela sistemul de navigatie iar traseul ramne n totalitate n cmpul vizual al soferului. Afisajul are 3 tipuride setari: Strada, Cale 1 si Cale 2, care sunt selectabile din butonul de control al modului de afisaj, iarn total sunt 10 combinatii ale informatiilor de stare, pe care soferul le selecteaza pentru a fi proiectate.Printre acestea se numara viteza automobilului, turatia motorului si un ghid de schimbare a celor sasetrepte ale cutiei de viteze manuala, precum si temperatura apei din radiator sau presiunea uleiului demotor. Pozitia pe parbriz si luminozitatea imaginii virtuale pot fi modificate dupa preferintele soferului.

22

Figura 14: Afisarea pe parbriz a informatiilor de stare ale automobiluluiUn accelerometru afiseaza n timp real acceleratiile laterale n modurile 2 si 3 de

functionare a afisajului, el fiind disponibil pentru automobilele dotate cu schimbator automat acelor 6 trepte din anul 2006. Astfel, tastele din spatele volanului pun n evidenta un in-dicator luminos special pentru verficarea starii cutiei de viteze. Indicatorul se aprinde doarn modul Sport al cutiei, cnd este necesara folosirea paletelor schimbatorului de pe volan.

Parcarea laterala (Figura 15) este o problema pentru multi conducatori auto, amplifi-cata si din cauza lipsei de locuri de parcare din orasele supraaglomerate. n principiu este omanevra usoara dar, care poate duce la blocarea cirulatiei, nervi si automobile avariate. Dinfericire, tehnologia are un raspuns - automobile care se parcheaza singure. Imaginati-va sagasiti un loc de parcare perfect, dar n loc sa parcati prin ncercari succesive, apasati un bu-ton si masina face totul n locul dumneavoastra. Aceeasi tehnologie poate fi folosita pen-tru sisteme anticoliziune si probabil n viitor pentru automobilele care se conduc singure.

23

Figura 15: Realizarea unei parcari laterale

Producatorii de automobile ncep sa produca automobile dotate cu acest sis-tem pentru ca exista cerere din partea consumatorilor. Parcarea laterala este,de obicei, cea mai temuta manevra, dar si cea mai folosita manevra n oraselemari. Eliminarea stresului si dificultatea acestei actiuni pare foarte avantajoasa.

Acest sistem poate ajuta si la rezolvarea problemelor cu parcarea si traficul n zonele ur-bane foarte aglomerate. Uneori parcarea automobilului n spatii mici este limitata de ndemnareasoferului. Un automobil, dotat cu acest sistem, poate parca n aceste spatii indiferent de sofer.Acest lucru face ca locurile de parcare sa fie mai libere prin faptul ca mai multe automobilepot parca ntr-un spatiu limitat. n final, sistemul poate diminua drumurile facute la un serviceauto pentru a ndrepta sau revopsi partile avariate mostenite prin manevra de parcare laterala.

Sistemul automat este folosit n special la parcarea laterala (desi exista automobile care se

24

parcheaza automat si n garaj). Parcarea laterala necesita gararea paralela folosind o curba si aliniereacu alte automobile. Majoritatea oamenilor necesita cu 2 metri mai mult dect lungimea propriului au-tomobil pentru a parca ca la carte, iar unii soferi experimentati o pot face ntr-un spatiu mai mic.

Sistemul este prezent pe piata, nu este complet autonom, dar usureaza mult parcarea laterala.Soferul nca trebuie sa controleze viteza automobilului prin apasarea pedalei de frna. Folosind sistemulde control al directiei, automobilul ntoarce rotile automat si se pozitioneaza n spatiul de parcare. Cndautomobilul a mers suficient de mult cu spatele un semnal anunta conducatorul ca trebuie sa opreasca si saselecteze o viteza pentru deplasarea cu fata pentru a finaliza procedura (Figura 16). n final, un alt semnal(la Toyota Prius Figura 17, este o voce de femeie) l anunta pe sofer ca parcarea laterala este finalizata.

25

Figura 16: Selectarea unei viteze de catre sofer Figura 17: Toyota PriusFiecare sistem are un set de senzori prin care simte obiectele aflate n vecinatatea au-

tomobilului. Unele sisteme au acesti senzori distribuiti n bara din fata si spate, senzori ceactioneaza ca emitatori, dar si ca receptori de semnale. Senzorii transmit unde care se lovescde obiecte si se ntorc, iar calculatorul masoara timpul n care acestea se ntorc pentru a cal-cula distanta (principiu asemanator sonarului). Alte sisteme au camere montate n bari sau folos-esc un radar pentru a detecta obiectele din jur. Rezultatul este acelasi: automobilul detecteazacelelalte vehicule parcate, marimea locului liber si distanta curbei pe care trebuie sa o faca.

nsa, multor oameni le face placere sa conduca si, de aceea, le-ar fi greu sa lase controlul ve-hiculului n seama unui calculator, chiar daca ar fi mai sigur. Siguranta calitatii acestor produse este,

26

de asemenea, un factor ce trebuie luat n considerare. Cu toate astea, tehnologia nu este prea de-parte iar, n viitorul apropiat, atentia este ndreptata catre producerea unor vehicule total autonome.

