Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Куприянов Юрий Михайлович. Система обработки данных для автоматизации технологических процессов мониторинга дорожной сети : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Москва, 2004 182 c. РГБ ОД, 61:05-5/22

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПОДХОДОВ ДИАГНОСТИКИ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЬНЫХ
ДОРОГ
11

  1. Задачи автоматизации технологического процесса мониторинга дорожной сети 11

  2. Обзор существующих методов диагностики с использованием

цифровых технологий 18

  1. Описание технических возможностей применяемой технологии видео компьютерного сканирования для сбора и обработки информации... 26

  2. Дешифрация визуальных данных о состоянии у лично-дорожной сети города, собранных с использованием технологии видео компьютерного сканирования 32

2. РАЗРАБОТКА НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСПОЗНАВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
42

  1. Формализованное описание элементов автомобильных дорог 42

  2. Выявление характерных визуальных признаков элементов 54

  3. Основные компоненты нейронной сети, применяемой для дешифрации визуальных данных 72

  4. Обучение применяемой нейронной сети с использованием метода обратного распространения ошибки 79

3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО И ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
МОНИТОРИНГА ДОРОЖНОЙ СЕТИ
90

3.1. Разработка структурной схемы и информационного обеспечения
автоматизированной системы мониторинга дорожной сети 90

  1. Реализация и использование нейронной сети для распознаваттия элементов и дефектов автомобильных дорог 105

  2. Разработка алгоритмов обучения для автоматизированной

системы мониторинга дорожной СЕТИ 111

3.4. Повышение производительности алгоритмов распознавания

образов 116

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ
МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ И ВНЕДРЕНИЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА
ДОРОЖНОЙ СЕТИ
124

  1. Принципы построения, состав и характеристики программного и аппаратного обеспечения 124

  2. Архитектура автоматизированной системы мониторинга дорожной сети 127

  3. Экспериментальные исследования разработанных методов и алгоритмов 133

  4. Результаты внедрения автоматизированной системы для мониторинга автомобильных дорог 140

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 152

ПРИЛОЖЕНИЯ 162

Приложение 1. Список используемых сокращений 162

Приложение 2. Ссылочные нормативно-технические документы 163

Приложение 3. Описание функций интерфейса пользователя

разработанной автоматизированной системы «Мониторинг» 164

Приложение 4. Акты о внедрении 179

Введение к работе:

Актуальность темы. Поддержание на должном эксплуатационном уровне автомобильной дорожной сети является важной задачей, от решения которой зависит безопасность движения и, в конечном этапе, жизнь участников дорожного движения. Основной задачей системы обработки данных для автоматизации технологических процессов мониторинга дорожной сети является сбор и систематизация данных об элементах автодорожной сети, обработка собранных данных с целью установления их соответствия имеющимся классификационным нормам, оказание влияния на принимаемые решения на уровне подготовки проектной документации и производства работ. Информация, полученная в результате работы автоматизированной системы обработки данных для мониторинга автомобильных дорог, должна стать основой для планирования производства ремонтных работ, а так же контроля качества.

Основанием для проведения данного исследования послужило значительное расхождение данных в существующих технических схемах и проектах проведения работ с реальным количественно-качественным состоянием объектов автомобильных дорог.

Целями создания автоматизированной системы обработки данных мониторинга являлось: S уточнение количественно-качественных показателей основных элементов

автомобильных дорог; S определение и классификация эксплуатационного состояния на основе

действующей нормативно-технической документации;

организация систематических наблюдений за объектами мониторинга с

регистрацией изменений в эксплуатационном состоянии элементов

обустройства, материалов, конструкций, возникших за период между

наблюдениями; v' выработка рекомендаций по обоснованному назначению межремонтных

сроков и объемов дорожных работ при производстве текущего и

капитального ремонта; ^ контроль качества производимых ремонтных мероприятий,

Приведенное в данной работе решение поставленных выше задач включает в себя следующие основные части:

  1. Сравнительный анализ и исследование различных способов сбора визуальной информации о состоянии объектов с целью выбора наиболее оптимального решения, позволяющего провести ее наиболее полную автоматизированную обработку;

  2. Разработка и реализация алгоритмов распознавания элементов, принадлежащих объектам автомобильных дорог и элементов обустройства;

  3. Разработка классификатора для определения эксплуатационного состояния объекта уличной дорожной сети на основе действующей нормативно-технической базы;

  4. Разработка специализированного программного обеспечения, позволяющего регистрировать количественно качественный состав элементов, определять геометрию элементов, а также оценивать текущее эксплуатационное состояние элементов на основе разработанного классификатора дефектов и таблицы решений.

