Система контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов
SYSTEM FOR MONITORING PRESENCE AND MOVEMENT OF FUELS AND LUBRICANTS

Изобретение предназначено для автоматизации процессов контроля наличия и выдачи топлива (горюче-смазочных материалов – ГСМ) на автотопливозаправщиках, авиационных топливозаправщиках и автотопливомаслозаправщиках, производящих заправку транспортных средств на условиях внутрихозяйственного расчета.
Известна система (RU 102795U1) автоматизированного учета дизельного топлива на складе топлива (САУ ДТ), содержащая устройство автоматического измерения параметров и количества топлива в резервуарах, автоматизированное рабочее место, снабженное программно-аппаратными средствами, и средство отпуска топлива со склада, связанные со стационарной системой обработки информации, при этом она снабжена устройством автоматизированного измерения параметров и количества топлива в цистернах, мультимониторной системой, средствами оповещения, устройством сопряжения измерительных приборов, технологического и периферийного оборудования, системой идентификации подвижного состава и системой видеонаблюдения, при этом средство отпуска топлива со склада включает топливораздаточные колонки с устройством идентификации на топливораздаточных кранах колонок, а система обработки информации содержит концентратор топливного склада, связанный посредством локальной сети со всеми элементами САУ ДТ.
Данная система не является мобильной, следовательно, не представляется возможность установки данной системы на транспортные средства, оснащенные технологическим оборудованием для выдачи и контроля топлива.
Известны другие системы стационарных топливозаправочных колонок (см., например: RU 2377505 С1, RU 79997 U1, RU 58213 U1, ЕА 201690729 A1) системы отгрузки топлива со складов (из резервуаров), которые также непригодны для установки на топливо- и топливомаслозаправщики.
Известен топливозаправщик (RU 2529102 C2), содержащий трубопровод, оборудованный средствами соединения с топливным баком, средства определения значения по меньшей мере одного параметра потока, проходящего через средства соединения, передатчик сигнала, характеризующего значение параметра, электронный блок, выполненный с возможностью приема сигнала и с возможностью управления по меньшей мере одним устройством регулирования и/или контроля потока в зависимости от сигнала, принятого от приемника. Средства определения значения расположены на уровне или вблизи средств соединения с топливным баком.
Данное изобретение относится, в большей степени, к способу повышения надежности заправки летательных аппаратов, а не к контролю наличия и движения топлива. В системе управления отсутствует контроль топлива в цистерне, контроль минимального и максимального уровня и т.д.
Известна автоматизированная система учета отпуска горюче-смазочных материалов (RU 61910 U1), содержащая центральное устройство управления, в которой введены микрокомпьютеры потребителей с автономной энергонезависимой памятью, каждый из которых имеет уникальный идентификационный код и встроенное средство безопасной проверки идентификационного кода, а также средства защиты энергонезависимой памяти от записи не авторизованными источниками данных, и терминальные устройства для обеспечения обмена данными между микрокомпьютерами потребителей с автономной энергонезависимой памятью и центральным устройством управления, входы-выходы которого соединены с первыми входами-выходами терминальных устройств, вторые входы-выходы которых соединены с входами-выходами микрокомпьютеров потребителей с автономной энергонезависимой памятью, при этом центральное устройство управления выполнено в виде компьютера и содержит в памяти коды авторизации записи данных в энергонезависимую память микрокомпьютеров потребителей с автономной энергонезависимой памятью и средства считывания данных из микрокомпьютеров потребителей с автономной энергонезависимой памятью, а автономная энергонезависимая память микрокомпьютеров потребителей с автономной энергонезависимой памятью выполнена, по крайней мере, с тремя областями энергонезависимой памяти, в которых, первая область выполнена с возможностью однократной записи и защищена от повторной записи и содержит уникальный идентификатор микрокомпьютера пользователя, вторая область выполнена с возможностью записи и считывания при подключении к центральному устройству управления через терминальные устройства данных о расходовании горюче-смазочных материалов потребителя, а третья область выполнена с возможностью записи и считывания информации о потреблении потребителем горюче-смазочных материалов с компьютеров (серверов), установленных на станциях отпуска горюче-смазочных материалов.
