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Proefprojecten bij Brimos
‘Open’ netwerken veroveren verkeerstechnologie
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De markt voor netwerken in de verkeerstechnologie wordt nog beheerst door enkele
grote leveranciers. Klassiek brengen zij ‘gesloten’ systemen op de markt die zij
zelf hebben ontwikkeld. Dit afgeschermde marktsegment dreigt nu opengebroken te
worden, want recente projecten wijzen uit dat netwerken op basis van open
standaarden, zoals EtherNet/IP, zich uitstekend laten toepassen in de Europese
verkeerstechnologie. Het Nederlandse Brimos, fabrikant van wegbebakening en
verkeersgeleidingscomponenten, speelt een voortrekkersrol met een aantal
proefprojecten.
Aan het gebruik van netwerken op basis van open standaarden zijn vele voordelen
verbonden. Brimos heeft met het Logix Platform van Rockwell Automation in
combinatie met de open netwerken van het ODVA (Open DeviceNet Vendor
Association) met succes enkele proefprojecten in de verkeerstechnologie
uitgevoerd. Open netwerken op basis van TCP-IP Ethernet zijn al jarenlang
gemeengoed in de industriële automatisering, maar worden in de
verkeerstechnologie nog nauwelijks toegepast. Dat kan veranderen, want het
gebruik van open netwerken biedt voordelen ten opzichte van gesloten netwerken,
zoals die al heel lang op de markt worden gebracht door enkele grote
leveranciers. Toepassing van netwerken op basis van open systemen in de
verkeerstechnologie kunnen namelijk leiden tot verlaging van de investerings- en
exploitatiekosten, uitbreiding van de technische mogelijkheden, verhoging van de
betrouwbaarheid en de beschikbaarheid, een betere verkeersgeleiding en daardoor
uiteindelijk tot minder (lange) files en ongevallen.
Functioneel specifiëren
De kans is groot dat verkeersgeleiding in de toekomst voor een groot deel
wordt gerealiseerd met behulp van open netwerken. Grote opdrachtgevers in de
verkeerstechnologie - in Nederland is dit vooral Rijkswaterstaat - gaan bij
projecten steeds meer functioneel specifiëren in plaats van voor te schrijven
welke technologie er moet worden gebruikt. Dat houdt in dat ze formuleren wat
het systeem moet doen, en aan welke randvoorwaarden het dient te voldoen. Door
functioneel te specifiëren, worden opdrachtnemers gestimuleerd om met creatieve
en innovatieve oplossingen te komen die voor de eigenaar kunnen leiden tot
verlaging van de kosten die gedurende de gehele levensduur van een object moeten
worden gemaakt. Bij functioneel specifiëren is het van belang om onderscheid te
maken tussen doelstellingen (daaruit vloeien de functies voort), criteria
(randvoorwaarden zoals standaard koppelvlak) en (financiële) middelen. Mede
doordat functioneel specifiëren steeds meer vanzelfsprekend deel uitmaakt van de
aanbesteding van projecten, is er ruimte voor innovatieve invoering van open
netwerken in de verkeerstechnologie. Daarvoor is het wel nodig dat er technieken
en methoden worden ontwikkeld om de beschikbare open netwerken efficiënt en
effectief in te zetten voor verkeersgeleiding.
