Giải pháp giao thông thông minh qua cáp quang Gigabit Ethernet

Ngày đăng: 08-01-2025, 2:28 pm

Hệ thống giao thông thông minh qua cáp quang Gigabit Ethernet là một giải pháp lý tưởng nhờ tốc độ truyền dữ liệu cao, độ ổn định và khả năng mở rộng.

Giao thông vận tải được xem là "huyết mạch" của quốc gia. Việc nâng cấp lên hệ thống giao thông thông minh đã và đang được ứng dụng ở nhiều quốc gia phát triển và đem tới nhiều lợi ích tích cực, hiệu quả đến tổng thể sự phát triển của quốc gia đó.

Ở nội dung bài viết này, chúng ta hãy cùng nhau khám khá giải pháp xây dựng hệ thống giao thông thông minh qua cáp quang Gigabit Ethernet đang thu hút sự quan tâm với tính ứng dụng tuyệt vời.

Hệ thống giao thông thông minh (ITS) qua cáp quang Gigabit Ethernet

Hệ thống giao thông thông minh (Intelligent Transport System - ITS) ứng dụng các công nghệ tiên tiến như cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học và viễn thông để quản lý và điều hành hệ thống giao thông vận tải.

Thành phần của hệ thống thông minh

1. Hạ tầng mạng cáp quang Gigabit Ethernet

Cáp quang chính (Backbone):
- Kết nối giữa các nút trung tâm giao thông, đèn tín hiệu, và hệ thống giám sát.
- Sử dụng chuẩn Gigabit Ethernet (GE) hoặc 10GE để đảm bảo tốc độ cao.
Switch mạng công nghiệp:
- Các switch PoE (Power over Ethernet) công nghiệp hỗ trợ cấp nguồn và truyền dữ liệu cho thiết bị tại hiện trường.
- Tích hợp khả năng chịu nhiệt, chống rung, chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Converter cáp quang - Ethernet:
- Chuyển đổi tín hiệu giữa các thiết bị cáp đồng và cáp quang.

2. Thiết bị IoT và cảm biến giao thông

Camera giám sát AI:
- Nhận diện phương tiện, biển số, hành vi vi phạm.
Cảm biến giao thông:
- Đo lưu lượng, tốc độ xe, khoảng cách giữa các phương tiện.
Đèn giao thông thông minh:
- Điều khiển linh hoạt thông qua dữ liệu thời gian thực từ hệ thống.

3. Trung tâm điều hành giao thông (TOC - Traffic Operation Center):

Máy chủ xử lý dữ liệu:
- Lưu trữ và phân tích dữ liệu lớn.
- Hỗ trợ các thuật toán AI để dự đoán lưu lượng, phát hiện sự cố.
Bảng điều khiển:
- Giao diện quản lý trực quan, theo dõi tình hình giao thông thời gian thực.
Hệ thống kết nối dự phòng:
- Đảm bảo hoạt động liên tục khi có sự cố mạng.

4. Phần mềm và giao thức truyền thông:

Phần mềm AI và IoT:
- Tối ưu hóa dữ liệu từ các thiết bị, dự báo và ra quyết định.
Giao thức kết nối:
- Sử dụng các giao thức như IP, TCP/UDP để truyền tải dữ liệu qua Gigabit Ethernet.
- Giao thức thời gian thực (RTSP) cho dữ liệu video.