Sectiunea 4: Arhitectura ITSDin definitiile date Sistemelor Inteligente de Transport, se poate observa faptul ca pentru

realizarea functiilor cerute acestor sisteme este necesara integrarea unor sisteme de natura difer-ita ntr-un sistem unic. Sistemele Inteligente de Transport sunt sisteme integrate, de complexi-tate ridicata, acest fapt implicnd o abordare specifica n proiectarea si dezvoltarea unor astfel desisteme. Complexitatea Sistemelor Inteligente de Transport genereaza nevoia definirii si realizariiunei Arhitecturi ITS. Complexitatea sistemelor ITS poate fi privita din mai multe perspective:a) Sistemele ITS sunt sisteme integrate (sisteme mari, cu numar mare de subsisteme si componente), ast-fel nct, sistemul integrat, ca ntreg, trebuie sa reprezinte mai mult dect suma elementelor componenteb) Exista multe relatii de cooperare ntre numerosii participanti la astfel de sisteme (prinparticipant ntelegndu-se acea entitate economica, persoana fizica sau juridica, caredoreste dezvoltarea de astfel de sisteme autoritati locale, operatori de infrastructura,care efectiv dezvolta sisteme ITS furnizori de componente, furnizori de elemente de in-frastructura, care utilizeaza Sistemele Inteligente de Transport calatori, transportatoride marfa si care reglementeaza domeniul ITS guverne nationale, Uniunea Europeana)c) Interese comerciale de natura diferita (servicii publice si servicii comerciale)d) Existenta activitatilor multidisciplinare (software, electronica,inginerie de trafic, comunicatii, tehnologia informatiei, etc)e) Implicarea diversilor producatori / tehnologii la construirea sistemelor integrate.

Toate aceste aspecte, prezentate mai sus, fac aproape imposibila proiectarea si dez-voltarea Sistemelor Inteligente de Transport fara definirea unei arhitecturi ITS. Aceasta arhi-tectura trebuie sa asigure, pe lnga definirea specificatiilor privind comunicarea ntre sub-sistemele componente ITS, si o conceptie comuna asupra acestor subsisteme, fara de carenu se poate vorbi de o integrare consistenta a sistemului care le contine (Figura 18).

27

Figura 18: Integrarea armonioasa a sistemului ITSObiectivele definirii si dezvoltarii arhitecturii Sistemelor Inteligente de Transport pot fi grupate

n doua mari categorii: sa faciliteze ntelegerea att a problemei ct si a solutiilor sale (sa fie capa-bila sa prezinte ntregul - Sistemul Inteligent de Transport - ca fiind mai mult dect suma partilor com-ponente si sa satisfaca aspiratiile participantilor la dezvoltarea de astfel de sisteme) si sa furnizeze obaza stabila de proiectare si dezvoltare pentru sistemele ITS (care sa poata fi realizate si care sa poatalucra pentru satisfacerea aspiratiilor celor implicati n dezvoltarea unor astfel de sisteme). Avnd nvedere aceste obiective, arhitectura sistemului ITS poate fi definita ca fiind un cadru de nivel nalt(sau conceptie de nivel nalt) care descrie sistemul integrat ca ntreg si ofera ntelegerea solutiilor pecare sistemul le poate oferi, prin intermediul functiilor si componentelor sale, problemelor generatede catre aspiratiile participantilor la dezvoltarea sistemelor ITS. Astfel arhitectura ITS descrie min-imul necesar pentru ca un astfel de sistem sa aiba functionalitatea ceruta si nu maximul posibil.

Arhitectura ITS specifica schimbul de informatii si managementul controlului pe diferite niveluri,asa cum este prezentat n modelul multinivel din figura 19. Exista mai multe modalitati de definirea acestor niveluri. Managerii din domeniul transporturilor au nevoie de mai multe informatii, privindarhitectura sistemului, referitoare la nivelurile superioare (nivelurile 2 si 3), care sunt orientate spre orga-nizarea sistemului. Nivelurile inferioare sunt orientate spre proiectarea si ingineria detaliata a sistemului.

Nivelul 3 al arhitecturii trebuie sa reflecte constrngerile din lumea reala care opereazaasupra organizatiilor de transport si cerintele privind proprietatile sistemului, precum interoper-abilitatea dintre organizatia implicata si mediu totodata si controlul informatiei furnizate de or-

28

ganizatia respectiva. Acesta mai poate evidentia locul si momentul n care trebuie mod-ificate sau schimbate structurile organizationale existente n scopul furnizarii de servicii ITS.Nivelul 3 al arhitecturii stabileste cadrul de lucru pentru nivelul 2 al arhitecturii ITS.

Figura 19: Modelul multinivel al arhitecturii ITSNivelul 2 al arhitecturii ITS prezinta proprietatile sistemelor care opereaza ntr-

o singura organizatie si ia n considerare caracteristicile existente si viitoare ale sistemu-lui. Structurile existente privind responsabilitatile n cadrul organizatiei si sistemele ITScare functioneaza pe baza acestora pot fi obiectul unor modificari considerabile n timp.

Nivelul 1 al arhitecturii ITS este orientat spre proiectarea sistemului. La acest nivel,este definita structura sistemului. Astfel, functiile ITS sunt grupate pentru implementaresi sistemul informational este descompus logic n subsisteme, n scopul de a fi proiectatela nivelul 0. Sunt alese tehnologii specifice care vor fi indicate doar la nivelul 0.

29

Nivelurile 1-3 ale arhitecturii ITS sunt independente de tehnolo-gie, fiind relativ stabile n raport cu modificarile tehnologice.Mai jos, n figura 20, este prezentata schita unei arhitecturi ITS, unde CCTV reprezinta televiziuneacu circuit nchis (Closed Circuit Television), VMS este panoul cu mesaje variabile (Variable MessageSign) si HAR se refera la informatiile radio pentru autostrazi (Highway Advisory Radio). n acestmod, din momentul n care au fost alese serviciile ITS, solutia de operare poate fi specificata pnala cel mai mic detaliu, lund n considerare responsabilitatile privind furnizarea acestor servicii.