Данная система, как таковая, не контролирует характеристики топлива в резервуарах, не следит за чистотой топлива (фильтрация топлива, наличия в топливе воды). Также система не имеет вычислительной части для получения массы выданного топлива.
Известна установка для выдачи нефтепродуктов из цистерны топливозаправщика, содержащая последовательно расположенные на трубопроводе для нефтепродукта фильтр механической очистки, счетчик жидкости, раздаточную задвижку, которая снабжена газоотделителем, датчиком температуры, блоком ввода и индикации, блоком управления, при этом указанный счетчик жидкости выполнен в виде расходомера, имеющего в своем составе измерительную камеру и датчик на элементе Холла, выход которого соединен с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом указанного датчика температуры, указанная раздаточная задвижка выполнена в виде электромагнитного двухкаскадного клапана, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, другие входы которого соединены с соответствующими выходами блока ввода и индикации. Блок ввода и индикации, блок управления могут входить в состав программно-аппаратного комплекса, при этом указанный блок управления содержит PC-совместимый компьютер с энергонезависимым питанием и функцией автосохранения данных при аварийном отключении бортовой сети топливозаправщика, терминал GSM-GPRS обеспечения сотовой связи между блоком управления и компьютером центрального административного офиса, GPS-навигатор определения местоположения топливозаправщика на территории.
Основной недостаток данной установки – небольшое количество обрабатываемой информации (фактически только расход и температура топлива): в частности,  нет контроля наличия топлива в цистерне, наличия подтоварной воды в топливе (и её уровня), нет возможности блокировок по максимальному и минимальному уровню, по воде.
Аналогичные системы известны из непатентных источников.
Известна система контроля выдачи топлива, предлагаемая ООО «Геотек БС» (https://geotekbs.ru/solutions/tankertruck/).
Система контролирует счетчик и клапан, установленный на топливозаправщике. Транзакции отправляются на сервер с помощью канала передачи данных GPRS/WIFI. Фиксируются координаты заправок с помощи встроенного GPS/Глонасс приемника. Регулярно передается уровень топлива на цистерне топливозаправщика.
Эта система, как и предыдущая, характеризуется малой функциональностью.
Известна система раздачи топлива на топливозаправщиках и стационарных ёмкостях, предлагаемая ООО «АЙТОБ-Софт» (https://itob.ru/solutions/sistema-razdachi-topliva-na-toplivozapravshchikakh-i-statsionarnykh-yemkostyakh/).
Известная система функционирует следующим образом. На технику монтируется система раздачи топлива с информационным табло о выдаваемом количестве топлива. В приёмник панели управления раздачей топлива устанавливается магнитная карточка. С её помощью происходит идентификация водителя. Клапан для перекрытия топлива, который управляется бортовым контроллером, работает на выдачу топлива. Если во время отгрузки топлива система зафиксирует превышение установленного лимита, то клапан автоматически заблокирует выдачу горючего. Информация обо всех событиях, зафиксированных ГЛОНАСС/GPS-оборудованием во время отгрузки топлива, передается по различным каналам связи: GSM, WiFi, IRIDIUM, inmarsat, в программное обеспечение 1С или SMS сообщениями на мобильные телефоны, диспетчеров, службу безопасности и руководству транспортного отдела. Обработанные данные о количестве топлива, начале и конце заправки, получателе и местоположении транспорта отображаются в удобном таблично-графическом виде в системе «1С: Центр спутникового мониторинга ГЛОНАСС/GPS» (1С: ЦСМ).
Данная система направлена исключительно на контроль за расходом топлива (ГСМ), при этом в системе отсутствуют контроль уровня в цистерне, блокировки максимального и минимального уровня, блокировка при наличии воды в топливе.
В качестве прототипа выбрана автоматизация топливозаправщика (система контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов), разработки ООО «ЛОКОЙЛ».
Система-прототип обеспечивает:
• Мониторинг и контроль движения автоцистерны по маршрутам (логистика).
• Мониторинг и контроль технологических операций налива, транспортировки, заправки и слива жидкостей (экономическая безопасность).
• Мониторинг и контроль уровня топлива в отсеках.
• Мониторинг и контроль режимов работы приборов автоцистерны (промышленная безопасность).