Wegbebakening en verkeersgeleiding
Brimos zag enkele jaren geleden het grote potentieel van open netwerken voor
de verkeerstechnologie, en besloot daarmee aan de slag te gaan om de markt voor
netwerken voor verkeersgeleiding open te breken. Brimos levert permanente
bebakening (borden), tijdelijke bebakening (vooral om in te zetten bij
wegwerkzaamheden), dynamische bebakening (matrixborden, rijstrookindicatoren en
vrij programmeerbare signaalgevers), mobiele bebakening (multifunctionele
actiewagens), verkeersregelinstallaties en software. Daarnaast kan men bij
Brimos terecht voor onderhoud en andere vormen van dienstverlening die
betrekking hebben op wegbebakening en verkeersgeleiding. Brimos is in 1963
opgericht, groeide sterk in de afgelopen jaren, en telt inmiddels ongeveer
zeventig medewerkers. Het bedrijf wil verder groeien om zelfstandig te kunnen
blijven opereren op de Europese markt. Het is de bedoeling dat het werken met
open netwerken in de verkeerstechnologie in belangrijke mate gaat bijdragen aan
de geplande groei. In vele oplossingen van Brimos worden producten van Rockwell
Automation gebruikt, met name Compact Logix, Flex Logix en Micro Logix. Het gaat
daarbij om componenten die worden aangeduid als ‘commercial’ en ‘off the shelf
component’ (COTS). Deze kunnen snel beschikbaar worden gesteld en kunnen
gemakkelijk kunnen worden ingezet.
Drie lagen
Rockwell Automation onderscheidt bij industriële netwerken drie lagen, die
ook in de verkeerstechnologie kunnen worden ingezet: ControlNet voor de
besturing, EtherNet/IP voor informatiemanagement, en DeviceNet voor toepassing
van intelligentie in apparatuur op de werkvloer. Eén van de kenmerken van
DeviceNet is dat apparaten, ongeacht het merk, direct kunnen worden aangesloten
op controllers via open netwerken zonder dat dure en tijdrovende bedrading voor
de voedingspanning naar deze modules noodzakelijk is. Bij een eventuele
apparaatvervanging wordt dank zij Automatic Device Replacement (ADR) het
vervangende apparaat automatisch geconfigureerd zodra het is aangesloten. Alle
specifieke parameters van bepaalde sensoren op een bepaalde plaats worden dan
automatisch overgenomen. Dit betekent in de praktijk dat bijvoorbeeld een
defecte radar heel snel kan worden vervangen, zonder een locale software
interventie.
Signaalgevers als actuatoren
In 2004 startte Brimos in samenwerking met de Nederlandse adviesdienst
Technische Ondersteuning van Rijkswaterstaat een project, waaruit blijkt dat
standaard componenten voor industriële netwerken uitstekend kunnen worden
toegepast in de verkeerstechnologie. Gegevens uit een portaal bij Harmelen
worden via EtherNet /IP naar Delft gestuurd. Zo kan het verkeer op afstand
worden gemeten, geanalyseerd en geleid. Industriële netwerken op basis van open
standaarden worden in de toekomst waarschijnlijk het middel om verkeersstromen
te meten, te analyseren en te geleiden. Dat is niet zo vreemd, want het besturen
van bijvoorbeeld een vloeistofstroom door een chemische fabriek door gebruik te
maken van kleppen en verschillende stroomsnelheden, is analoog aan het besturen
van verkeersstromen. De verkeersstromen worden meestal gemeten met lussen in de
weg, radar en soms met camera’s. De meetgegevens worden met behulp van software
automatisch geanalyseerd en de uitkomsten daarvan worden gebruikt om
signaalgevers aan te sturen. Signaalgevers naast of boven de weg maken
automobilisten duidelijk welke rijstroken ze mogen gebruiken en aan welke
snelheid ze zich dienen te houden. Zij zijn de actuatoren in de
verkeerstechnologie.