30

Figura 20: Schita unei arhitecturi ITSSectiunea 4.1: Tipuri de arhitecturi ITS

31

Arhitectura ITS defineste diferite puncte de vedere asupra unui sis-tem. Aceste puncte de vedere sunt denumite arhitecturi, ca de exem-plu: arhitectura functionala, arhitectura fizica arhitectura organizationala, etc.1) Arhitectura functionalaLa cel mai nalt nivel de prezentare al unei arhitecturi functionale, aceasta este formata dintr-un numarde domenii functionale. Fiecare domeniu este identificat printr-un nume si un numar. Function-alitatea fiecarui domeniu este prezentata prin functii. Exista doua tipuri de functii si anume:a) Functiile de nivel nalt - sunt divizate n subfunctii, pentru a se realiza o ntelegere maifacila a lor. Unele dintre acestea pot fi la rndul lor functii de nivel nalt, avnd un oarecaregrad de complexitate, sau functii de nivel inferior propriu-zise, asa cum se prezinta n contin-uare. Functiile de nivel nalt rareori satisfac direct necesitatile utilizatorilor prin ele nsele, dar n-totdeauna satisfac aceste necesitati prin intermediul functiilor de nivel inferior care le compun.b) Functiile de nivel inferior - fiecare functie are propriul nume, la fel ca si domeniile functionale. Acestnume contine un verb n structura sa si este o expresie a ceea ce face functia respectiva. Astfel, o functiecu numele administreaza vehiculele de urgenta va oferi acea functionalitate ce permite managementuloperarii vehiculelor de urgenta. Domeniile functionale sau functiile de nivel nalt, pot include depozitede date ce sunt folosite pentru a pastra datele utilizate de mai multe functii de nivel nalt dintr-un domeniusau de functiile de nivel inferior dintr-o functie de nivel nalt. Fiecare depozit de date va avea facilitatilede management corespunzatoare (de exemplu controlul citirii / scrierii, crearea jurnalelor, salvarea desiguranta, etc.). Aceste facilitati trebuie sa acopere toate necesitatile de comunicatie, mai ales n cazul ncare baza de date este folosita de functii pe care arhitectura fizica le-a plasat n alt loc. n multe cazuri,fluxurile de date care cer ca datele sa fie furnizate de depozitele de date sau care confirma ca datele aufost scrise n baza de date, nu sunt vizibile, desi se presupune ca aceste fluxuri exista si sunt folosite.

nlantuirea functiilor se face prin intermediul fluxurilor de date. Acestea permit trans-miterea datelor de la o functie la alta, la sau de la depozitele de date, la sau de la terminale.Terminalul reprezinta interfata dintre arhitectura si mediul exterior, asigurnd fluxul de date dela mediul exterior spre arhitectura sistemului si de la aceasta catre mediul exterior. Un termi-nal poate fi o entitate umana, un sistem sau o entitate fizica de la care pot fi obtinute date.2) Arhitectura logicaArhitectura logica face parte din domeniul nivelului 1 reprezentat n figura Model multinivelal arhitecturii ITS. Arhitectura logica prezinta procesele si fluxul informational dintre procese.n dezvoltarea arhitecturii logice sunt examinate aspectele comune din cerintele functionale alediferitelor servicii utilizator, astfel nct cerintele comune pot fi grupate n acelasi set de procese.

n figura 24 este prezentata, ca exemplu, o arhitectura logica de nivel nalt. Sagetileindica directiile fluxului de date care sunt necesare pentru a efectua serviciile selec-tate. Cercurile reprezinta grupuri de procese care sunt prezentate mult mai detaliat penivelurile inferioare ale arhitecturii logice. Pe nivelurile cele mai de jos, cercurile de-

32

scriu prelucrarea de date si algoritmul necesare pentru detectarea automata a incidentelor.n arhitectura logica grupurile de procese, prezentate prin cercuri, nu implica

nici o alocare a responsabilitatilor organizationale, dar ele indica faptul ca functia spec-ificata trebuie sa fie efectuata si sa interactioneze cu alte functii. Rolul importantal arhitecturii logice este de a descrie modul n care sistemul trateaza anomaliile.3) Arhitectura fizicaArhitectura fizica, orientata pe proiectarea sistemului, distribuie procesele definite dearhitectura logica a subsistemelor fizice, pe baza specificatiilor proceselor functionalesi a locului unde trebuie efectuate functiile. Arhitectura fizica distribuie proce-sele n subsisteme fizice, lund n considerare responsabilitatile institutionale. Oschema de nivel nalt a unei arhitecturi fizice nationale este prezentata n figura 24.

Interfetele dintre cele patru subsisteme ale arhitecturii fizice sunt indicate n figura. Fluxul dedate dintre subsisteme se efectueaza prin intermediul celor trei tipuri de mijloace de comunicare.

Fiecare tara sau regiune trebuie sa stabileasca propriile sale necesitati si cerinte utilizator n mo-mentul nceperii elaborarii unei arhitecturi ITS nationale sau regionale. Anumite cerinte locale pot diferide la o tara la alta. O arhitectura fizica defineste si descrie modul n care componentele arhitecturiifunctionale pot fi grupate, pentru a forma entitati fizice. Principalele caracteristici ale acestor entitatisunt faptul ca ele furnizeaza unul sau mai multe dintre serviciile ce sunt cerute de catre necesitatileutilizatorilor si faptul ca ele pot fi create. Acest proces de creare poate implica entitati fizice, cum arfi structuri amplasate pe drum si diferite forme de echipamente, entitati care nu sunt fizice, cum ar fisoftware-ul, sau combinatii ale celor doua. n arhitectura fizica ITS (Figura 21) aceste entitati fizice suntnumite sisteme etalon. Toate sistemele etalon pot fi compuse din doua sau mai multe subsisteme.Un subsistem, executa una sau mai multe sarcini definite si, poate fi oferit ca un produs comercial.

