CC BY
142
Вестник КГЭУ, 2017, № 3 (35) УДК 656.121
Информатика, вычислительная техника и управление
БЕСКОНТАКТНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОПЛАТЫ ПРОЕЗДА В ОБЩЕСТВЕННОМ ТРАНСПОРТЕ
Л.С. Архипов, В.В. Косулин
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
lenya 1. 3 @mail. ru
В регионах России существуют различные варианты оплаты услуг общественного транспорта. Мы продолжаем пользоваться услугами кондукторов, однако качество обслуживания ими пассажиров не всегда находится на должном уровне. Во многих городах страны сегодня внедряется система безналичной оплаты проезда с помощью транспортной карты. Недостатком ее является неудобство оплаты проезда в переполненном транспорте, так как необходимо прикладывать транспортную карту к валидатору. Предлагаемый в работе аппаратно - программный комплекс полностью решает данную проблему, позволяя производить оплату через бесконтактную систему, которая считывает данные карты уже при входе в транспортное средство. В карте будет использован чип iCode и iCode SLI, позволяющий обмениваться данными на расстоянии до 1,5 метра. Общественный транспорт, оборудованный данным комплексом, сможет в автоматическом режиме снимать деньги за проезд, а также вести мониторинг загруженности транспортерного средства для статистического анализа. При использовании данного комплекса происходит полный отказ от кондукторов, и вместо них контроль будут осуществлять контроллеры. Оплата по безналичному расчету сделает проезд в транспорте более комфортным. Ни в одном городе России нет аналогов предлагаемой системы.
Ключевые слова: транспорт, оплата проезда, безналичный расчет, автоматизация, микроконтроллер, сайт, web-приложение, MySQL, бесконтактная карта.
THE NONCONTACT AUTOMATED SYSTEM OF PAYING THE FARE IN
PUBLIC TRANSPORT
L.S. Arhipov, V.V. Kosulin
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
lenya 1. 3 @mail. ru
In the regions of Russia there are different payment options for public transport services. We continue to use the service of conductors but the quality of their service is not always at the proper level. Today in many cities of our country the system of cashless payment of fare using a transportation card is introduced. Its disadvantage is the inconvenience of payment in a crowded public transport as it is necessary to put the transport card to the validator. The hardwaresoftware complex solves this problem allowing you to make payment through a contactless system which reads the card data already at the entrance of the vehicle. The card is used as the chip iCode and iCodeSLI which allows you to exchange data at a distance of 1,5 meter. Public transport equipped with the complex will be able to withdraw money for travel automatically and monitore vehicle occupancy for statistical analysis. Using this complex will allow to refuse from conductors completely and the control will be carried out by controllers. Payment by bank transfer
will make public transportation more comfortable. There are no analogues of the proposed system in any city of Russia.
Keywords: transport, payment for travel, by bank transfer, automation, microcontroller, site, web-application MySOL, contactless card.
Россия - огромная страна, протяженность её дорог очень велика, поэтому развитие транспортной системы является одной из важнейших задач современной экономики. Услугами общественного транспорта пользуется большая часть населения страны. Следовательно, актуальным становится вопрос о совершенствовании оплаты проезда пассажирами [1].
Целью данного проекта является разработка аппаратно-программного комплекса автоматизации бесконтактной оплаты за проезд в общественном транспорте. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1) проанализировать имеющиеся системы оплаты проезда в общественном транспорте;
2) разработать систему пассажиропотока на одну единицу общественного транспорта;
3) разработать систему бесконтактного считывания и записи количества поездок на карту пассажиров;
4) разработать web-приложение для информирования водителя;
5)создать систему управления базами данных для получения, хранения и вывода информации;
6) создать сайт для вывода статистических данных о каждой единице транспорта, так и о рейсах в целом.
Объект исследования: муниципальное транспортное предприятие. Предмет исследования: организация системы оплаты за проезд в общественном транспорте. Методы исследования: 1. теоретические: анализ; сравнение; обобщение; формализация; моделирование. 2. эмпирические: наблюдение; эксперимент; социологический опрос.
