Автоматизированный информационный комплекс на базе прозрачной OLED матрицы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский технологический университет

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС НА БАЗЕ ПРОЗРАЧНОЙ OLED МАТРИЦЫ

Кондратенко Владимир Степанович доктор технических наук, профессор

заведующий кафедрой оптических и биотехнических систем и технологий

Эрманбетов Ваис Русланович

Махмудов Бадруддин Алевдинович

г. Москва

Аннотация

Статья посвящена применению прозрачных OLED технологий, интегрируемых в окна подвижного состава метрополитена, с усовершенствованной системой автоматики.

Ключевые слова: Interactive Dual Limpid Display, TOLED, мультиплексирование, контроллер, автоматика 4-го поколения, интернет вещей, VR и AR технологии.

Abstract

Vladimir S. Kondratenko DSc (Technical), Professor, Academician of the European Academy of Sciences, Honorary worker of science and technology of the Russian Federation, Honorary worker of education of the Russian Federation, Head of the Department of optical and biotechnical systems and technologies, Russian technological University (Moscow).

Vais R. Ermanbetov general Director, «MetroMedia» Ltd. (Moscow).

Badruddin A. Makhmudov commercial Director, «MetroMedia» Ltd. (Moscow).

AUTOMATED INFORMATION SYSTEM BASED ON THE TRANSPARENT OLED MATRIX

The report is devoted to the use of transparent OLED technologies integrated into the Windows of the subway rolling stock, with an improved automation system.

Key words: Interactive Dual Limpid Display, TOLED, multiplexing, controller, 4th generation automation, Internet of things, VR and AR technologies.

Основная часть

Столичная подземка вошла в тройку лидеров среди метрополитенов мира, где лучше всего информируют пассажиров в режиме реального времени. И этому способствует замена подвижного состава новыми типами вагонов - вагоны типа «Москва».

Крупнейший российский производитель железнодорожного подвижного состава ЗАО «Трансмашхолдинг» (ЗАО «ТМХ») заявил о возможности оснащения вагонов для метро г. Москвы окнами с функцией интерактивных информационных дисплеев. На данный момент, вопрос находится на этапе выбора оптимальной технологии. Рассматриваются все уникальные технологии, как проецирования изображений на стекло, так и интеграция интерактивных экранов непосредственно в сами стекла электропоездов [3].

Компания «МетроМедиа» с 2017 года занимается реализацией проекта по возможности интеграции прозрачных экранов в окна подвижного состава и стыковки блока управления экраном с Централизованной Информационной Системой поезда (ЦИС).

В ходе реализации проекта Интерактивные прозрачные дисплеи (IDLD) в вагонах метро мы столкнулись с множеством проблем, начиная от несоответствия подаваемого электропитания на блок управления «БУ», заканчивая выбором оптимальной системы автоматики, удовлетворяющей всем заявленным протоколам безопасности метро.

Основные требования предъявляемые к оконному конструктиву и используемой автоматике:

- конструктив оконного блока должен выдерживать жесткий вибрационный режим и широкий температурный диапазон эксплуатации (от -20 до +45°С);

- IDLD должны быть объединены высокоскоростной информационной магистралью (оптоволоконная сеть), для реализации эффектов мультиплексирования и для систем дополненной и виртуальной реальности (AR и VR технологии);

- стеклопакет должен быть герметичен, исключая попадание воды, пыли в салон;

- климатические факторы - ГОСТ 15150-69;

- механическое воздействие - ГОСТ 17516.1-90;

Рис. 1 Прототип первого прозрачного оконного блока с прозрачной LCD матрицей, для размещения в подвижном составе метрополитена

- автоматика управления должна стыковаться с ЦИС электропоезда, получать и анализировать собственное местоположение, определять момент выезда поезда из тоннеля на платформу и переключать экран в режим «on» - прозрачности, оставляя только элементы навигации;

- наша система определения положения вагона в пространстве использует многофакторный критерий - получение данных о местоположении, с нескольких источников информации (ЦИС, датчики KNX, GPS, Wi-Fi), для минимизации вероятности ошибки [4];

- контроллер должен обеспечивать интеграцию с управляющей магистралью поезда в целях мониторинга и управления (шина CAN);

- система имеет собственный защищенный протокол управления децентрализованной архитектуры с шифрованием не хуже AES256;

- контроллерное оборудование входит в защищенный VPN на период загрузки нового контента, защищая от действий злоумышленников [4];

- электромагнитная совместимость - ГОСТ 30429-96;

- уровень напряженности поля радиопомех - гост 55176.3.1.

