На челябинских дорогах появились умные знаки, которые передают информацию о своём состоянии в городской мониторинговый центр. Контроль за дорожными знаками осуществляется удалённо, а в случае их повреждения или кражи информация поступает профильным службам моментально.

В Челябинске началось тестирование системы умных дорожных знаков. В отличие от классического «умный» дорожный знак оснащается специальным модулем. Модуль состоит из датчиков-гироскопов, фиксирующих положение знака относительно пространства, передающим устройством и элементом питания. Передающее устройство с помощью технологии LoRa WAN (Long Range wide-area networks) связывается с удалённым сервером и отсылает информацию о состоянии объекта. Облачный сервис, запущенный на сервере формирует интерактивную карту с нанесёнными на неё метками – дорожными знаками и их текущим статусом («исправен» или «не исправен»).

Информация о состоянии дорожного знака при помощи датчиков и беспроводной сети передаётся в ситуационный центр. В случае вандализма или, если знак будет сбит, умное устройство мгновенно передаст данные на сервер, и обслуживающая организация получит актуальные сведения. Базовый сценарий использования предполагает, что данные о состоянии дорожных знаков передаются автоматически два раза в сутки. При этом датчики без замены могут проработать около года. По запросу частота обмена данными может быть изменена.

Представленное решение является примером внедрения современных технологий интернета вещей в городскую инфраструктуру. Его апробацией и тестированием в столице Южного Урала занимается оператор мобильной связи «МегаФон».

«Поврежденные либо отсутствующие дорожные знаки могут привести к непоправимым последствиям — серьезному ДТП. Мы предлагаем усовершенствовать подходы к обеспечению безопасности дорожного движения. Наше решение на основе интернета вещей позволит в режиме онлайн отслеживать состояние дорожных знаков. Важно, что организации, занимающиеся их установкой и обслуживанием, смогут значительно сократить затраты и минимум в 10 раз быстрее обнаружить и устранить повреждения», — отметил Евгений Иванов, директор по развитию бизнеса в государственном сегменте и специальным проектам «МегаФона» на Урале.

Из технических особенностей решения стоит выделить сам IoT-датчик, который может работать при температуре от +60⁰C и до -40⁰C. Это позволяет обеспечить стабильный сигнал при любых экстремальных погодных условиях. Сам датчик реагирует на отклонение от нормали на угол больше 30 градусов.

Для передачи данных от датчика до облачной платформы используется сеть большого радиуса действия – в стандарте LoRa WAN. Технология отличается высокой помехоустойчивостью. Даже одна базовая станция LoRa способна одновременно обслуживать сотни тысяч устройств и отличается их малым энергопотреблением.

Протокол LoRa WAN обеспечивает полную двухстороннюю связь между узлами сети и обладает специальными методами шифрования, для обеспечения надежности и безопасности системы.

Типовую сеть LoRa WAN можно представить в виде оконечных устройств, точек, узлов, данные с которых передаются в зашифрованном виде на шлюзы, далее на сервер сети провайдера и далее на сервер приложений провайдера, откуда всё это уже поступает к конечному пользователю.

Узлы сети LoRa WAN могут выполнять различные функции, такие как: измерения, управление и контроль. Обычно такие узлы располагаются удаленно друг от друга, и ко всему этом имеют питание от элементов питания или батарей. При помощи протокола LoRa WAN эти узлы настраиваются для связи со шлюзом или концентратором LoRa.

Данные от узлов передаются в обе стороны — от узла у серверу и обратно. Узлы работают в режиме передачи лишь краткие промежутки времени, далее открывается временное окно на прием данных. Остальное время узлы находятся либо в спящем состоянии, либо с состоянии приема.

В сетях, использующих модуляцию LoRa, связь между устройствами происходит по радиоканалу в нелицензируемом диапазоне частот. В России для этого выделены диапазоны 433 и 868 МГц, как и в Европе). В LoRa WAN сетях на физическом уровне, как правило, используется модуляция LoRa на частоте 863-870 (868, реже на 433) МГц.

Датчики, использующие LoRa WAN способны передавать данные на скорости от 300 бит/с до 50 кбит/с. Скорость падает с увеличением расстояния между приёмником и передатчиком. Фактически, в существующих устройствах, скорость может не превышать 11 килобит в секунду, что вполне достаточно для решаемых данной технологией задач.

Цена одного датчика, работающего в сети LoRa WAN составляет в среднем 300-500 рублей. Основные затраты приходятся на организацию сети и оснащение объектов датчиками.

В настоящее время на территории Челябинской области насчитывается порядка 50 тыс. дорожных знаков на 30 тыс. специальных опорах. На обслуживание дорожных знаков из бюджета ежегодно тратится порядка 20 млн рублей. Использование умных знаков на базе IoT позволить снизить расходы на содержание минимум на 10-15 процентов.

Кроме того, массовое использование умных дорожных знаков поможет сократить число дорожно-транспортных происшествий, повысить культуру вождения, а также ускорить появление беспилотных автомобилей и общественного транспорта.