Бесконтактная автоматизированная система оплаты проезда в общественном транспорте состоит из следующих компонентов: системы пассажиропотока, системы бесконтактного считывания и записи количества поездок на карту пассажиров, Web-приложения для информирования водителя, прибора контроля оплаты за проезд пассажирами автотранспорта, сайта. Рассмотрим более подробно каждый из них.
Систему пассажиропотока можно представить в виде схемы (рис.1).
Рис. 1. Блок схема системы пассажиропотока
Как видно на рис. 1, система имеет 4 основных модуля: УЗД - ультразвуковой датчик HC-SR04,MK - микроконтроллер ATmega 328 [2], WiFi-Wifi модуль ESP8266 [3], Web-приложение. Микроконтроллер получает информацию о расстоянии от ультразвуковых датчиков до пассажира и фиксирует о входе или выходе пассажира.
Вычисления происходят в зависимости от того, какой датчик сработал первый. После подсчета пассажиропотока микроконтроллер отправляет собранные данные по WiFi на локальный сервер водителя, где они анализируются и отправляются дальше на основной сервер муниципального предприятия. Рассмотрим принцип работы ультразвукового датчика (рис. 2).
Vss
Рис.2. Принцип работы УЗД
Датчик отправляет ультразвуковые импульсы и слушает эхо. На вход Trig датчика подаются импульс высокого уровня длительностью 10-15 микросекунд. Датчик отправляет ультразвуковой сигнал "chirp" из восьми коротких импульсов частотой выше предела диапазон слуха человека. Электроника датчика знает скорость звука в воздухе. Измеряя время между отправленным и принятым ультразвуком, ультразвуковой датчик HC-SR04 формирует выходной сигнал. Спустя примерно микросекунду ультразвуковой датчик HC-SR04 выдает на выходе Echo импульс высокого уровня длительностью до 38 миллисекунд. Если препятствий не обнаружено, то на выходе будет сигнал с длительностью 38 мс. Таким образом, для работы с датчиком от электроники прибора требуется один цифровой управляющий выход и один вход для сигнала датчика [4].
Длина импульса на выходе Echo пропорциональна расстоянию до препятствия. Расстояние вычисляется по формуле (1) где S - расстояние в сантиметрах, F - продолжительность импульса в микросекундах.
F
S =58 (1)
Система бесконтактного считывания и записи количества поездок на карту пассажиров (рис.3) имеет 5 основных блоков: бесконтактная карта с чипом iCode [5], считывающее устройство, МК - микроконтроллер ATmega 328, WiFi - WiFi модуль ESP 8266, Web-приложение.
Рис. 3. Блок - схема системы бесконтактного считывания и записи на карту
При получении информации о количестве поездок и о пользователе карты считывающее устройство их передает в микроконтроллер, где он эти данные
сохраняет. Также микроконтроллер подсчитывает количество вошедших в транспортное средство пассажиров. После того, как двери автотранспортного средства закрылись, микроконтроллер отправляет сохраненную информацию по WiFi на сервер, где она сверяется. Далее сервер отправляет результат проверки в микроконтроллер и, при выходе с пассажира, будет считываться оплата за проезд.
Описание система управления базами данных (СУБД). Для сервера используется технология MySQL. MySQL - это реляционная система управления базами данных,то есть данные в ее базах хранятся в виде логически связанных между собой таблиц, доступ к которым осуществляется с помощью языка запросов SQL. MySQL - свободно распространяемая система, т.е. платить за ее применение не нужно. Кроме того, это достаточно быстрая, надежная и, главное, простая в использовании СУБД [6].
В базе данных хранятся данные карт пользователей: ФИО пользователя, ID пользователя, количество поездок. Также БД хранит сведения о водителе, о рейсе и общие статистические данные. Сервер получает информацию от каждой единицы транспортного средства после каждой остановки. Система пассажиропотока отправляет данные о количестве пассажиров, вошедших и вышедших из транспорта. Информацию о пользователях и количестве прочитанных карт отправляет система бесконтактной оплаты. Сервер сравнивает полученные сведения и записывает информацию в базу данных и на сайт, а также отправляет их в web- приложение для информирования водителя.
