Студент Южно-уральского государственного университета получил грант на создание программного обеспечения для автоматического отслеживания выбросов от автомобильного транспорта в рамках конкурса УМНИК. Программа будет собирать данные с камер видеонаблюдения и анализировать их на предмет превышения количества выбросов. Это поможет сделать контроль над выбросами эффективнее, а воздух в городе - чище.
Студент Института естественных и точных наук ЮУрГУ Кирилл Хазюков принял участие в конкурсе студенческих проектов УМНИК. Руководителем проекта является кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт» Владимир Шепелёв. Проект является междисциплинарным. В состав коллектива входят студенты, аспиранты и преподаватели следующих кафедр «Прикладная математика и программирование», «Автомобильный транспорт» и «Экология и химическая технология».
Целью работы является создание системы автоматического определения выбросов загрязняющих веществ потоками автотранспортных средств с применением камер уличного видеонаблюдения в режиме реального времени. Сейчас уже существуют методики отслеживания выбросов, но они не позволяют получать данные о количестве и структуре загрязняющих веществ от потоков автотранспортных средств, поэтому данный проект уникален.
«Я принял участие в конкурсе, потому что это отличная возможность улучшить навыки докладчика, получить поддержку на развитие проекта в виде гранта, а также услышать мнение и советы экспертов по улучшению проекта. Если обобщить задачу как "мониторинг выбросов", то инновационность нашего подхода заключается в непрерывном анализе экологической обстановки и отсутствии видимой задержки в получении актуальных данных о выбросах от автотранспорта. Мы считаем эти достоинства нашего решения в совокупности с большими данными, генерируемые системой, существенно повысят эффективность управленческих решений в рамках экологической политики городов», – рассказывает Кирилл Хазюков.
За время существования проекта была проделана большая работа, и на данный момент уже реализовано ядро проекта, а именно, созданы программные компоненты, выполняющие задачи обнаружения, классификации, отслеживания, расчета скорости транспортных средств, определения параметров трафика и расчета выбросов вредных веществ семи типов. Однако есть ряд задач, которые еще предстоит решить. Ближайшие планы включают в себя проработку пользовательского интерфейса, тестирование, отладку системы и подготовку серверного оборудования.
Самый важный и сложный этап в проекте связан с разработкой системы обнаружения, классификации и отслеживания транспортных средств. Сложность этой задачи обусловлена расположением камер, так как для охвата всей функциональной зоны перекрестка камера должна быть достаточно удалена и система должна с высокой точностью вести отслеживание и классификацию небольших движущихся объектов. Поскольку качество решения этих задач напрямую влияет на точность системы, много времени заняла разработка методов по улучшению нейросетевой модели, а также был собран внушительный датасет – более 30 тысяч размеченных изображений.
Сферой применения разработки команда видит, прежде всего, муниципальные и федеральные проекты по улучшению экологии и оценке экологических рисков. Насколько широкое распространение получит эта разработка пока сложно сказать, это зависит от многих факторов, но предполагается, что такая система должна быть в каждом крупном городе, поскольку именно там наиболее остро стоят вопросы контроля и улучшения экологической обстановки.
В дальнейшем планируется расширить функционал программы и применить методики для расчета выбросов мелкодисперсных частиц и их рассеивания. В рамках проекта будет проведено исследование на эту тему, коллектив изучит зарубежный опыт и, при необходимости, разработает свои решения. В 2020 году была опубликована статья на тему "Мониторинг параметров трафика в режиме реального времени" в научном журнале "Journal of Big Data".
Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).