Цель диссертационной работы состоит в автоматизации технологических процессов диагностики и оценки состояния автомобильных дорог и элементов обустройства с целью повышения достоверности проведения обследований и увеличения скорости обработки визуальных данных, а также в практическом применении разработанных аппаратных комплексов для мониторинга дорожной сети с выработкой количественных

оценок дефектов и проведенных ремонтных мероприятий с использованием автоматизированной системы мониторинга.

Объект исследования. В качестве объекта в диссертации рассмотрена дорожная сеть, включая элементы обустройства.

Задачи исследования. В результате выполнения диссертационной работы были решены задачи автоматизации технологических процессов диагностики и мониторинга автомобильных дорог (АД), а именно: произведена формализация элементов АД, определены методы решения задачи сегментации элементов АД с применением нейронных сетей, предложен вариант обучения нейронной сети по методу обратного распространения ошибки.

Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования теории нейронных сетей, теории баз данных, теории вычислительных сетей, теории вероятности и математической статистики.

Научная новизна диссертации состоит в теоретической и практической реализации методов бесконтактной диагностики и оценки эксплуатационного состояния автомобильных дорог и элементов обустройства: S Предложена оригинальная технология сбора визуальных данных и

разработан метод их автоматизированной обработки, используя в

качестве регистрирующего алгоритма элементы полно связанной

нейронной сети; ^ Разработана методика проведения работ по диагностике автомобильных

дорог с использованием автоматизированной системы видео

компьютерного сканирования; ^ Впервые разработана методика применения нейронных сетей для

автоматизации технологических процессов дешифрации визуальных

данных о состоянии автомобильных дорог и семейство алгоритмов, обеспечивающих требуемый уровень точности и достоверности; ^ Разработано и внедрено специальное программное обеспечение сетевой распределенной интегрированной системы обработки данных для автоматизации технологических процессов регистрации элементов автомобильных дорог.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертации
результаты позволяют производить оперативный контроль

эксплуатационного состояния автомобильных дорог и элементов обустройства, планировать сроки и объемы производства ремонтных работ, обеспечивать надзор за выполнением ремонтно-восстановительных работ.

Внедрение результатов. Опытная эксплуатация разработанного математического, информационного и программного обеспечения, полученные с его помощью результаты, подтвердили его высокую эффективность для решения поставленных задач. Разработанное программное обеспечение используется для автоматизации расшифровки визуальных данных о состоянии автомобильных дорог, полученных при помощи технологии видео компьютерного сканирования. Разработанная автоматизированная система мониторинга применятся для ежегодного контроля качества нанесения дорожной разметки и контроля эксплуатационного состояния автомобильных дорог по заказу Департаментов Восточного и Южного административных округов г. Москвы. Так же с использованием АС производится оценка текущего эксплуатационного состояния железобетонного ограждения парапетного типа установленного на Московской кольцевой автомобильной дороге, на Варшавском и Каширском шоссе, Волгоградском проспекте и д.р. Основные результаты работы внедрены в: ГУП «Кольцевые магистрали», ГУП «ДОРИНВЕСТ», ГУП «Центр мониторинга дорог и дорожных технологий».

Апробация результатов. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях:

На пленарном заседании межгосударственной Ассоциации исследователей асфальтобетона, МАДИ (ГТУ), 27.01.2000 г.;

На всероссийской конференции «Проблемы развития информационных телекоммуникационных технологий и систем связи в дорожном хозяйстве России с учетом единой структуры диагностики и автоматизации автомобильных дорог», Саратовский научно-производственный центр "Росдортех", г. Саратов, 2003 г.;

На всероссийской конференции «Пути решения современных проблем по диагностике, паспортизации автомобильных дорог и искусственных сооружений на основе создания и использования автоматизированных банков данных», Саратовский научно-производственный центр "Росдортех", г. Саратов, 2003г.;

На научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (2000-2004гг);

На заседании кафедры АСУ МАДИ (ГТУ).
На защиту выносятся следующие результаты:

  1. Методика автоматизации технологических процессов дешифрации визуальных данных о состоянии автомобильных дорог.