Web-приложение для информирования водителя. Приложение будет создано на сервере для кроссплатформенности приложения. Для создания web-приложения используется технология ASP.NET [7].
В начале рабочего дня водитель на своем планшете (который установлен в автотранспортном средстве) входит в web-приложение, которое предоставляет ему следующую информацию: вся информация о рейсе (номер маршрута и т.д.), вся информация об автобусе (когда проходил технический ремонт и т.д.), вся информация о пассажиропотоке (количество пассажиров в транспорте, число безбилетников и т.д.) .Web-приложение в автоматическом режиме следит за количеством безбилетных пассажиров. Если таких людей большинство, то приложение отправляет запрос на сервер для регистрации и оператору для информирования контроллеров.
Прибор контроля оплаты за проезд пассажирами автотранспорта. Данная система является переносной. Она применяется контролерами при получении запроса о проверке определённого автотранспортного средства. Контроллер заходит к водителю на остановке. Водитель говорит свой логин и пароль для синхронизации системы пассажиропотока и прибора контроля. Далее контроллер заходит в салон и, проходя мимо пассажиров, прибор контроля фиксирует, есть ли у пассажира транспортная карта. При нахождении безбилетного пассажира контроллер фиксирует это в приборе и составляется акт об административном правонарушении.
Содержание сайта. Сайт предназначен для отображения статистических данных в наглядной форме. Информация, которая будет выводиться на сайте: информация о рейсах, информация об одной единице транспортного средства в реальном времени. Таким образом, в работе предлагается аппаратно -программный комплекс автоматизации оплаты проезда в общественном транспорте, который позволит упростить оплату за проезд. Общественный транспорт, оборудованный данным комплексом, сможет в автоматическом режиме снимать деньги за проезд, а также вести мониторинг загруженности транспортерного средства для статистического анализа. При использовании данного комплекса происходит полный отказ от кондукторов и, вместо них, контроль будут осуществлять
контроллеры. «Забывчивые» пассажиры могут приобрести одноразовые билеты в киосках города [8].
Предлагаемый программно -аппаратный комплекс имеет следующие преимущества по сравнению с существующей системой в г. Казани:
1. оплата по безналичному расчету, что делает проезд в транспорте в часы пик, когда транспорт переполнен более комфортным (не надо доставать наличные денежные средства и искать, куда положить сдачу);
2. отсутствие материальных (бумажных) проездных документов приведет к тому, что город станет чище [9];
3. возможно ведение учёта пассажиропотока в каждой единице общественного транспорта, так как будут собираться статистические данные ( на каком транспорте, в какое время и сколько пассажиров оплатило проезд, что позволит динамично оптимизировать количество транспортных средств на маршрутах общественного транспорта)[10].
Апробирование предложенной системы будет проводиться во время преддипломной практики на одном из транспортных предприятии г. Казани. Экономические расчеты показывают, что для внедрения бесконтактной автоматизированной системы оплаты проезда в общественном транспортере потребуется пять миллионов рублей для работы предприятия, ежедневно эксплуатирующего сто автобусов. Срок окупаемости затрат составит два месяца.
Литература
1. Ширяев С.А., Устинова О.В., Раюшкина А.А. Использование IT -технологий для автоматизации систем оплаты проезда на общественном транспорте // Инновационные информационные технологии. 2012. №1. С. 497-499.
2. ATmega 328 — Микроконтроллер 8-Бит, 32 кБ флеш памяти // Datasheet URL: http://rudatasheet.ru/datasheets/atmega328/ (дата обращения: 15.08.2017).
3. WiFi модуль ESP-12E (на базе ESP8266) // RadioProgURL: http://radioprog.ru/shop/merch/33 (дата обращения: 15.08.2017).
4. iCode SLIX (ISO15693) // SMART-CARD.RU URL: http://www.smart-card.ru/beskontaktnaja-smart-karta-icode-sli-x-iso15693-iso-pvc/ (дата обращения : 5.09.2017).