• Автоматизация заправки. Дозированный отпуск нефтепродуктов с идентификацией заправщика или получателя. Управление насосом.
• Учет отпущенной дозы в литрах и килограммах.
• Настраиваемые отчеты.
• Интеграция с ERP системами.
Работа системы-прототипа происходит следующим образом.
Датчики приборов (датчик положения крышки люка цистерны, уровнемер, датчик положения донного клапана или датчик давления воздуха, датчик наличия нефтепродуктов, счетчик с датчиком импульсов), пилотный клапан подключены к контроллеру МС-КВШ. Срабатывание (изменение состояния) датчиков записывается с привязкой ко времени и координате в журнале контроллера и автоматически, с заданным интервалом времени, передаётся по каналу GSM (GPRS) на сервер. С заданным интервалом времени также передаются данные (координаты GPS/GLONASS) о движении транспортного средства. Сервер получает данные, обрабатывает их и сохраняет в базе данных. Сервер также обрабатывает запросы с клиентских рабочих станций и возвращает им запрошенные данные (отчеты, треки и другую графическую информацию). В качестве пользовательского интерфейса используется WEB-сервер. После ввода логина и пароля пользователь (Администратор, Диспетчер, Служба экономической безопасности, Служба промышленной безопасности, Логистика) получает доступ к соответствующей информации.
Для заправки транспортных средств на АТЗ применяется контроллер-терминал МС-КВШ. Контроллер-терминал предназначен для управления процессом заправки. Дополнительно доступны функции настройки контроллера, юстировки счетчика, просмотра журнала событий, идентификации заправщика и клиента. К терминалу подносится смарт-карта заправщика. Контроллер идентифицирует заправщика и (или) клиента. Заправщик вводит дозу и начинает заправку. Формируется событие о начале заправки. В процессе заправки в контроллер поступают данные от датчика импульсов счетчика. По окончании заправки клапан закрывается и в контроллере МС-КВШ формируется событие с привязкой к координате и времени о заправке (начало, окончание, отпущенная доза) и уровне топлива в отсеке. Полученная информация автоматически передается по каналу GSM (GPRS) (поз.2) на сервер.
В указанной системе-прототипе фактически отсутствует контроль качества выдаваемых нефтепродуктов (горюче-смазочных материалов), в частности, отсутствует контроль наличия воды в топливе (в цистерне, в фильтре). Нет возможности вычисления массы выданного топлива. Нет блокировки при наличии воды в топливе.
Задачей изобретения являлось создание системы контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов, позволяющей в автоматическом или полуавтоматическом режиме осуществлять загрузку горюче-смазочных материалов и заправку ими транспортных средств с точным контролем (учётом) количества и качества перекачиваемых продуктов.
Технический результат: оптимизация работы топливо- и топливомаслозаправщиков по времени,  выдача горюче-смазочных материалов в точном количестве и только допустимого качества.
Указанная задача решается системой контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов автотопливозаправщика или автотопливомаслозаправщика, содержащей, по меньшей мере, один уровнемер в по меньшей мере одной цистерне, установленные в трубопроводе по меньшей мере один топливный клапан, по меньшей мере один донный клапан по меньшей мере одной цистерны, счётчик с датчиком импульсов, по меньшей мере один насос, по меньшей мере один фильтр, по меньшей мере один информационно-вычислительный комплекс с коммутационным блоком, включающий терминал управления, и выполненный с возможностью приёма и обработки данных с датчиков и управления процессом заправки посредством выдачи команд на исполнительные механизмы, включая клапаны и насос, в автоматическом режиме или посредством введения команд с терминала управления, блок передачи информации и блок авторизации, в которой, согласно предложению, установлен уровнемер с дополнительной возможностью измерения температуры, плотности, массы горюче-смазочных материалов и уровня подтоварной воды, в трубопроводе установлен фильтр-водоотделитель, выполненный с возможностью выдачи сигнала на информационно-вычислительный комплекс о содержании воды в горюче-смазочных материалах,  информационно-вычислительный комплекс выполнен с дополнительной возможностью вычисления массы горюче-смазочных материалов и блокировок движения горюче-смазочных материалов на основе данных от уровнемера и фильтра-водоотделителя, блокировки движение автотопливозаправщика или автотопливомаслозаправщика при открытии дверей, включении коробки отбора мощности для привода насоса и включении других элементов движения горюче-смазочных материалов, при этом дополнительно введён блок аварийной выдачи горюче-смазочных материалов.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана структура системы контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов.
