CC BY
40
Мобильная система автоматического оповещения экстренных служб о дорожно-транспортных происшествиях
Гуляев К. А.
Гуляев Кирилл Александрович / Gulyaev Kirill Alexandrovich - студент, кафедра информационных технологий,
Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь
Аннотация: рассмотрена проблема оперативного оповещения экстренных служб о дорожнотранспортных происшествиях. Проанализирован существующий на данный момент сервис «ЭРА-ГЛОНАСС», выявлены его недостатки. Сформулированы требования к разрабатываемой системе и задачи, решаемые этой системой. Спроектирована архитектура системы. Представлены графические интерфейсы клиента для мобильной платформы и web-клиента для работы диспетчера. Описаны результаты тестирования мобильного клиента в лабораторных и реальных условиях.
Ключевые слова: информационная система, мобильное приложение, дорожно-транспортное
происшествие, экстренные службы.
УДК 004.9
Согласно данным Государственной инспекции безопасности дорожного движения Министерства внутренних дел России, за 2014 год произошло 200 тысяч дорожно-транспортных происшествий (ДТП), в которых погибло 27 тысяч и было ранено 250 тысяч человек [1]. При этом большинство смертей связано с тем, что экстренные службы не успевают вовремя прибыть на место происшествия по причине несвоевременного оповещения.
В Соединенных Штатах Америки и Европе действуют системы экстренного реагирования при авариях. В 2006 году США была разработана программа NG9-1-1, а в 2010 началось её повсеместное внедрение [2]. В странах Европейского союза внедрена программа eCall, согласно которой с апреля 2018 года весь продаваемый автотранспорт должен быть укомплектован навигационно-коммуникационным терминалом [3].
В настоящий момент на территории Российской Федерации действует система «ЭРА-ГЛОНАСС», запущенная в промышленную эксплуатацию 1 января 2015 года. Система основана на европейской программе eCall и разрабатывается в соответствии со стандартом ГОСТ Р 54620-2011. Терминал, установленный в автомобиле, должен выполнять следующие основные функции [4]:
• определение и передача координат и времени ДТП;
• данные о тяжести аварии;
• двухсторонняя громкая связь.
Однако, на текущий момент доступна лишь кнопка экстренной связи с диспетчером, а сама система не способна автоматически определять факт ДТП, внедрение же этой функции запланировано не ранее 2017 года. Отсутствие данного функционала не позволяет эффективно использовать систему, ведь в результате аварии её участники могут как находиться в состоянии шока, так и получить травмы, из-за чего затрудняется вызов экстренных служб. Также трудности с определением местоположения увеличивают время приезда на место происшествия.
Другой проблемой является невозможность установить терминал на такие транспортные средства (ТС), как мотоцикл или мопед, уровень смертности на которых выше, чем у других ТС.
На диаграмме AS-IS (рис. 1), построенной с использованием нотации BPMN (Business Process Model and Notation) в среде проектирования Visual Paradigm, продемонстрированы действия, которые необходимо выполнить для вызова экстренных служб. Но сложность или невозможность выполнения этих действий может быть обусловлена состоянием потерпевшего в результате аварии.
Рис. 1. Диаграмма AS-IS
Таким образом, возникает проблемный вопрос: как оперативно сообщить экстренным службам о ДТП непосредственно с места происшествия, при этом минимизировав участие водителя и пассажиров, попавших в аварию? В результате было принято решение о разработке системы, автоматизирующей отправку сведений о дорожно-транспортном происшествии непосредственно от участника. При этом система должна иметь возможность установки на любое транспортное средство, независимо от его категории.
Наиболее перспективными платформами для построения такой системы являются мобильные устройства. Они оснащены такими встроенными датчиками, как GPS/ГЛОНАСС-приемник и акселерометр, а также способны осуществлять пакетную передачу данных и совершать входящие и исходящие вызовы. А наличие смартфона под рукой дает возможность воспользоваться системой в тех транспортных средствах, на которых не установлено или отсутствует возможность установить нужное оборудование системы «ЭРА-ГЛОНАСС».
На диаграмме TO-BE (рис. 2) видно, что при использовании разрабатываемой системы действия, которые необходимо будет выполнить водителю или пассажирам, сведены к минимуму. Для этого перед началом движения необходимо активировать мобильное приложение.