Fiecare subsistem poate fi compus din una sau mai multe parti ale arhitecturii functionale(functii si depozite de date) si poate comunica cu alte subsisteme si cu unul sau mai multeterminale. Aceste comunicatii pot fi furnizate prin folosirea fluxurilor fizice de date.4) Arhitectura organizationalaResponsabilitatea pentru implementarea sistemelor ITS trebuie sa fie mpartita ntre diferite organi-zatii si ntre diferite departamente de management din cadrul acestor organizatii, n functie de scop-uri si cerinte. Arhitecturile logice si fizice trebuie sa fie transpuse ntr-o arhitectura organization-ala care este relevanta pentru nivelul local. Arhitectura organizationala este utilizata pentru dez-voltarea si explicarea responsabilitatilor si a interactiunilor functionale dintre organizatii publice, pri-vate sau parteneriate public / privat. Arhitectura organizationala este dezvoltata prin asigurarea en-titatilor locale din arhitectura logica a unui model organizational. Modelul de referinta europeanGERDIEN (date generale referitoare la drumurile europene si reteaua de schimb a informatiilor)este un model organizational care subliniaza dimensiunea grafica, aratnd unde este furnizat efec-tiv un serviciu ITS. Impactul dintre componentele organizationale este prezentat prin legaturi.

33

Figura 22, care arata nivelurile domeniilor geografice, este prezentata cu intentia de a se indicacu claritate zona de actiune pentru fiecare functie sau serviciu ITS, din punct de vedere al niveluluigeografic. Din momentul n care acest lucru este clar, trebuie sa reiasa limpede cum este necesar sainteractioneze doua sisteme de management. n exemplul dat n figura 22, doua sisteme vecine de man-agement al autostrazii au conexiuni la nivelul superior pentru dirijarea traficului pe distante mari. Lanivelul inferior urmator, doua regiuni nvecinate colaboreaza pentru dirijarea traficului vizitatorilor dintr-o regiune care participa la evenimente care au loc n cealalta regiune. Din momentul n care au fostluate decizii la acest nivel, aceste decizii pot fi transformate n comenzi n interiorul fiecarei regiuni,influentnd nivelurile lor inferioare corespunzatoare, ceea ce nu necesita comunicatii directe ntre ele.

34

Figura 21: Arhitectura fizica nationala ITS

35

Figura 22: Un model geografic ierahicn figura 23, sunt reprezentate patru sisteme de management sub forma de stive,

cu interactiunile asociate. Modelul organizational orientat geografic prezinta localizarea,marimea impactului si interactiunile dintre organizatii pe nivelurile geografice specifice.

n aceasta figura UTMS reprezinta sistemul de management al traficului urban (Ur-ban Transport Management System), ATMS vizeaza sistemul avansat al traficului (AdvancedTraffic Management System) si EMS arata sistemul de management al urgentelor (Emer-gency Management System). Modelul organizational prezentat n figura de mai jos poatefi extins pentru a include relatii conceptuale, sistemul de management al traficului urban(UTMS Urban Traffic Management System) si sistemul de management al urgentelor.

36

Figura 23: Un model organizational pentru ITS

37

0x08 graphic: StrangeNoGraphicData

38

5) Arhitectura de referintaArhitectura de referinta a sistemului de control si informare n transporturi este o arhitec-tura orientata pe obiect pentru sistemele de tip ITS, dezvoltata de Organizatia Internation-ala de Standardizare Comitetul tehnic 204 (ISO TC 204) pentru utilizare la nivel inter-national. n momentul n care grupul de lucru a initiat acest proiect, mai multe tari dez-voltasera deja arhitecturi ITS, ceea ce poate conduce la standarde si implementari incompatibile.

Arhitectura de referinta TICS (Transport Information and Control System Sistem de control siinformare n transporturi) a ISO se bazeaza pe intrari de la toate arhitecturile regionale, n special arhi-tectura nationala a Statelor Unite (US National Architecture), marele proiect japonez (Japanese GrandDesign) si arhitecturi elaborate n cadrul proiectelor CEN (Comitee Europeen de Normalisation Comite-tul European de Standardizare) si DRIVE n Europa. Obiectivul este facilitarea dezvoltarii armonioasesi interoperabile, la nivel international, a ITS prin intermediul unei arhitecturi de referinta comune.

Deoarece aceasta arhitectura este o arhitectura de referinta, ea nu poate fi utilizatala nivel de detaliu atunci cnd se face referire la documentele de intrare, cum poate fiutilizata, de exemplu, arhitectura nationala a Statelor Unite. Ea nu intentioneaza sa n-locuiasca arhitecturile regionale, ci mai curnd sa promoveze, la nivel international armo-nizarea eforturilor care se depun privind arhitectura si standardizarea. Arhitectura de refer-inta este compatibila cu arhitecturile regionale existente dezvoltate cu metodologii alternative.

Arhitectura de referinta TICS (Figura 25) este un model al sistemului informatic si al relatiilorsale care sprijina managementul si executarea resurselor de transport rutier ntr-un mediu integrat. Afost aleasa o abordare orientata pe obiect bazata pe tendintele actuale ale tehnologiei informatiei.

Arhitectura de referinta TICS este conceputa pe baza modelariivizuale a sistemelor orientate pe obiect si bazata pe componentele specifi-cate n limbajul unificat de modelare (UML Unified Modelling Language).

39

Figura 25: Caz de utilizare la nivel nalt a arhitecturii de referinta TICSSectiunea 4.2: Arhitecturi ITS la nivel national

Scopul central al realizarii cu succes a unui ITS la nivel national este stabilirea unei arhitec-turi ITS unificate. Daca arhitectura este proiectata cu minutiozitate, ea va asigura dezvoltarea unuisistem compatibil la nivel national, care sa conecteze toate modurile de transport. Arhitectura ncu-rajeaza realizarea de standarde nationale, pentru a promova calatoriile ntre orase si miscarea mar-furilor la nivel national, mpiedicnd n acelasi timp zonele locale sau regionale sa dezvolte imple-mentari ITS incompatibile. Arhitectura nationala ITS permite agentilor economici tinta sa adopte el-emente ITS ntr-o maniera si ntr-un cadru de timp ales de ei, permitnd ca aceste elemente sa fielivrate de mai multi furnizori si servind ca baza pentru standarde care pot reduce eforturile depuse degrupurile de agenti economici tinta ce pot accelera procesul de introducere a produselor si serviciilorITS si pot reduce riscurile ntmpinate de sectorul privat n dezvoltarea acestor produse si servicii.

