СРЕДСТВА МОНИТОРИНГА НА ТРАНСПОРТЕ

от

Задачи мониторинга

Современное развитие электроники и микропроцессорной техники привело к переходу на транспорте до мониторинга – постоянного контроля параметров транспортных средств, транспортного движения, навигации транспорта. Различают мониторинг состояния и мониторинг параметров, принципиальным отличием которых является наличие интерпретатора измеренных параметров в терминах состояния – экспертной системы поддержки принятия решений о состоянии объекта и дальнейшее управление. Внедрение мониторинга переводят организацию транспортных процессов на более высокий качественный уровень, что повышает эффективность всеобщего управления перевозочным процессом.

Информация мониторинга, поступающей к водителю транспортного средства, диспетчер АТП, информационных систем производителей, перевозчиков, экспедиционных компаний и потребителей обеспечивает:

  • – повышение надежности и безопасности использования транспортных средств;
  • – быстрое принятие согласованных решений в случае возникновения непредвиденных обстоятельств;
  • – оперативное управление доставками и оценки эффективности выполнения доставки;
  • – обмен информацией между участниками доставки товаров и о реальном продвижении товара.

С помощью информационных систем становится возможным решение следующих задач:

  • – увеличить скорость обработки информации, свести к минимуму ошибки при сборе и обработке информации, что повышает скорость и точность принятия решения;
  • – увеличить объемы обработки информации и за счет этого глубже анализировать большее количество вариантов принятия обоснованного решения с целью получения оптимального использования ресурсов и ответственности исполнителей;
  • – уменьшить затраты труда организаторов перевозок за счет электронного обмена информацией и документооборота.

Инструментами мониторинга на транспорте являются:

  • – датчики и бортовые компьютерные системы контроля состояния транспортного средства, управление этим состоянием;
  • – датчики прохождения транспортных средств через контрольные зоны с фиксацией характерных признаков;
  • – бортовые модули навигации и связи – блок навигатора с приемником и вычислителем, радиопередатчик; радиоприемник;
  • – навигационные спутниковые системы, которые обеспечивают определение на электронной карте местности местоположения транспортных средств с точностью до 10 м;
  • – сотовые и спутниковые системы связи и обмена информацией между логистической системой и транспортным средством;
  • – компьютерная обработка больших массивов данных в центрах управления перевозочным процессом или дорожным движением;
  • – нейрокомп’ютерні технологии распознавания образов;
  • – датчики транспортного потока на магистралях, отображающих оперативную информацию и предоставляют информацию в реальном времени о отдельные параметры транспортных потоков или отдельные транспортные средства.

По мере развития автомобилестроения возможности дальнейшего механического улучшения параметров автомобиля значительно сократились и выросли по своей стоимости. Вместе с тем автомобильная электрика, а потом электроника, стали гораздо надежнее и дешевле. Бывшее управление многими устройствами автомобиля, что было выполнено с использованием электромеханических реле, перевели на микропроцессорное управление, которое имеет память и возможность программирования, модульную структуру построения. Электронные модули управления (БМК, ECU – electronic controlled unit) стали основным направлением дальнейшего совершенствования автомобилей и их показателей. Практически каждый автомобильный механический узел созданы и внедряются их электромеханические аналоги с положительными характеристиками – это касается двигателей, приводов колес, трансмиссии, узлов сцепления, торможение, управление и тому подобное. В перспективе речь идет о переходе полностью на автоматически управляемый электромобиль, поэтому современный автомобиль получил название «компьютера на колесах». Подробнее про видеонаблюдение на транспорте читайте на страницах нашего специализированного сайта.

В конструкциях современных грузовиков и автобусов все больше устанавливаются интегрированные системы электронно-механического управления (ЭМК) автомобилем, которые значительно улучшают эксплуатационные характеристики транспортных средств, снижают текущие расходы на содержание автомобилей, повышают комфортность работы водителя и эффективность технического обслуживания. Интеграция ЭМК охватывает все три составляющие конструкции автомобиля:

  • – механика – двигатель, трансмиссия, тормоза и другие системы, которые обеспечивают движение транспортных средств, их управляемость и безопасность.
  • – электричество – зажигания, фары, компьютеризированные системы управления.
  • – транспортная логистика – мониторинг транспортных средств, системы учета пассажиров, системы оплаты и тому подобное.