Рис. 2. Диаграмма TO-BE
Разрабатываемая система будет построена на клиент-серверной архитектуре, поэтому список задач можно разбить на 2 группы:
1. Задачи, решаемые на стороне клиента:
1.1. Регистрация и авторизация пользователя.
1.2. Управление списком транспортных средств.
1.3. Просмотр истории срабатываний системы.
1.4. Получение показаний с датчиков.
1.5. Анализ полученных показаний.
1.6. Отправка пакета данных на сервер.
1.7. Возможность ручного вызова оператора.
2. Задачи, решаемые на стороне сервера:
2.1. Добавление пользователя в базу данных.
2.2. Редактирование списка ТС пользователя.
2.3. Получение пакета данных от клиента и их обработка.
2.4. Представление данных в удобной для диспетчера форме.
2.5. Работа с базой данных:
2.5.1. Просмотр информации пользователей.
2.5.2. Редактирование информации пользователей.
2.5.3. Просмотр списка ДТП пользователей.
2.5.4. Поиск:
2.5.4.1. По водителям.
2.5.4.2. По транспортным средствам.
2.5.4.3. По параметрам ДТП.
Наиболее важным вопросом является определение возможного события ДТП. Для этого необходимо выработать критерий срабатывания системы, и в качестве такого критерия можно использовать индекс возможного ущерба при ДТП, который описан в пункте 6.2.3 ГОСТ Р 54620-2011 [5].
Индекс возможного ущерба при ДТП (ASI15) - показатель, характеризующий возможную степень воздействия инерционных перегрузок на лиц, находящихся в транспортном средстве, в результате ДТП. Индекс ASI15 рассчитывается с использованием следующих соотношений:
v2
ASIis = {—ГТ f ASI (t)dt}max, (1 )
t2 tl J
ASI(t) =
N
Ф 2 + ф 2 + ф) 2 ,(2 )
^y
t+ 8
ax(t) = #f axdt’(3 )
t
t+ s
,(t)=U aydt’(4)
t
t+ 8
z (t) = gJ azd t’( 5 )
t
где (t2-ti) - интервал записи параметров для оценки индекса возможного ущерба, принимаемый равным 15 мс,
ASI(t) - текущее значение индекса возможного ущерба,
- компоненты ускорения рассматриваемой точки транспортного средства в месте крепления мобильного устройства по направлениям основных осей транспортного средства,
0^,ау, 0^ - компоненты ускорения рассматриваемой точки транспортного средства в месте крепления мобильного устройства по направлениям основных осей транспортного средства, усредненные на промежутке интервала 5 = 50 мс,
aX, ay, aZ- предельные значения соответствуют уровню, ниже которого риск для человека незначительный. При использовании ремней безопасности предельные значения ускорений обычно принимают равными:
aX = 1 2 д,ay = 9 g,aZ = 10д [6].
Если индекс возможного ущерба ASI15 равен или превышает предельное значение ASI15_TRESHOLD = 1,8, то срабатывает система по определению места и времени ДТП.
Для представления работы системы и внутренних процессов была построена организационная модель и концептуальная модель данных, отображенная при помощи ER-диаграммы (рис. 3).
Водитель Идентификатор *
Номер телефона Пароль Фамилт Имя
Отчество Дата рскденлт
Серия и номер медмдинсхого полиса Серия и номер водительского удостоверения
++
Водитель* ТС Идентификатор *
Название
Состояние
Идеитмфжатор водителя " Идентификатор транспортного средства **
Рис. 3. ER-диаграмма
В результате анализа для реализации системы были выбраны следующие инструменты:
1. В качестве СУБД была выбрана PostgreSQL.
2. Для реализации серверной части был выбран язык программирования Java с набором методологий Enterprise Edition, для реализации web-интерфейса диспетчера используется Google Web Toolkit.
3. Для взаимодействия с мобильным клиентом используется RESTful-сервис, а данные передаются в формате JSON.
4. Для реализации клиентского приложения под каждую платформу был выбран собственный язык программирования: для Android - Java, для iOS - Objective-C.
