- 30 - ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG XÂY DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG MỘT CÁCH TỰ ĐỘNG Nguyễn Hoàng Hà Nguyễn Hoàng Long Trần Trung Thành Người hướng dẫn: PGS.TS.. Hệ thống
Trang 1- 30 -
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG XÂY DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIAO THÔNG MỘT CÁCH TỰ ĐỘNG
Nguyễn Hoàng Hà
Nguyễn Hoàng Long
Trần Trung Thành
Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Vỵ
1 Giới thiệu
Vấn đề điều khiển giao thông của nước ta
hiện nay còn nhiều bất cập Việc phân luồng tại
đa số các nút giao thông còn chưa khoa học,
các luồng phương tiện, luồng người đi bộ còn
giao nhau gây ra ách tắc Hệ thống đèn tín hiệu
điều khiển chỉ dừng lại ở mức thô sơ, thiếu tính
mềm dẻo, do đó không đáp ứng được yêu cầu
của thực tế Để góp phần giải quyết tình trạng
trên, nhóm chúng tôi đã tiến hành xây dựng
một hệ thống điều khiển giao thông đồng bộ,
bao gồm việc phân luồng và điều khiển đèn tín
hiệu
2 Cơ sở lý thuyết
Để giải quyết bài toán đặt ra, nhóm đã sử
dụng công nghệ hướng đối tượng để phân tích
thiết kế và lập trình Công nghệ hướng đối
tượng là một công nghệ tương đối mới mẻ.Ưu
điểm của nó là tính linh hoạt, mềm dẻo dễ vận
hành và bảo trì Nó đặc biệt tỏ ra có hiệu quả
đối với các hệ thống điều khiển
Ngoài công nghệ hướng đối tượng, nhóm
còn ứng dụng lý thuyết đồ thị để tìm ra các
cách phân luồng tối ưu
Nhóm cũng tìm hiểu lý thuyết về các phần
mềm nhúng để tiến hành cấy chương trình điều
khiển vào trong chip
3 Hệ thống điều khiển giao thông
Đối với bài toán điều khiển giao thông thì
hai vấn đề cần phải giải quyết là:
• Phân luồng tại nút giao thông
• Định thời gian hoạt động cho các pha
(pha là tập các lộ trình được hoạt động
đồng thời)
3.1 Phân luồng tại nút giao thông
Để tìm ra các phương án phân luồng hợp lý
cho từng nút giao thông, nhóm chúng tôi sử
dụng lý thuyết đồ thị Dưới đây là thuật toán để
tính các phương án phân luồng:
Procedure findSolution
{
//Bước 1:
Lập một đồ thị vô hướng G có các đỉnh tương ứng với các lộ trình Nếu hai lộ trình xung đột nhau thì giữa hai đỉnh tương ứng có một cạnh
//Bước 2 (lặp)
while(true) {
if(G không còn đỉnh nào)
Kết thúc thuật toán; else
Tìm một đồ thị con cực đại G ' ∈ G sao cho tất cả các cặp đỉnh của G’ đều không có cạnh nối với nhau Tập các lộ trình tương ứng với các đỉnh của G’ làm thành một pha Ghi lại pha này và loại
bỏ các đỉnh, các cạnh thuộc G’ra khỏi G;
} }
3.2 Định thời gian cho các pha
tk
k d T m * ∆t m * t
Trong đó:
k
t : là thời gian hoạt động của pha thứ k
tk
d : là tỷ lệ giữa thời gian hoạt động của luồng
k so với chu kỳ T của hệ thống Tham số này được đặc trưng bởi tỷ số giữa lưu lượng đến và lưu lượng thoát của pha k
m: là số pha của nút giao thông
t
∆: là thời gian trễ giữa 2 pha liên tiếp Tham
số này phụ thuộc vào độ rộng nút giao thông và vận tốc của phương tiện trong nút
Trang 2- 31 -
wk
t : là thời gian hao phí khi pha thứ k bắt đầu
đi
3.3 Module tính thời gian và Module mô
phỏng
3.3.1 Module tính thời gian:
Module này có chức năng tính thời gian cho
các pha Nó cho phép người dùng cấu hình một
cách mềm dẻo các cách phân luồng và nhập các
tham số đặc trưng riêng
3.3.1 Module mô phỏng:
Minh họa cách cấu hình phân luồng và định
thời gian cho các pha tại một nút giao thông
Mô phỏng hoạt động của đèn tín hiệu giao
thông và các phương tiện theo thông tin được
cấu hình
4 Kết luận
Kết quả:
o Phân tích yêu cầu bài toán, tìm ra
các cách phân luồng tốt nhất cho
các nút giao thông khác nhau và có
thể ứng dụng vào thực tế
o Xây dựng hệ thống đèn điều khiển
ứng với từng cách phân luồng
o Xây dựng và lập trình giải bài toán
xác định thời gian điều khiển của hệ
thống tín hiệu cho điều kiện cụ thể
của từng nút giao thông
o Lập trình mô phỏng phương án đèn
điều khiển giao thông trên máy tính
theo phương án phân luồng đã cho
Hướng phát triển:
o Trong thời gian tới nhóm sẽ tiếp tục
nghiên cứu để tiến hành nhúng
chương trình điều khiển vào trong
chip và thử nghiệm trong thực tế
o Nghiên cứu điều khiển tín hiệu tự
động đèn tín hiệu theo độ dài luồng
đến các nút giao thông vào giờ cao
điểm
Ý nghĩa:
o Khi hệ thống được đưa vào vận
hành trong thực tế sẽ góp phần giải
quyết được tình trạng ách tắc tại các
nút giao thông vào giờ cao điểm
o Nhờ phân luồng hợp lý nên làm
giảm tai nạn tại các nút giao thông
do các luồng giao nhau
5 Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Văn Vy, “Phân tích thiết kế các hệ
thống thông tin hiện đại”, NXB Thống Kê
2002
[2] Nguyễn Văn Vy, “Bài giảng Phân tích thiết kế hệ thống phần mềm theo hướng đối tượng”, 2002
[3] Đặng Văn Đức, “Phân tích thiết kế hướng
đối tựong bằng UML” NXB Giáo dục
2002
[4] Graig Larman “Applying UML and
Patterns An Introduction to Object Oriented Analysis and design” Prentice
Hall PTR, 1998
[5] Graydy booch, james rumbaugh, Ivar
jacobson “UML - The Unified modeling
language user guide” Bản dịch tiếng Việt
của PGS TS Nguyễn Văn Vỵ, Vũ Diệu Hương, Nguyễn Anh Đức
[6] Đỗ Đức Giáo “Toán rời rạc” NXB Giáo dục, 2002
[7] Đinh Mạnh Tường “Cấu trúc dữ liệu và
thuật toán” NXB Khoa học và kỹ thuật
2003
[8] Đỗ Xuân Lôi “Cấu trúc dữ liệu và
giải thuật” NXB ĐHQGHà Nội 2004
[9] Deitel Inc “Java how to program – Fouth
edition”, 2001
[10] Jonathan Knudsen, “Java 2D graphics”,
Oreilly
[11] Microsoft MSDN 2003 [12] Sybase “Power Designer - User Guide”
[13] Eric Brow “Windows Form programing with C#” Manning Publication Co
[14] Aptech “Introduction to NET and programming in C#”
[15] Aptech “Advanced NET Programing and Security in NET”
[16] CyPress Microsystem 2003 "Psoc Designer”
http://www.cypress.com/psoc