Baza arhitecturii ITS o reprezinta setul de 32 servicii utilizator, definit de ISO. Ser-viciile utilizator reprezinta un spectru larg de servicii, incluznd sisteme avansate pentru ve-hicule, managementul transportului si servicii de plata electronica. Obiectivul programuluinational pentru dezvoltarea unei arhitecturi ITS este unificarea si organizarea serviciilor utiliza-tor si promovarea standardelor care asigura aceeasi functionare a sistemului n ntreaga tara.

Arhitectura ITS nationala furnizeaza o structura comuna pentru proiectarea sistemelor de tipITS. Ea defineste cadrul n care se pot dezvolta diferitele moduri de abordare ale proiectarii sistemelorITS, fiecare dintre acestea fiind realizat pentru rezolvarea necesitatilor regionale specifice, mentinndn acelasi timp beneficiile unei arhitecturi comune n cadrul sistemelor actuale ct si a celor planifi-

40

cate. Arhitectura ITS nationala defineste functiile (de exemplu, controlul semnalelor de trafic, man-agementul autostrazilor sau managementul incidentelor) ce trebuie sa fie ndeplinite de catre com-ponente sau subsisteme, locul n care se gasesc aceste functii (la marginea drumului, n centrul demanagement al traficului sau n vehicul), interfetele si fluxurile de informatii dintre subsisteme, pre-cum si cerintele de comunicatii pentru fluxurile de informatii (comunicatii prin cablu sau radio).

Arhitectura ITS nationala poate aduce beneficii pe termen scurt precum economisirea de timpsi bani n dezvoltarea unui proiect, de la faza de concepere pna la implementarea acestuia, deoarecefurnizeaza un punct de pornire pentru dezvoltarea cerintelor functionale si a specificatiilor sistemului,realizeaza corelatia ntre necesitati si probleme pentru serviciile ce trebuie sa fie efectuate (prin aceastaasigurnd, pentru un proiect, posibilitatea de urmarire a necesitatilor generale de transport), ilustreazaeficienta ce poate fi cstigata prin eliminarea implementarilor redundante de functii similare, ofera o listaextinsa a organizatiilor de transport (prin realizarea corelatiei dintre functiile pe care le executa acestea,cu numele subsistemelor corespunzatoare din arhitectura ITS nationala) cu care ar trebui sa discute oorganizatie, n timpul planificarii initiale a unei implementari, identifica interfetele si schimburile de datece trebuie sa fie incluse (de exemplu, schimburi de date ntre subsistemele de management al traficului sicele amplasate de-a lungul drumului), furnizeaza o verificare a produsului de catre contractorul proiectarii(n cazul n care contractorului i se cere sa demonstreze folosirea arhitecturii ITS si relatia dintre aceastasi proiectarea oferita), ajuta la reducerea necesitatii unor schimburi costisitoare ntr-o faza trzie a pro-cesului de proiectare si implementare, furnizeaza estimari aproximative ale costurilor pentru un spectrularg de echipamente si servicii ITS, ce pot fi folosite la calcularea costurilor initiale ale proiectului sifurnizeaza o perspectiva pentru identificarea serviciilor si functionalitatilor care nu au fost luate n con-siderare initial, necesare n mod curent si care sunt posibile. Astfel, se furnizeaza o lista a capacitatilorviitoare, ce pot fi planificate de acum, ca o anticipare a necesitatilor viitoare (de exemplu, se poate plani-fica, pentru un furnizor de informatii, distribuirea informatiilor de trafic sau de alt tip de diversi abonati).

De asemenea, un alt avantaj este acela ca defineste tipul de informatii ce trebuie partajate de acesteorganizatii. Organizatia poate folosi informatiile ca o lista de verificare n planificarea proiectului si ndiscutiile cu celelalte grupuri tinta, pentru a arata cum pot participa acestea la partajarea informatiilor.

Un ultim beneficiu pe termen scurt, se refera la faptul ca reprezinta un bun punctde plecare sau model pentru dezvoltarea arhitecturii care va directiona strategia de desfasu-rare a unui anumit proiect. Astfel, pornind de la arhitectura ITS nationala se pot nla-tura functiile si fluxurile de informatii ce nu sunt potrivite si apoi se pot include mod-ificari sau suplimentari, pentru satisfacerea cerintelor si consideratiilor specifice locale.

Utilizarea arhitecturii ITS nationale si standardelor ITS va furniza, de asemenea, mari ben-eficii pe termen lung. Acestea vor aduce un cstig att la nivel national, ct si regional si anume:a) Interoperabilitate - arhitectura ITS nationala specifica standardele care sunt necesare pentruasigurarea interoperabilitatii si componentele carora li se adreseaza; de regula aceste componentesunt de tip interfata ntre componente de tipul prelucrare, memorare date, comunicare, mediu ex-

41

tern. Solutiile inovatoare utilizate n definirea arhitecturii pot contribui la dezvoltarea standard-elor existente suport pentru asigurarea interoperabilitatii ntre componente sau ntre sisteme.