Поэтому транспортные средства последних поколений имеют внутреннюю бортовую сеть передачи данных, которая поддерживает обмен сообщениями по определенным правилам – протоколам. Это позволяет всем ЭМК узлам автомобилей «понимать» друг друга. При необходимости происходит конвертирование данных из одного протокола в другой с помощью специальных шлюзов. Таким образом

ЭМК двигателя обменивается данными с БМК трансмиссии в момент переключения передач, благодаря чему двигатель мгновенно уменьшает крутящий момент, чтобы смена передачи происходила плавно. Аналогично ЭМК двигателя обменивается данными с системой АБС для обеспечения стабильности торможения, трогания или поворотов.

Мониторинг на автомобильном транспорте имеет определенную историю развития. Сначала это были диагностические стенды и комплексы, которые проводили опрос долговых датчиков для поиска неисправностей. Для стандартизации средств диагностики еще в 1980 году фирма General Motors реализовала фирменный интерфейс ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) и протокол для тестирования модулей управления двигателем (ЕСМ) [11]. Протокол ALDL взаимодействовал при скорости 160 бит/с и следил за состоянием систем автомобиля. Вслед за General Motors и другие крупные мировые производители автомобильной техники начали активно внедрять компьютеризацию автомобилей. Основной задачей этого процесса было повышение уровня безопасности водителя и пассажиров, снижение количества токсичных выбросов в окружающую среду, повышение уровня комфорта и кардинальная модернизация самого автомобиля в целом.

Следующий протокол бортовой диагностики OBD-II (On-Board Diagnostic) предоставляет полный контроль за двигателем, позволяет проводить мониторинг частей кузова и дополнительных устройств, а также диагностирует сеть управления автомобилем. Спецификация OBD-11 предусматривает стандартизированный аппаратный интерфейс и представляет из себя колодку диагностического разъема (DLC – Diagnostic Link Connector), соответствующую стандарту SAE J1962, с 16-ю контактами (2×8) для подключения диагностического оборудования к автомобилю. В данном стандарте производители применяют различные протоколы соединения с автомобилем. Есть пять диагностических протоколов, которые регламентированы в OBD-II. Каждый из OBD-Π кодов неисправностей состоит из пяти символов – буквы и четырех цифр. В большинстве транспортных средств реализован только один из протоколов на конкретную систему. Спецификация SAE J1962 определяет соответствие расположения выводов на разъем с диагностическим протоколом. С 1996 года протокол бортовой диагностики OBD–II принят обязательным для всех автомобилей, проданных в Соединенных Штатах.

С 2000 года Европа, а с 2003-го и Япония вводят версии OBD-II для автомобилей, продаваемых в этих странах. В рамках протокола Соединенные Штаты с 2008 года обязывают всех производителей как бортовую шину обмена данными использовать стандарт Controller Area Network (CAN) bus) [3].

Современные реализации OBD используют стандартный цифровой разъем, по которому можно получать данные с автомобиля в реальном времени, в том числе стандартизованные коды неисправностей (DTC – Diagnostic Trouble Codes), позволяющие идентифицировать неисправность. Скорость передачи данных в следующем бортовом протоколе UART (Universal Asynchronous Receiver – Transmitter) от 1,2 до 10,4 кбод и вмещает 8 бит данных, без проверки четности и стоп кадр. Сообщение может содержать до 255 байт в поле данных.

У большинства крупных производителей грузовиков, таких как MAN, SCANIA, HINO и других стали штатно монтироваться не только микропроцессорные средства автоматического управления узлами и предлогами, но и средствами внешней телекоммуникации, которые по беспроводным каналам GPS/GSM/W1-FI/RFID передают информацию о работе транспортных средств на диспетчерские пункты перевозчиков. На автомобилях устанавливается специализированный переносной компьютер (карп’ютер, онбордер, саг PC), который сочетает в себе функциональные возможности навигатора, автомагнитолы, персонального компьютера, DVD — плеера, оборудованный устройствами радиосвязи стандарта D и Е-сети и мобильной связи стандарта GSM. Встроенная CMOS-камера позволяет считывать в режиме on-line кодовые обозначения, графические изображения и текстовые надписи, вести видеозапись дорожной ситуации и тому подобное [И].

В мировой практике управления транспортом бортовые технические средства в совокупности с информационными технологиями получили название средств телематики, что отражает связь телекоммуникаций с информатикой [33]. Системы для управления транспортными комплексами, созданные на базе средств телематики, получили название» интеллектуальные транспортные системы (ИТС).