Producer-Consumer
In open netwerken wordt steeds meer gewerkt volgens het ‘producer-consumer
of ‘publisher-subscriber’ model. Dat houdt in dat de gebruiker van gegevens niet
meer steeds hoeft te vragen of een object actuele gegevens heeft (dit is het
master-slave model), maar een object stuurt de signalen van sensoren naar een
controller. Geselecteerde abonnees kunnen de op de controller gepubliceerde
gegevens raadplegen en gebruiken. Op die manier kunnen veel meer vragers toegang
krijgen tot de gegevens. Wanneer veel vragers op een netwerk gegevens zouden
opvragen, zou het netwerk al snel overbelast worden. De verschuiving van pull
technologie naar push technologie kon plaatsvinden dankzij ondermeer de
ontwikkelingen in de EtherNet-wereld en het CAN protocol. Brimos heeft in
proefprojecten goede ervaringen opgedaan met het Producer-Consumer model. De
strategie van Brimos is erop gericht om een aanzienlijk marktaandeel te
verwerven met componenten voor verkeersgeleiding die worden ingezet volgens dit
model. <<
Projets pilotes chez Brimos
Les réseaux ‘ouverts’ s’emparent de la technologie routière
Le marché des réseaux dans la technologie routière est encore contrôlé par
quelques grands fournisseurs. Généralement, ils mettent sur le marché des
systèmes ‘fermés’ qu’ils ont développés eux-mêmes. Ce segment de marché protégé
menace d’éclater car de récents projets montrent que les réseaux basés sur des
standards ouverts comme Ethernet/IP se prêtent parfaitement à la technologie
routière européenne. La société néerlandaise Brimos, fabricant de signalisation
routière et de composants de guidage du trafic, joue un rôle de précurseur avec
plusieurs projets pilotes.
L’utilisation de réseaux basés sur des standards ouverts offre de nombreux
avantages. Avec la plate-forme Logix de Rockwell Automation, combinée aux
réseaux ouverts d’ODVA (Open DeviceNet Vendor Association), Brimos a réalisé
avec succès plusieurs projets pilotes en technologie routière. Les réseaux
ouverts basés sur TCP-IP Ethernet sont depuis des années chose courante en
automatisation industrielle mais sont à peine utilisés en technologie routière.
Cela devrait changer car l’utilisation de réseaux ouverts offre des avantages
par rapport aux réseaux fermés proposés depuis longtemps par les quelques grands
fournisseurs. L’utilisation en technologie routière de réseaux ouverts peut en
effet induire une baisse des frais d’investissement et d’exploitation, une
extension des possibilités techniques, une hausse de la fiabilité et
disponibilité, une amélioration du guidage routier et de la sorte, une réduction
des (longues) files et des accidents.
Spécification fonctionnelle
Il y a de fortes chances que le guidage routier soit à l’avenir réalisé en
grande partie à l’aide de réseaux ouverts. Les grands clients de la technologie
routière – aux Pays-Bas, il s’agit surtout des Ponts et Chaussées – vont
davantage exiger des spécifications fonctionnelles lors des projets que
prescrire la technologie à utiliser. Cela signifie qu’ils formuleront ce que
doit faire le système et à quelles conditions annexes il doit répondre. La
stipulation de spécifications fonctionnelles stimulera les fournisseurs à
proposer des solutions créatives et innovatrices capables d’induire pour le
propriétaire une baisse des coûts inhérents à un produit durant toute sa durée
de vie. Avec la spécification fonctionnelle, il est important d’opérer une
distinction entre les objectifs (d’où découlent les fonctions), les critères
(conditions annexes, comme la surface de couplage standard) et les moyens
(financiers). Et comme la spécification fonctionnelle fait de plus en plus
partie de la mise en adjudication des projets, cela permet l’introduction
innovatrice de réseaux ouverts dans la technologie routière. Pour cela, il est
toutefois nécessaire de développer des techniques et méthodes permettant la mise
en œuvre efficace et effective des réseaux ouverts dans le domaine du guidage
routier.
Signalisation et guidage routiers
Brimos a perçu, il y a quelques années, le grand potentiel que
représentaient les réseaux ouverts en technologie routière. Elle a dès lors
décidé de se mettre au travail afin d’orienter le marché vers les réseaux de
guidage routier. Brimos fournit une signalisation permanente (panneaux), une
signalisation provisoire (à utiliser surtout lors des travaux), une
signalisation dynamique (panneaux matriciels, indicateurs de voie et signaux
d’information librement programmables), une signalisation mobile (voitures
d’intervention multifonctionnelles), des installations de réglementation
routière et du logiciel. Brimos propose par ailleurs aussi l’entretien ainsi que
d’autres services ayant trait à la signalisation et au guidage routier. Créée en
1963, Brimos a connu une forte croissance ces dernières années et compte
aujourd’hui une septantaine de collaborateurs. La société souhaite poursuivre
cette croissance afin de pouvoir continuer à opérer en toute indépendance sur le
marché européen. L’utilisation de réseaux ouverts en technologie routière
devrait fortement contribuer à la réussite de la croissance planifiée. Brimos
utilise dans bon nombre de ses solutions des produits de Rockwell Automation,
notamment Compact Logix, Flex Logix et Micro Logix. Ces composants sont
qualifiés de composants ‘commerciaux’ et de composants ‘off the shelf’ (COTS).