Utilizarea interfetelor standard va asigura, la nivel national si re-gional, interoperabilitatea si interschimbabilitatea sistemelor si dispozi-tivelor utilizate n managementul calatorilor prin intermediul sistemelor ITS.2) Competitie mai buna - prin solicitarea utilizarii de standarde deschise, se vaputea raspunde cerintelor arhitecturii de catre mai multi vnzatori / furnizori care re-specta standardele. Totodata, pot fi obtinute sprijin si actualizari din mai multe surse,evitndu-se problema blocarii la o singura sursa, implicnd cresterea competitiei.3) Costuri mai mici - costurile de termen lung ale dezvoltarii se vor diminua prin economiile facutedatorita echipamentului si produselor ITS gata fabricate si a competitiei dintre mai multi furnizori.4) Posibilitatea de extindere viitoare - prin proiectarea ntr-un cadru comun si utilizarea unor stan-darde deschise, se poate crea un mediu care integreaza sistemele ITS vechi cu sistemele ITS noisi se permite adaugarea unor functii noi, atunci cnd acest lucru este dorit sau este necesar.5) Integrare mai buna ntr-un sistem de transport - natura deschisa si structura arhitec-turii nationale ITS si utilizarea unor componente care sa respecte standardele vor fa-cilita integrarea componentelor complexe ale managementului traficului cu componentelealtor sisteme de tip ITS. O integrare mai buna a sistemelor proprii diverselor organiza-tii va permite o partajare efectiva a informatiei si o utilizare mai eficienta a resurselor.

Capitolul 2

Senzori si traductoare

Sectiunea 1: Definire si ncadrare n literatura de specialitaten scopul masurarii marimilor fizice ce intervin ntr-un proces tehno-

logic, este necesara, n general, convertirea acestora n marimi de alta naturafizica, ce pot fi introduse cu usurinta ntr-un circuit de automatizare.

Elementul care permite convertirea unei marimi fizice de obicei neelectrica ntr-oalta marime fizica de obicei electrica dependenta de prima, n scopul introducerii aces-teia ntr-un circuit de automatizare, se numeste traductor. De exemplu, o temperatura sau

o presiune sunt convertite n marimi de natura elec-

trica - tensiune, curent electric - proportionale cu marimile generale,

care pot fi utilizate si prelucrate de celelalte elemente de automatizare

42

ale sistemului de reglare automata (SRA) - comparatoare, regulatoare automate, etc.Structurile de masurare destinate evaluarii marimilor neelectrice includ, ntotdeauna, cel putin

un traductor (mijloc de masurare care asigura conversia suportului informational al marimilor de ma-surat). Masurarea electrica a marimilor neelectrice impune ca suportul energetic al marimii masurate safie unul electric. Transmisia informatiei se simplifica, iar precizia de masurare se amelioreaza. Devinposibile masurarea marimilor neelectrice cu sisteme automate cu semnal unificat (bucla de curent, liniide tensiune sau modulatie n frecventa) si realizarea sistemelor de reglare automata. Conversia de suportinformational la nivelul unui traductor nseamna schimbarea naturii marimii purtatoare de informatie,marimea de intrare si marimea de iesire din traductor fiind de natura diferita. Daca marimea de iesireeste electrica, traductorul se numeste electric. Traductoarele electrice sunt cele mai raspndite datoritafacilitatilor lor de prelucrare complexa (fiind incluse obligatoriu n orice sistem de masurare automata).

Traductoarele pot fi proiectate pentru orice marime neelectrica prin alegerea unui material core-spunzator pentru elementul sensibil (datorita structurii electronice a materiei, orice variatie ntr-unparametru neelectric va avea ca efect o variatie corespunzatoare a unui parametru electric). Trebuiementionat ca o anumita marime neelectrica poate fi detectata cu ajutorul mai multor tipuri de senzori. Deexemplu, deplasarea poate fi convertita n variatie de rezistenta, de inductanta, de capacitate electrica etc.

Astfel, traductorul este un dispozitiv de automatizare care stabileste o corespondenta n-tre marimea de masurat (ce poate fi de orice natura sau domeniu de variatie) si o marimede natura data, avnd un domeniu de variatie calibrat, marime ce este receptionata si pre-lucrata de catre echipamentele de conducere (regulatoare si calculatoare de proces).

n literatura de specialitate, deseori, termenul de traductor este nlocuit cu cel de senzor.Aceasta terminologie este des utilizata n zona americana, n timp ce termenul de traductor este uzitatn zona europeana. Cuvntul senzor este derivat din cuvntul latin sentire care nseamna a percepe,n timp ce traductor din transducere care nseamn a traversa. O definitie de dictionar atribuie cuvn-tului senzor semnificatia de dispozitiv care detecteaza o schimbare ntr-un stimul fizic si o transformantr-un semnal care poate fi masurat sau nregistrat, n timp ce pentru cuvntul traductor definitiaeste de dispozitiv care transfera putere de la un sistem la altul n aceeasi forma sau n una diferita.Prin prisma definitiei, un senzor realizeaza aceeasi functie ca si un traductor, adica percepe starea uneimarimi fizice pe care o converteste n semnal electric. n consecinta, structura functionala a unui sen-zor respecta - n principiu aceeasi schema ca a traductorului. Aceasta arata de ce, cele doua noti-uni sunt folosite frecvent n explicarea principiilor functionale pentru diferite structuri constructive.

n cadrul unui SRA monovariabil, traductorul (Tr) este plasat pe calea de reactie, avndla intrare marimea reglata - y, pe care o converteste n marime de reactie - yr (Figura 1).

43

Figura 1: Schema de principiu a unui SRA monovariabiln cazul unui sistem multivariabil de reglare si / sau conducere automata, schema de principiu

este de tipul celei din figura 2, unde EE este elementul de executie, SI-I sistemul de interfata a in-trarilor, Tr este traductorul, SI-E este sistemul de interfata a iesirilor, SIA este sistemul de interfatapentru marimi analogice, SIN este sistemul de interfata pentru marimi numerice, CP este calculatorulde proces, CO este consola operator, CU este calculatorul universal si PG sunt perifericele generale.