Как показал опыт практической эксплуатации по сравнению с системами управления предыдущих поколений, они имеют ряд принципиально новых возможностей, основными из которых являются следующие.

  • – глобальность и непрерывность контроля во времени и пространстве;
  • – высокая универсальность и гибкость при развитии и формировании маршрутной сети;
  • – организация контроля маршрутного движения в любой местности, доступной для средств радиосвязи;
  • – обмен оперативными сообщениями между водителем контролируемого транспортного средства и диспетчером системы в любой момент времени и в любой точке пространства, доступной для средств радиосвязи;
  • – определение точного местонахождения контролируемого транспортного средства и его отображения на электронной карте местности.

Все это позволяет на качественно новом уровне решать комплекс таких актуальных задач, как обеспечение безопасности пассажиров в пути и оперативное определение мест дорожно-транспортных происшествий, оказание медицинской помощи и эвакуация пострадавших. Благодаря оперативному контролю выполнения расписания движения транспорта, возможности срочной замены подвижного состава, что вышел из строя на маршруте, упорядочению и координации государственных, частных и муниципальных перевозок, обеспечивается повышение качества пассажирских перевозок. Важное преимущество таких систем заключается в возможности повышения уровня информированности пассажиров. Смонтированы на остановках цветные графические информационные табло через радиоканал или выделенную телефонную линию могут получать информацию в реальном масштабе времени о фактическом состоянии на маршруте пассажирских транспортных средств и времени их прибытия.

По своим функциям и структуре мониторинг условно делят на внутренний (бортовой) и внешний, связанный с телекоммуникационными средствами передачи бортовых данных.

Под внутренним мониторингом будем понимать системы сбора, обработки и использования бортовой информации для обеспечения эффективного управления транспортными средствами, без последующего использования в логистических системах.

Внешним мониторингом называют дистанционный контроль со стороны транспортных организаций и систем управления дорожным движением по параметрам транспортного средства и груза, местонахождению транспорта, его скоростью и направлением движения, отсутствием аварийных ситуаций и тому подобное.

Внутренний мониторинг развивается децентрализовано в нескольких направлениях, постепенно складываясь в единую бортовую компьютерную систему. Использование систем мониторинга позволяет перейти от периодической профилактической диагностики в постоянного контроля и анализа состояния узлов ТС, что позволяет экономить значительные средства за счет своевременного устранения неисправностей, сокращения стоимости и сроков ремонтов. Поэтому первоначальным и наиболее развитым направлением мониторинга является системы управления зажиганием, которые включают подсистемы подачи топлива, контроля его сгорания и контроля качества выбросов. Такие системы актуальны, учитывая высокую стоимость топлива и значительную зависимость затрат от настроек двигателя. В процессе работы параметры работы двигателя постоянно изменяются (температура, нагрузка, качество топлива), а влияние водителя на работу двигателя не всегда своевременный или не является возможным. Поэтому в управлении системами подачи топлива, зажигания топливно — воздушной смеси все больше внедряются электронные средства, которые способны обеспечить наиболее оптимальные параметры управления этими системами. В этих системах решаются вопросы оптимальной подачи количества топлива в двигатель и его соотношение с воздухом, оптимальный момент зажигания и антидетонационные мероприятия, качество сгорания смеси. В рамках этого направления развиваются системы управления температурой двигателя, системы змашення.

Следующее направление внедрения телематики на транспортных средствах – это обеспечение безопасности движения. Этот параметр зависит от многих факторов – состояния узлов транспортного средства, состояния дорожного полотна или интенсивности движения, индивидуальных характеристик водителя и т. п. Эти системы условно подразделяют на системы активной и пассивной безопасности. По направлению активной безопасности внедряются антиблокувальні системы различного уровня функциональности, системы адаптивного круиз-контроля, парковки, управления освещением и др.

Направление пассивной безопасности реализуется внедрением систем повышения комфорта, безопасности водителя и пассажиров. Это системы климат-контроля, адаптивного управления зеркалами заднего вида, контроля состояния водителя и т. д. Внедрение этих систем улучшает условия работы водителя, что также связано с обеспечением безопасности движения.

Одним из ранних направлений активного внедрения информационных технологий на транспорте являются системы безопасности и охраны автомобиля. По этому направлению на транспорте устанавливаются охранные системы различного уровня, которые могут обеспечивать как охранные, противоугонные, так и предупредительные и сервисные функции.