Quy trình xây dựng hệ thống giao thông thông minh đề xuất

Bước 1: Thiết kế hạ tầng mạng

Lập sơ đồ kết nối:
- Xác định các nút mạng quan trọng: đèn tín hiệu, trạm giám sát, camera, trung tâm điều hành.
Chọn loại cáp quang:
- Single-mode (SMF) để truyền dữ liệu xa (trên 10 km) hoặc Multi-mode (MMF) cho khoảng cách ngắn (dưới 2 km).
Lựa chọn thiết bị:
- Switch Ethernet công nghiệp có cổng quang (SFP) hoặc thiết bị chuyển đổi cáp quang. Switch Ethernet công nghiệp thực hiện chức năng kết nối các cảm biến, camera độ nét cao, hệ thống thông tin hành khách và còn truyền dữ liệu quan trọng cho các mạng đường trục.
- Khi lựa chọn thiết bị Switch Ethernet cho hệ thống ITS thì đừng bỏ qua các điều sau:
  - Cổng Ethernet 10GbE mang lại tốc độ cao và băng thông lớn
  - Nhiệt độ hoạt động phạm vi rộng
  - PoE 30W mỗi cổng là lý tưởng, 802.3bt thế hệ mới với 60W mỗi cổng là cần thiết
  - Đạt chứng nhận để đáp ứng các nhu cầu về môi trường ứng dụng.
  - Giám sát trạng thái của Switch trong thời gian thực
  - Ethernet Switch cung cấp khả năng bảo vệ cách ly điện cho đầu vào nguồn điện, giảm nguy cơ dòng điện chạy qua hệ thống trực tiếp.
  - Thiết bị có tối thiểu 4 cổng uplink 10GbE
  - Power booster 12/24VDC - Tốt nhất cho xe cộ, tấm pin mặt trời và các ứng dụng liên quan đến pin|
  - Hỗ trợ của PXE đảm bảo Switch có phần firmware mới nhất

Bước 2: Triển khai hạ tầng vật lý

Đặt cáp quang:
- Chôn dưới lòng đất hoặc treo trên cột tùy theo điều kiện thực địa.
- Sử dụng ống bảo vệ chống nước và chống va đập.
Lắp đặt thiết bị IoT:
- Gắn camera, cảm biến, đèn tín hiệu tại các vị trí cần thiết.
- Kết nối thiết bị vào switch Ethernet qua PoE hoặc module quang.

Bước 3: Xây dựng trung tâm điều hành

Cài đặt máy chủ, lưu trữ và hệ thống mạng tại trung tâm.
Thiết lập giao diện quản lý và phần mềm AI để xử lý dữ liệu.

Bước 4: Kiểm tra và tối ưu hóa

Kiểm tra tốc độ truyền dữ liệu qua Gigabit Ethernet.
Thử nghiệm khả năng điều khiển từ xa các đèn tín hiệu và camera.
Hiệu chỉnh các thuật toán phân tích dữ liệu thời gian thực.

Hoạt động của hệ thống giao thông thông minh

Hoạt động của hệ thống giao thông thông minh được thực hiện tuần tự qua 4 giai đoạn:

Thu thập dữ liệu:Dữ liệu được thu thập chính xác, sâu rộng và nhanh chóng thông qua nhiều thiết bị phần cứng khác nhau như bộ nhận dạng xe tự động, bộ định vị xe tự động dựa trên GPS, cảm biến, AI camera,...Các thiết bị phần cứng này với khả năng ghi lại dữ liệu như số lượng phương tiện tham gia giao thông, giám sát tốc độ và thời gian di chuyển, vị trí, trọng lượng, thông tin định danh xe như biển số, chủng loại, màu sắc,...Và thiết bị phần cứng này được kết nối với trung tâm điều thu thập, điều khiển và phân tích dữ liệu từ xa.
Truyền dữ liệu: theo thời gian thực từ từ các thiết bị phần cứng về trung tâm giám sát qua cáp quang Gigabit Ethernet.
Phân tích dữ liệu: Thực hiện các chức năng sửa lỗi, làm sạch dữ liệu, tổng hợp dữ liệu và phân tích dữ liệu.
Cung cấp thông tin:thông qua các thiết bị điện tử như biển báo thay đổi, radio đường cao tốc, internet, tin nhắn SMS,...mà các thông tin như ùn tắc, tai nạn,độ trễ, thay đổi tuyến đường,...được gửi tới người dân, người tham gia giao thông.

Giải pháp giao thông thông minh qua cáp quang Gigabit Ethernet giúp phát huy hiệu quả và cai trò đáng kể trong việc giám sát giao thông, tự động điều phối đèn giao thông, phát hiện vi phạm và quản lý sự cố một cách tích cực và thực tế.