041_Ứng dụng công nghệ hướng đối tượng xây dựng hệ thống điều khiển giao thông

- 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 củ a 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 h ướng 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 GG ' ∈ 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 ( ) wkktkk t*m∆t*mTdt −−= 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. - 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 Diệ u 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” [17] CyPress Microsystem 2003 http://www.cypress.com/psoc . - 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. 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