Конструктив оконного блока

На рис.2 показано схематическое расположение слоев OLED и LCD дисплеев и их влияние на итоговый коэффициент прозрачности матриц.

технология система автоматика оконный

Рис. 2 Преимущество OLED перед LCD

OLED матрица состоит из химически закаленного стекла 94% прозрачности, самой прозрачной OLED панели и пленки защищающей от ультрафиолета [1].

Учитывая использование прозрачной OLED матрицы в конструкции стеклопакета, она будет защищена антивандальными стеклами, с возможностью подогрева в зимний период времени. Для уменьшения вероятности образования конденсата внутри стеклопакета, принято решение заполнить межстекольное пространство смесью инертных газов, предотвращающих теплопотери, за счёт меньшего коэффициента теплопроводности. Стоит отметить, что используемые газы должны быть безвредны для пассажиров, ведь в случае чрезвычайных ситуаций газ может просочиться в салон подвижного состава и привести к печальным последствиям. В ходе стендовых испытаний лучшим оказался газ криптон.

Криптон - инертный газ, не горючий, не ядовитый содержится в микроколичествах в воздухе. Использование данного вида газа обусловлено его низкой теплопроводностью по сравнению с воздухом или аргоном. Теплопроводность криптона в 2,6 раза меньше теплопроводности воздуха и в 1,8 раза меньше теплопроводности аргона, что увеличивает сопротивление теплопередачи стеклопакета.

Использование инертного газа позволяет снизить возможность проникновения шума в салон электропоезда на 40-50 дБ, что в условиях метро крайне выгодно. Так же уменьшается вероятность запотевания внутренней части стеклопакета (рис. 3).

Звукоизолирующие характеристики криптонозаполненных стеклопакетов, показывают, что скорость звука в криптоне на 30% меньше, чем в аргоне и на 36% меньше, чем в воздухе, следовательно, чем меньше скорость распространения звука в среде, тем сильнее затухание звуковой волны в данной среде. Данные приведены в таблице 1.

Рис. 3 Влияние использования 2-х камерного стеклопакета на шум в салоне подвижного состава

Таблица 1

Скорость распространения звука в среде, заполненной инертным газом

Для корректной работы нашего оборудования «Пегас» на подвижном составе метрополитена необходимым является наличие совершенных средств автоматики, удовлетворяющий всем заявленным требованиям.

Московский метрополитен является лидером по перевозке пассажиров, ежедневно услугами метрополитена пользуются более 7 млн. пассажиров и основная задача - защита от действий злоумышленника, так как речь идет о загрузке и трансляции фото-видео контента на общественном транспорте.

Используемый контроллер в АИК IDLD должен иметь как минимум три механизма защиты от действий злоумышленника:

- защита настройки сетевых параметров и т. д.;

- аутентификация данных отправителя сообщений;

- шифрование трафика мониторинга.

Функциональное назначение прибора «Пегас»:

а) определение местоположения вагона относительно платформы и определение платформы по мульти-факторному критерию:

- анализ mac-адресов в перехвате Wi-Fi;

- обмен данными с информационной системой поезда;

- сканирование специальных радиометок на платформе;

б) управление показом видеоконтента:

- дистанционная загрузка контента через защищенный VPN;

- поддержка защищенного протокола управления Secure KNX/IP;

- формирование медиа-пространства вагона из нескольких мониторов;

в) промышленный ПК для распознавания образов и формирования видеоэффектов.

Для улучшения характеристик светопропускания и коэффициента прозрачности, принято решение заменить Transparent LCD матрицы на TOLED матрицу, что позволило увеличить прозрачность с 10 до 38% и уменьшить энергозатраты до 100 Вт/ч. Качество4 приведен наглядный пример трансляции фотоизображения на Transparent OLED матрице, коэффициент прозрачности которой 38%.

Рис. 4 Transparent OLED матрица отображаемой картины увеличилось с HD до FULL HD. На рисунке

Так же, благодаря специальному программному обеспечению и возможности объединения всех прозрачных экранов в единую систему, стало возможным использовать IDLD для трансляции дополненной реальности и создания виртуальной реальности внутри вагона подвижного состава, без использования специальных очков. Таким образом, находясь внутри подвижного состава, пассажиры оказываются в искусственно созданном мире. Пример - рис. 5.