  2. Алгоритм нейронной сети, используемый для поиска и регистрации признаков характерных элементов, принадлежащих проезжей части автомобильных дорог и их обустройства.

  3. Алгоритм обучения автоматизированной системы распознавания образов, основанный на методе обратного распространения ошибки в нейронной сети.

  4. Архитектура сетевой распределенной интегрированной системы обработки данных для автоматизированного процесса регистрации элементов автомобильных дорог.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 6 печатных работах.

В первой главе диссертации рассматриваются и анализируются основные проблемы диагностики автомобильных дорог с применением специализированных дорожных лабораторий. Проведен обзор некоторых из существующих систем диагностики и мониторинга, определены и сформулированы их основные возможности, а так же сформулирована проблематика решаемого вопроса - автоматизации процесса обработки получаемых с помощью дорожных лабораторий визуальных данных. Приведено краткое описание технических возможностей технологии видео компьютерного сканирования, применяемой для сбора и обработки визуальной информации. Перечислены основные проблемы, возникающих в процессе дешифрации получаемых визуальных данных о состоянии элементов автомобильных дорог, определены основные направления и цели исследования.

Во второй главе диссертационной работы описаны основные направления автоматизации технологических процессов диагностики и мониторинга элементов автомобильных дорог на основе дешифрации и обработки визуальных данных, собранных с использованием комплекса видео компьютерного сканирования, формализованы и классифицированы виды элементов и свойственных им дефектов. Проведен детальный анализ элементов, выделены основные сегменты изображения, по которым будет производиться автоматизированная дешифрация визуальных данных. Выполнено теоретическое описание применяемой полно связанной нейронной сети и метода ее управляемого обучения в рамках решаемой задачи. Приведено формализованное описание разработанной модели автоматизированной системы мониторинга автомобильных дорог.

В третьей главе освещаются вопросы реализации последовательности формальных действий, в виде алгоритмов и блок-схем, призванных описать процедуру автоматизированного поиска элементов на предоставляемых визуальных данных. Рассмотрена общая блок-схема основных компонентов системы, приведены алгоритмы работы нейронной сети в прямом (рабочем) режиме и в обратном направлении (этап обучения нейронной сети). Описаны эффективные действия по оптимизации алгоритмов, нацеленные на оптимальное повышение производительности системы в целом,

В четвертой главе рассматриваются принципы построения и состав разработанной автоматизированной системы мониторинга дорожной сети, приводится ее архитектура. Представлено функциональное описание отдельных модулей разработанного программного обеспечения и дана оценка эффективности применения предлагаемой технологии с наглядной демонстрацией достигнутых результатов.

В заключении представлены основные результаты работы.

Приложение содержит документы об использовании результатов диссертации.

Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, приложений и списка литературы. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц и 94 рисунка. Список литературы включает 94 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

1. Анализ методов и подходов диагностики эксплуатационных характеристик автомобильных дорог

Подобные работы
Чичерин Иван Владимирович
Сплайн-алгоритмы обработки сигналов измерительной информации в системах автоматизации технологических процессов : На примере объектов черной металлургии
Шведов Николай Георгиевич
Автоматизация и управление процессом многолезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы
Петухов Юрий Владимирович
Информационное и математическое обеспечение построения береговой сети автоматизированных идентификационных систем для мониторинга и управления судоходством на внутренних водных путях ЕГС Европейской части России
Комаров Виктор Викторович
Применение искусственных нейронных сетей в автоматизированных системах анализа и мониторинга химических сред
Давыдова Елена Николаевна
Модели и исследование обработки информации в системах безопасности сетей передачи данных
Ходыкин Виктор Федорович
Использование сетей Петри для анализа и синтеза оптимальных модульных систем обработки данных
Мансуров Дмитрий Викторович
Автоматизация и исследование обработки сложнопрофильных поверхностей на основе стереофотограмметрической системы
Звягин Геннадий Михайлович
Комплексная автоматизация процессов обработки грунтов на строительстве магистральных трубопроводов
Михалев Олег Николаевич
Автоматизация технологических процессов обработки точных отверстий на многооперационных станках
Петушко Игорь Викторович
Автоматизация технологических процессов ультразвуковой обработки жидких и твердых сред

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net