Figura 2: Sistem de conducere automata a unui proces multivariabilDin cele doua figuri de mai sus, se constata ca traductoarele (Tr) sunt situate pe calea infor-

mationala avnd sensul de transmitere de la proces catre sistemul de conducere, iar elementele de exe-

44

cutie (EE) sunt plasate pe calea de transmitere a comenzilor de la sistemul de conducere catre proces.Cuplarea traductoarelor cu procesul se poate realiza n diverse moduri - mecanic, termic,

electric etc, n raport cu natura fenomenelor purtatoare de informatie referitoare la marimea demasurat. Datorita unor avantaje bine cunoscute, majoritatea echipamentelor de automatizare suntelectrice sau electronice, si numai n cazuri speciale pneumatice (medii cu pericole de exploziisau incendii). Ca urmare, semnalele de iesire ale traductoarelor sunt de natura electrica (ten-siune, curenti) sau pneumatica (aer instrumental), acestea avnd domenii de variatie fixate.

ntruct traductoarele, sau unele componente ale acestora, sunt montate direct n instalatiilen care se desfasoara procesul, este necesar ca acestea sa functioneze corect, n conditii foarte di-ficile: umiditate, medii corozive sau uneori la temperaturi ridicate sau la presiuni foarte mari.

Un traductor difera de un aparat de masurat, sub raportul mai multor caracteristici. Prin aparatde masurat se ntelege acel dispozitiv care stabileste o dependenta ntre marimea de masurat si o altamarime ce poate fi perceputa nemijlocit cu ajutorul organelelor de simt umane, ntr-o maniera carepermite determinarea valorii marimii necunoscute n raport cu o anumita unitate de masura. n cazulsistemului de reglare automata (SRA), unde conducerea procesului se face fara participarea directa aoperatorului uman, mijloacele prin care se realizeaza operatia de masurare se numesc traductoare.

Realizndu-se un paralelismul functional ntre aparatele de masurat si traductoare, se ob-serva o serie de deosebiri ce rezulta, n special, din faptul ca traductorul este un element compo-nent al SRA. Din punct de vedere al caracteristicilor, traductoarelor li se impun urmatoarele cerinte:a) relatie de dependenta liniara ntre intrare si iesire (I - E).b) dinamica proprie care sa nu influenteze n mod esential comportarea SRA.

Aceste cerinte reprezinta restrictii severe n constructia traductoarelor. Dacapentru un aparat de masura relatia de dependenta I-E poate fi neliniara deoarecescara aparatului se gradeaza neliniar, n cazul traductorului dependenta I-E este im-pusa strict liniara. Mai precis, eroarea de neliniaritate admisa este foarte redusa.

n ceea ce priveste dinamica proprie, este necesar ca informatia furnizata de tra-ductor catre echipamentul de conducere sa ajunga la acesta fara ntrziere, pentru ca de-ciziile de conducere sa fie oportune. Acest lucru nseamna ca dinamica proprie a tra-ductorului trebuie sa fie rapida, astfel nct programarea informatiei prin traductor (I-E)sa se faca cu ntrzieri minime (neglijabile) n raport cu dinamica procesului condus.

Realizarea functiilor de catre traductor astfel nct semnalul obtinut la iesirea acestuia sareprezinte valoric marimea masurata, sub forma accesibila dispozitivelor de automatizare, im-plica o serie de operatii de conversie nsotite totodata si de transformari energetice bazate fiepe energia asociata marimii preluate din proces, fie pe cea furnizata de sursele auxiliare.Traductorul se compune dintr-o serie de elemente care i permit sa realizezeconversia unei marimi fizice ntr-o alta marime fizica dependenta de prima,n scopul introducerii acesteia ntr-un circuit de automatizare (Figura 3).

45

Figura 3: Structura generala a unui traductorElementele componente, reprezentate n figura de mai sus, sunt un adaptor (AAD), un ele-

ment sensibil denumit detector (ESD), ce este specific fiecarui parametru masurat, un element detransmitere sau de transfer (ET), n cazul n care este necesar, si o sursa de energie auxiliara (SEA).

Marimea de masurat X este aplicata la intrarea traductorului, reprezentnd parametrul reglat(temperatura, debit, presiune, turatie, nivel, vitaza, forta, etc). Marimea de iesire Y reprezinta val-oarea marimii masurate, exprimata sub forma de semnal analogic (curent, tensiune sau presiune).nsa, aceasta structura generala a traductoarelor este diferita de la un tip de traductor la altul.

Faptul ca n structura traductorului sunt prezente blocurile de prelucrare si de iesire sug-ereaza restrictiile (cerintele) care pot fi impuse semnalului de iesire, si anume proportionali-tatea iesirii cu marimea de masurat (ceea ce nseamna ca la un traductor caracteristica stat-ica este liniara) si normalizarea semnalului electric de iesire, prin impunerea unor limite infe-rioare si superioare de variatie, indiferent de tipul si gama de variatie a marimilor de intrare.

Detectorul (DES), numit si element sensibil, senzor sau captor, este elementul spe-cific pentru detectarea marimii fizice pe care traductorul trebuie sa o masoare. Detectorul /Senzorul este elementul sensibil ce are rolul de a sesiza marimea de masurat aplicata la in-trarea sa, X(t) si de a o converti ntr-o alta marime fizica, de aceeasi natura sau de naturadiferita, Y(t), care poate fi usor masurata, cel mai frecvent pe cale electrica. Conversiamarimii de intrare n marime de iesire la senzori se bazeaza pe efecte fizice sau chimice.

n mediul n care trebuie sa functioneze traductorul, n afara marimii X, exista si alte marimiifizice. Detectorul trebuie sa aiba calitatea de a sesiza numai variatiile marimii X, fara ca informatiilepe care acesta le furnizeaza sa fie afectate de celelalte marimi din mediul respectiv sau din proces.

n urma interactiunii dintre marimea de masurat si detector are loc o modificare de starea acestuia, care contine informatia necesara determinarii valorii marimii de masurat. Modifi-carea de stare presupune un consum energetic preluat de la proces. n functie de fenomenelefizice pe care se bazeaza detectia si de puterea asociata marimii de intrare, modificarea destare se poate manifesta sub forma unui semnal la iesirea elementului sensibil. Exista si

46

situatii n care modificarea de stare are ca efect modificarea unor parametrii de material acaror evidentiere se face utiliznd o energie de activare de la o sursa auxiliara (SEA).