5. Ultrasonic Ranging Module HC-SR04 // ITEAD Wik URL: https://www.itead.cc/wiki/Ultrasonic_Ranging_Module_HC-SR04 (дата обращения: 1.10.2017).
6. Интуит национальный открытый университет URL: http://www.mtuit.ra/studies/courses/42/42/lecture/27193?page=2 (дата обращения: 20.09.2017).
7. Платформа ASP.NET // Сайт о программировании URL: https://metanit.com/sharp/mvc.php (дата обращения: 17.08.2017).
8. Провести реформу системы контроля оплаты проезда в городском общественном транспорте (г. Санкт-Петербург) // Российская общественная инициатива URL: https://www.roi.ru/11739 (дата обращения: 15.09.2017).
9. Архипов Л.С., Косулин В.В. Автоматизация оплаты проезда в общественном транспорте // Студенческая наука для развития информационного общества. Ставрополь: Северо -Кавказский федеральный университет, 2017. С. 317-319.
10. Архипов Л.С., Косулин В.В. Автоматизация оплаты проезда в общественном транспорте // Наука в современном обществе. North Charleston, USA: Create Space, 2016. С. 102-103.
References
1. Shiryaev S.A., Ustinova O.V., Rayushkina A.A. Ispol'zovanie IT-tekhnologii dlya avtomatizatsii system oplaty proezda na obshchestvennom transporte // Innovatsionnye informatsionnye tekhnologii. 2012. No. 1. P. 497-499.
2. ATmega328 — Mikrokontroller 8-Bit, 32 kB flesh pamyati // DataSheet URL: http://rudatasheet.ru/datasheets/atmega328/ (data obrashcheniya: 15.08.2017).
3. WiFimodul' ESP-12E (na baze ESP8266) // RadioProg URL: http://radioprog.ru/shop/merch/33 (data obrashcheniya: 15.08.2017).
4. iCode SLIX (ISO15693) // SMART-CARD.RU URL: http://www.smart-card.ru/beskontaktnaja-smart-karta-icode-sli-x-iso15693-iso-pvc/ (data obrashcheniya: 5.09.2017).
5. Ultrasonic Ranging Module HC-SR04 // ITEAD Wik URL: https://www.itead.cc/ wiki/Ultrasonic_Ranging_Module_HC-SR04 (data obrashcheniya: 1.10.2017).
6. Intuit natsional'nyi otkrytyi universitet URL: http:// www.intuit.ru/studies/courses/42/42/lecture/27193?page=2 (data obrashcheniya: 20.09.2017).
7. Platforma ASP.NET // Sait o programmirovanii URL: https://metanit.com/sharp/mvc.php (data obrashcheniya: 17.08.2017).
8. Provestireformusistemykontrolyaoplatyproezda v gorodskom obshchestvennom transporte (g. Sankt-Peterburg) // Rossiiskaya obshchestvennaya initsiativa URL: https://www.roi.ru/11739 (data obrashcheniya: 15.09.2017).
9. Arkhipov L.S., Kosulin V.V. Avtomatizatsiya oplaty proezda v obshchestvennom transporte // Studencheskaya nauka dlya razvitiya informatsionnogo obshchestva. Stavropol': Severo-Kavkazskii federal'nyi universitet, 2017. P. 317-319.
10. Arkhipov L.S., Kosulin V.V. Avtomatizatsiya oplaty proezda v obshchestvennom transporte // Nauka v sovremennom obshchestve. North Charleston, USA: CreateSpace, 2016. P. 102-103.
Авторы публикации
Архипов Леонид Сергеевич - студент, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия.
Косулин Валерий Валентинович - канд. техн. наук, доцент, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия.
Authors of the publication
Leonid S. Arhipov -student, Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia.
Valerii V. Kosulin -Cand. Sci. (Techn.), Kazan State Power Engineering University, Kazan,
Russia.
Дата поступления 08.09.2017.