На рисунках 4-6 представлены основные экраны мобильного клиента. Запустив приложение, пользователь видит экран входа (рис. 4), на котором имеются поля ввода номера телефона, являющегося
логином, и пароля, а также кнопка «войти» и «зарегистрироваться». После успешной авторизации открывается основной экран (рис. 5) с тремя вкладками: профиль пользователя, список зарегистрированных транспортных средств и история зафиксированных фактов ДТП. Выбрав транспортное средство, пользователь переходит на рабочий экран (рис. 6) приложения, при этом активируется сбор и анализ данных, поступающих с акселерометра и GPS/ГЛОНАСС-приемника. Для удобства пользователя на экране отображается интерактивный спидометр и упрощенная навигация, а также имеется кнопка связи с оператором.
Рис. 4. Экран входа
0 Стаж ТС
0
лагтэ*
fowl* стюо*
ф
<ж>
Рис. 5. Основной экран
Рис. 6. Рабочий экран
Web-интерфейс для работы диспетчера представляет собой следующее: после успешной авторизации диспетчер видит список регистрируемых ДТП, который обновляется в режиме реального времени. После выбора элемента из списка, открывается подробная информация о водителе, транспортном средстве, а место ДТП отображается на карте. Внизу доступны 3 кнопки: просмотр места происшествия на интерактивной карте, связь с водителем с помощью программ IP-телефонии, установленных на компьютере, и отметка поступившего вызова как проверенного.
Тестирование клиентского приложения состояло из двух этапов:
1. Отсутствие ложных срабатываний при перемещении.
2. Срабатывание при превышении установленного порога.
Первый этап тестирования проводился в реальных условиях. Система не срабатывала, когда транспортное средство резко разгонялось и тормозило, проезжало по ямам и искусственным неровностям.
Вторым этапом было вычисление скорости автомобиля перед столкновением, в результате которого сработает система. Для этого была проведена серия испытаний с использованием электромеханического вибратора, задающего угловое ускорение. В результате испытаний (табл. 1) было выявлено, что система срабатывает при столкновении на скорости 24,5 км/ч и выше.
Таблица 1. Результаты тестирования мобильного клиента
и, км/ч ASI
12,597 1,359
15,345 1,467
16,475 1,634
19,926 1,649
20,069 1,739
24,506 1,815
26,006 1,802
26,796 1,870
32,051 1,803
35,046 1,807
Таким образом, экспериментально доказано, что система работает корректно и способна определять дорожно-транспортные происшествия.
В результате проделанной работы был проведен анализ предметной области, который позволил определить основные функции и задачи системы. Сформированы диаграммы и модели, построены структуры данных, разработан проект и документация. Спроектированы интерфейсы системы. Реализована серверная часть и мобильный клиент для платформы iOS.
В будущем предполагается реализация мобильных клиентов для платформ Android и Windows Phone, выпуск клиентов в магазины приложений, интеграция серверной части с системами экстренных служб, дальнейшее развитие сервиса: например, оповещение родственников и близких через смс, разработка алгоритмов определения других происшествий, таких как: падение и наезд на пешехода; распределение поступающих вызовов в региональные центры.
Литература
1. Госавтоинспекция МВД России: Статистические отчеты [Электронный ресурс]. URL:
http://www.gibdd.ru/stat (дата обращения: 80.07.2015).
2. What is NG9-1-1 [Электронный ресурс]. URL: https://c.ymcdn.com/sites/www.nena.org/resource/resmgr/ng9-1-1_project/whatisng911.pdf (дата обращения: 80.07.2015).
3. eCall: Time saved = lives saved [Электронный ресурс]. URL: http://ec.europa.eu/digital-agenda/en/ecall-time-saved-lives-saved (дата обращения: 80.07.2015).
4. Проект «ЭРА-ГЛОНАСС» - описание, принцип работы [Электронный ресурс]. URL: http://www.nis-glonass.ru/projects/era_glonass/ (дата обращения: 08.07.2015).
5. ГОСТ Р 54620 - 2011 «Глобальная навигационная спутниковая система. Система экстренного
реагирования при авариях. Автомобильная система вызова экстренных оперативных служб. Общие технические требования». [Электронный ресурс]. URL:
http://pratect.gost.ru/document.aspx?contral=7&id=180164 (дата обращения: 08.07.2015).
6. Изменение № 1 к ГОСТ Р 54620 - 2011 [Электронный ресурс]. URL:
http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&baseC=-1&page=0&month=-1&year=-1&search=&RegNum=1&DocOnPageCount=15&id=195244 (дата обращения: 08.07.2015).