Indiferent cum se face modificarea de stare a detectorului (D), infor-matia furnizata de acesta nu poate fi folosita ca atare, necesitnd prelucrari ulte-rioare prin elementul de transmitere / de transfer (ET) si prin adaptor (AAD).Senzorilor / Detectorilor le sunt specifice trei caracteristici:

Miniaturizarea, care permite realizarea de masurari (determinari) punctualeale marimilorinvestigate

Multiplicarea functionala, adica existenta n structura unui senzor a unui numar mare dedispozitive sensibile care ndeplinesc aceeasi functie, dispuse liniar sau matricial

Fusiunea senzoriala, care presupune reuniunea mai multor senzori ntr-o configuratie unica,pentru a asigura o functionalitate dorita.

Traductorul poate avea n structura sa mai multi senzori, capabili sa efectueze conversiamarimii de masurat ntr-o marime electrica, indirect, prin mai multe etape intermediare,pna la obtinerea marimii de iesire finale Y. Traductorul care include un singur senzor senumeste traductor direct. n caz contrar, acesta se numeste traductor complex.

Adaptorul (A) are rolul de a modifica / de a adapta informatia obtinuta laiesirea detectorului (D) la cerintele impuse de aparatura de automatizare care o uti-lizeaza, adica de a o converti sub forma impusa pentru semnalul de iesire Y.

La partea de intrare, adaptorul se caracterizeaza printr-o mare di-versificare constructiva pentru a putea prelua variatele forme sub care potsa apara modificarile de stare ale diferitelor elemente sensibile (ES).

Pe parte de iesire, adaptoarele cuprind de regula (la echipamentelestandardizate) elemente comune necesare generarii semnalelor unificate, carenu depind de tipul sau domeniul de variatie al marimii de intrare.

Adaptorul asigura conversia variatiilor de stare ale elementului sensibil (ES) n semnale cali-brate la iesire, ce reprezinta (la o alta scara) valoarea marimii de intrare. Deci, adaptorul (AD) re-alizeaza operatia specifica masurarii, adica, comparatia cu unitatea de masura adoptata. Modalitatilepractice de efectuare a comparatiei sunt diverse, comparatia putnd fi simultana sau succesiva (nes-imultana). Este necesar ca la iesirea adaptorului dependenta intrare iesire (I-E) sa fie liniara.

Adaptoarele se pot clasifica n mai multe categorii, n functie de elementele constructivesi de forma de variatie a semnalelor de iesire. n functie de elementele constructive, impuse

47

de natura semnalelor de iesire, adaptoarele pot fi electrice (electronice) si pneumatice. n ra-port cu forma de variatie a semnalelor de iesire, adaptoarele pot fi analogice si numerice.

Utilizarea unui traductor este precedata de operatia de calibrare initiala prin care intervalul devariatie al semnalului analogic de la iesirea traductorului se asociaza domeniului necesar al marimiide intrare n traductor si n consecinta, fiecarui nivel de semnal la iesire i corespunde o valoarebine precizata a marimii de intrare datorita legii de dependenta liniara a marimii masurate.

Particularitatile referitoare la aspectele tehnologice sau economice impun si prezenta unorelemente auxiliare n anumite cazuri. De exemplu, n masurarea temperaturilor nalte, elemen-tul sensibil nu poate fi plasat n aceeasi unitate constructiva cu adaptorul. De aceea, este nece-sar un element de legatura ntre detector si adaptor. Aceste elemente, numite elemente de trans-mitere (ET), realizeaza legaturi electrice, mecanice, optice, etc. ntre detector si adaptor.

Daca marimea generata de detector este neadecvata pentru transmisie (cum se n-tmpla n cazul transmisiilor la mare distanta), atunci elementul de transmitere continesi elemente de conversie, potrivit cerintelor impuse de canalele de transmisie.

n categoria elementelor auxiliare intra si sursele de energie auxiliara, care ajuta la conver-sia semnalelor din detector si adaptor, atunci cnd aceste conversii nu se pot obtine utiliznd put-erea asociata marimii de masurat, sau cnd aceste conversii (cu energie proprie luata de la semnalulde masurat) introduc dificultati n realizarea performantelor cerute semnalului de iesire din traductor.

Ansamblul format dintr-un senzor integrat in acelasi circuit (chip) cu elementul de adaptare poartanumele de traductor "integrat". Recent, a aparut conceptul de senzor sau traductor "inteligent" care prez-ina asocierea unui traductor cu un microprocesor (microcontroller). Astfel se pot obtine semnale de iesirecu mare imunitate la perturbatii, liniarizarea caracteristicii de conversie a marimii de intrare X in marimede iesire Y, autocalibrarea, corectii fata de diversi factori de influenta, generarea unor marimi de control.

Evident, inteligenta unui astfel de dispozitiv trebuie nteleasa prin organizarea tra-ductorului n jurul unei unitati procesoare, care, pe lng asigurarea comunicatiei prinintermediul magistralei de cmp, permite efectuarea unor operatii suplimentare ca:

Functia de prelucrare (operatii matematice de calcul, compararea cu limite de bunafunctionare, liniarizarea caracteristicii statice a elementului sensibil)

Autoetalonarea, prin folosirea unor circuite de compensare automata a influentei mediului,corectia erorilor de deriva a nulului, eliminarea erorilor sistematice, diminuarea eroriloraleatoare prin calculul unor valori medii

Autotestarea, la pornire si / sau periodica, cu afisarea componentei / blocului defect.

Sectiunea 2: Caracteristici generale ale senzorilor si traductoarelorPe baza relatiei de dependenta dintre semnalul de intrare si cel de iesire

se stabilesc urmatoarele caracteristici generale, valabile pentru orice traductor:

48

a) natura fizica a marimilor de intrare si de iesire (presiune, debit, temper-atura, deplasare, etc. respectiv rezistenta electrica, tensiun