Ils sont rapidement disponibles et faciles à mettre en œuvre.
Trois couches
Rockwell Automation distingue trois couches dans les réseaux industriels.
Ces trois couches peuvent également être utilisées dans la technologie
routière : ControlNet pour la commande, Ethernet/IP pour la gestion de
l’information et DeviceNet pour l’application de l’intelligence présente dans
l’équipement de terrain. Une des caractéristiques de DeviceNet, c’est que
l’équipement, quelle que soit la marque, peut être raccordé directement aux
contrôleurs via des réseaux ouverts sans que la tension d’alimentation vers ces
modules ne nécessite de câblage coûteux et fastidieux. Lors du remplacement d’un
équipement, l’Automatic Device Replacement (ADR) configure automatiquement le
nouvel appareil dès qu’il est raccordé. Tous les paramètres spécifiques de
capteurs déterminés, installés à un endroit précis, sont alors automatiquement
repris. Cela signifie en pratique qu’un radar défectueux peut être remplacé très
rapidement, sans aucune intervention logicielle locale.
Signaux d’information comme actionneurs
En 2004, Brimos a lancé, en collaboration avec le service de conseil
néerlandais ‘Support technique des Ponts et Chaussées’, un projet qui démontre
que les composants standard des réseaux industriels peuvent parfaitement être
utilisés en technologie routière. Les données d’un portique près de Harmelen
sont envoyées via EtherNet/IP à Delft. Ainsi, le trafic peut être mesuré,
analysé et aiguillé à distance. A l’avenir, les réseaux industriels basés sur
les standards ouverts deviendront probablement le moyen pour mesurer, analyser
et gérer les flux de trafic. Ceci n’est guère étonnant car la conduite du flux
d’un fluide dans une usine chimique, par exemple, via l’utilisation de vannes et
de diverses vitesses d’écoulement, est analogue à la commande d’un flux de
circulation. Les flux de circulation sont généralement mesurés à l’aide de
boucles dans la route, à l’aide d’un radar et parfois de caméras. Les données de
mesure sont analysées automatiquement à l’aide d’un logiciel et les résultats
sont utilisés pour commander les signaux d’information. Les signaux
d’information sur le côté ou au-dessus de la route expliquent aux automobilistes
quelles voies ils peuvent emprunter et à quelle vitesse ils doivent rouler. Ils
sont les actionneurs de la technologie routière.
Producteur-consommateur
Les réseaux ouverts travaillent de plus en plus selon le modèle
‘producteur-consommateur’ ou ‘publisher-subscriber’. Cela signifie que
l’utilisateur de données ne doit plus demander systématiquement à un objet s’il
a des données actuelles (cette communication correspond au modèle
maître-esclave). C’est l’objet qui envoie les signaux des capteurs à un
contrôleur. Les abonnés sélectionnés peuvent consulter et utiliser les données
publiées sur le contrôleur. De la sorte, un plus grand nombre de demandeurs
peuvent accéder aux données. Si les demandeurs de données sur un réseau sont
nombreux, le réseau serait rapidement surchargé. Le glissement de la technologie
pull vers la technologie push a pu se faire grâce notamment aux développements
réalisés dans le monde Ethernet et grâce au protocole CAN. Brimos a acquis une
grande expérience avec le modèle producteur-consommateur lors de ses projets
pilotes. La stratégie de Brimos vise à accaparer une part de marché considérable
avec des composants destinés au guidage routier et utilisés selon ce modèle. <<
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