На фиг. 2 показан алгоритм работы системы при приёме горюче-смазочных материалов (топлива).
На фиг. 2 показан алгоритм работы системы при заправке
Система контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов автотопливозаправщика или автотопливомаслозаправщика содержит уровнемер 1 в по меньшей мере одной цистерне (резервуаре) 2, топливный клапан 3, донные клапаны 4 (приема и выдачи), счётчик 5 с датчиком импульсов, насос (не показан), фильтр-водоотделитель 6, информационно-вычислительный комплекс 7 с коммутационным блоком 8, терминал управления 9 (органы управления, кнопки, рукоятка «DeadMan» и т.п.), блок передачи информации 10, блок авторизации 11, блок 12 аварийной выдачи горюче-смазочных материалов.
Система контроля наличия и движения горюче-смазочных материалов работает следующим образом.
Информационно-вычислительный комплекс 7 в составе системы осуществляет следующие функции:
1. Проверка прав доступа на выполнении операции через блок авторизации 11.
2. Обработка цифровых данных от уровнемера 1 (В качестве ПП может использоваться преобразователь магнитный поплавковый ПМП-201 фирмы НПП Сенсор. ПМП-201 имеет взрывозащищенное исполнение и может устанавливаться на объектах в зонах класса 1 и 2 по ГОСТ 30852.9-2002 помещений и наружных установок согласно ГОСТ 30852.13-2002. Направляющая преобразователя, являющаяся разделительной перегородкой, может помещаться в зону класса 0 по ГОСТ 30852.9-2002 согласно ГОСТ 31610.26-2012/IEC 60079-26:2006, где возможно образование смесей горючих газов и паров с воздухом категории IIB по ГОСТ 30852.11-2002).
3. Блокировка минимального и максимального уровня, блокировку при попадании в воды в цистерну (резервуар) 2 (на основании цифровых данных от уровнемера 1).
4. Управление клапанами 3 и 4 и насосом для реализации дозовой выдачи топлива
5. Обработка цифровых данных от счётчика 5 с последующей блокировкой выдачи ГСМ.
6. Вычисление массы выданного ГСМ.
7. Сохранение отчетов по выполненным операциям в энергонезависимой памяти.
Количество ИВК определяется количеством рабочих мест и количеством счетчиков 5 выдачи топлива.
Коммутационный блок 8 выполняет функции приема, обработки и выдачи сигналов, в том числе:
1. Блокировка выдачи ГСМ по сигналу фильтра-водоотделителя 6.
2. Выполнение функции «DeadMan» для авиационных топливозаправщиков.
3. Управление функцией «Интерлок» (блокировка  движения автотранспорта) при открытии дверей, включении коробки отбора мощности, включения заправочного оборудования.
4. Дополнительные возможности  ручного управления и звуковой сигнализации.
Блок авторизации 11 позволяет обеспечить, по меньшей мере, разграничение прав доступа (администратор, оператор, водитель) и авторизацию с помощью карты или личного номера с паролем.
Блок передачи информации 10 осуществляет следующие функции (совместно или раздельно):
1. Передача отчетов по выполненным операциям через беспроводные сети GSM на АРМ.
2. Передача отчетов через цифровой интерфейс на АРМ.
3. Передача информации через съемный носитель на АРМ.
4. Удаленная настройка и диагностика информационно-вычислительного комплекса 7 через беспроводные сети GSM и цифровой интерфейс.
5. Возможность выдачи информации в сторонние программы.
Блок 12 аварийной выдачи горюче-смазочных материалов позволяет отключать все блокировки и проверки (кнопка для аварийной выдачи находиться под пломбой) в случае возникновения нештатных ситуаций (сбои в работе системы, запрос на выдачу топлива с заниженными характеристиками и т.д.).
В систему также заложен потенциал модернизации и развития, в частности возможность включения в неё дополнительных датчиков, измерительных приборов, исполнительных механизмов для работы в автоматическом или полуавтоматическом режиме.