Рис. 5 Система мультиплексирования и виртуальная реальность на OLED дисплеях

Практическая значимость разработанного решения

Наше решение позволяет создать гибкую, расширяемую и отказоустойчивую систему управления интерактивными прозрачными дисплеями как для поездов метрополитена, так и всего пассажирского транспорта в целом [2].

Библиографический список (References)

1. Способ показа информации в вагоне метро: заявка 2018140843 Рос. Федерация: G02B 27/00 / Эрманбетов В. Р., Махмудов Б. А. (Россия) ; заявитель ООО «МетроМедиа» ; пат. поверенный Хорошкеев В. А. № 78; заявл. RU2018140843A ; приоритет 20.11.2018.

2. Устройство для показа информации в вагоне метро: заявка 2018111747 Рос. Федерация: G02B 27/00/ Эрманбетов В. Р., Махмудов Б. А. (Россия) ; заявитель ООО «МетроМедиа» ; пат. поверенный Хорошкеев В. А. № 78 ; заявл. RU2018111747A ; приоритет 02.04.2018.

3. Умные окна появятся в вагонах московского метро [Электронный ресурс] // ОКНА МЕДИА: портал. URL: https://www.oknamedia.ru/novosti/ umnye-okna-poyavyatsya-v-vagonah-moskovskogo- metro-47841 (дата обращения: 29.08.2018).

4. Латышев, Г. В. Требования к перспективным системам автоматики. Манифест автоматики 4-го поколения / Г. В. Латышев // Алгоритм безопасности. 2012. № 1. С. 32-34.

5. Jermanbetov, V. R., Mahmudov, B. A. (2018). Sposob pokaza informacii v vagone metro: zajavka 2018140843 Ros. Federacija: G02B 27/00; zajavitel' OOO «MetroMedia»; pat. poverennyj Horoshkeev V. A. № 78; zajavl. RU2018140843A; prioritet 20.11.2018 [Method of displaying information in the subway. Application 2018140843].

6. Jermanbetov, V. R., Mahmudov, B. A. (2018). Ustrojstvo dlja pokaza informacii v vagone metro: zajavka 2018111747 Ros. Federacija: G02B 27/00/ zajavitel' oOo «MetroMedia»; pat. poverennyj Horoshkeev V. A. № 78; zajavl. RU2018111747A;prioritet 02.04.2018 [The device for displaying information in the subway car. Application 2018111747].

7. (2018). Umnye okna pojavjatsja v vagonah moskovskogo metro [Smart Windows will appear in the cars of the Moscow metro]. URL: https://www. oknamedia.ru/novosti/umnye-okna-poyavyatsya- v-vagonah-moskovskogo-metro-47841 (accessed 29 August, 2018).

8. Latyshev, G. V. (2012). Trebovanija k perspektivnym sistemam avtomatiki. Manifest avtomatiki 4-go pokolenija [The Requirements for advanced automation systems. Manifesto of automation of the 4th generation]. Algoritm bezopasnosti. No 1. P. 32-34.

9. Мохов, А. И. Инфографическое моделирование систем автоматики на основе их элементов / А. И. Мохов, О. В. Чулков, Г. В. Латышев, К. В. Латышев // Интернет-журнал Науковедение. 2012. № 2 (11). C. 18. eISSN 2223-5167.

10. Латышев, Г. В. Инфографическое моделирование систем автоматики на основе системотехники их элементов / А. И. Мохов, О. В. Чулков, Г. В. Латышев, К. В. Латышев // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2012. № 1. С. 3^_9. ISSN 1999-5458.

11. Mohov, A. I., Chulkov, O. V., Latyshev, G. V., Latyshev, K. V. (2012). Infograficheskoe modeli- rovanie sistem avtomatiki na osnove ih jelementov [Infographic modeling of automation systems based on their elements]. Internet-zhurnal Naukovedenie. No 2 (11). P. 18. eISSN 2223-5167.

12. Latyshev, G. V., Mohov, A. I., Chulkov, O. V., Latyshev, K. V. (2012). Infograficheskoe modeli- rovanie sistem avtomatiki na osnove sistemotehniki ihjelementov [Infographic modeling of automation systems based on the system engineering of their elements]. Jelektrotehnicheskie i informacionnye kompleksy isistemy. No 1. P. 3-9. ISSN 1999-5458.

Размещено на Allbest.ru