Система обнаружения дефектов на дорогах – это система, разработанная для усовершенствования, автоматизации и упрощения анализа транспортного полотна дорожными службами.

Проблема

Наличие дефектов дорожного полотна.

 Под дефектами подразумеваются: трещины, выбоины, ямы, проломы и колейности. Основной упор делается на определения выбоин, ям и проломов. Они представляют собой дефекты на дороге в виде дезинтеграции слоя покрытия на глубину более 3 сантиметров с полным или частичным удалением материала покрытия. Их можно разделить на 3 вида развития:

1) Слабые – разрушение слоя покрытия на глубину 3 – 5 см на площади менее 0.5 м² на участке 35 м².

2) Средние – разрушение слоя покрытия на глубину 3 – 5 см на площади более 0.5 м² на участке 35 м², либо на глубину более 5 см на площади менее 0.5 м² на участке 35 м².

3) Сильные - разрушение слоя покрытия на глубину 5 см на площади более 0.5 м² на участке 35 м².

Основными причинами разрушения и образованию дефектов дорожного полотна являются:

- климатические условия (резкие перепады температур);

- низкое качество материалов, используемых при строительстве дорог   и ремонте дорожного полотна;

- низкое качество выполняемых строительных  и ремонтных работ.

Решение

Для определения дефектов будет разработано устройство, состоящие из 6 элементов:

1) Модуль LIDAR Velodyne VPL-16.

2) Микрокомпьютер MSI PRO DP21 12M-441RU.

3) Модуль GNSS SIM7080G.

4) Жесткий диск Seagate Exos 7E8.

5) Аккумулятор CATL Li-ion MS53148102-102.

6) Корпус из АБС пластика.

Также необходим компьютер для обработки полученных с устройства данных. Характеристики системного блока.

1) Процессор – Intel Core i5 10400f (2.9 – 4.3 ГГц, 6 ядер, 65 Вт).

2) Оперативная память – DDR4, 16 ГБ с частотой 3600 МГЦ.

3) SSD – SATA 6Gb/s на 480 ГБ.

4) HDD – 2 ТБ.

5) Видеокарта – GeForce RTX 3050 с видеопамятью 8 ГБ и частотой до 1845 МГц.

6) Блок питания на 600 Вт.

7) Операционная система Windows 10 Pro.

К дополнению к системному блоку:

1) Монитор AOC 27B2H.

2) Комплект клавиатура + мышь Logitech Wireless MK295 Silent Combo.

Процесс обнаружения дефектов дорожного полотна

Обнаружение осуществляется с помощью сканера LIDAR Velodyne VLP-16, который зарекомендовал себя, как точный и доступный, по сравнению с конкурентами, лазер. Модуль LIDAR сканирует дорожное покрытие вокруг транспортного средства и предоставляет необработанные точечные данные с высоким разрешением. Затем все данные попадают на блок MSI PRO DP21 12M-441RU. На микрокомпьютере выполняется алгоритм обнаружения. Каждый раз, когда алгоритм обнаруживает дефект, он запускает программу GPS для мгновенного получения координат местоположения. В качестве GPS модуля будем использовать GNSS SIM7080G, который присоединен к блоку микрокомпьютера. В дальнейшем данные координат объединяются с данными дефектов и загружаются на облачный сервер. В качестве облачного хранилища будем использовать сервер zoho workdrive. При возможном отсутствии интернет соединения необработанные данные попадают на жесткий диск. Полученные с прибора данные выгружаются на ПК, на котором, с помощью специального программного обеспечения, создается карта дорожного полотна с расположенными на них дефектами, полученными при сканировании. Вся система будет питаться от аккумулятора. В качестве корпуса будем использовать конструкцию из ударопрочного и термостойкого ABS – пластика.

Сбор информации о состоянии о дорожного полотна осуществляется с использованием арендованного автомобиля с водителем. Машина будет курсировать по дорогам города Рязань по заранее установленному графику с учетом их загруженности. Наименьшая нагрузка на дороги города Рязань приходится на вторник, среду и четверг в промежутке времени с 2:30 до 4:30, так как эти дни в ночное время обладают наименьшей загруженностью. В это время и будет осуществлен объезд дорог города Рязань. Для объезда всех транспортных дорог Рязани, а именно 650 км, понадобится 11 дней, если автомобиль будет двигаться со скоростью 30 км/ч. По такой модели мы работаем 7 месяцев в году (исключая месяца с ноября по март включительно из-за сложных погодных условий, затрудняющих сбор данных). В течение незадействованных месяцев предполагается или сдавать устройство в аренду в районы страны, где снег выпадает в малом количестве или он совсем отсутствует или самим по заранее имеющимся договоренностям переезжать в эти регионы.

Необходимые ресурсы

Для осуществления проекта будет арендовано оборудованное помещение на 30 м², нанят необходимый персонал в лице инженера-конструктора и программиста для сборки продукта, разработки ПО, отладки системы, а также обработки информации с устройства. Для создания предлагаемой системы необходимо закупить необходимые инструменты.

Финансирование проекта предполагается за счет кредита в банке на развитие стартап-проекта.

Доход будет складываться за счет продажи собранной и обработанной информации о дефектах   дорожного полотна. 

Результат решения проблемы

В итоге пользователям нашей системы будут предоставлены данные о дорожных дефектах, расположенных на спроектированной карте транспортного полотна. При нажатии на дефект будут указаны местоположение, размер, а также характер разрушения. Благодаря этой информации пользователь сможет составить план и график для своевременного обслуживания дорожного покрытия. Предполагается высокий спрос и окупаемость проекта, в перспективе это займет около 2 лет.

На страницу проекта