Предпосылки использования спутниковых систем мониторинга для оперативного контроля технического состояния мобильных агрегатов в сельском хозяйстве

зировать основные производственно-экономические результаты, используя оперативную, детализированную информацию, характеризующую состояние животных стада, качественные параметры кормов, условия внешней и внутренней среды. Модель способствует преодолению жесткой функциональной специализации, позволяет реализовать систему формирования и анализа интегрированной информации, поступающей от специалистов и руководителей среднего звена, провести экономическую оценку (прогноз) влияния совокупности внутренних и внешних факторов на производственные и финансовые показатели отрасли.

Появляется возможность определять степень влияния каждого фактора и ответить на вопрос, что будет происходить с прибылью, выручкой, рентабельностью, затратами, объемами производства молока и мяса, численностью нетелей, выращиваемых для воспроизводства стада и на продажу, другими показателями при изменении: сервис-периода, ввода нетелей в основное стадо, качества кормов собственной заготовки, уровня продуктивности коров и т.д., с учетом изменения цен на продукцию, размера дотаций, цен на ресурсы. Ответы на эти вопросы помогут повысить качество решений в сельскохозяйственных организациях при управлении молочным скотоводством.

Разработанный на основе модели программный модуль «Оценка и прогноз доходности» комплекса программ «Селэкс», позволяет специалистам и руководителям сельскохозяйственных организаций определять производственные факторы, обеспечивающие повышение экономической эффективности, проводить оценку их влияния на финансово-экономические результаты деятельности отрасли.

Повышение эффективности производства продукции молочного скотоводства до уровня лучших мировых производителей требует формирования региональной информационно-аналитической систе-

мы управления отраслью (РИАС). Решение задач по формированию единого информационного пространства в молочном скотоводстве позволит осуществить интеграцию данных на основе централизованного сбора оперативной детализированной информации, поступающей из различных источников, ее накопление и анализ для обеспечения управления отраслью на различных уровнях: хозяйство - район - регион.

Возможности РИАС возрастают при использовании приборов электронного измерения различных производственных параметров (электронные весы, сканеры, приборы определения качества, РНО-метки), различных программ управления доением (стадом), поставляемых с доильным оборудованием, таких как АШагт (фирма АНМ11_К, Израиль), Ра1гуР!ап (фирма WestfaliaSurge Гемания), А1рго (фирма Ое!ауа!, Швеция). Эти программы позволяют учитывать помимо продуктивности животных множество других производственных параметров, результаты передавать в программы ведения племенного и зоотехнического учета. Интеграция информации в РИАС предотвращает повторный ввод данных, обеспечивая прямую экономию, повышает ее оперативность и достоверность за счет снижения вероятности ошибок и влияния человеческого фактора.

Интеграция данных, поступающих от различных организаций, занимающихся проблемами молочного скотоводства, и служб сельскохозяйственных предприятий: зоотехнической, ветеринарной, бухгалтерской, экономической, значительно облегчит, ускорит и сделает более эффективной работу специалистов в хозяйствах, районных и региональных органах управления, сократит затраты на подготовку информации, улучшит качество принимаемых решений по управлению отраслью. Мониторинг состояния животноводства в регионе обеспечит принятие своевременных мер для успешного выполнения взятых регионом обязательств перед федеральными органами управления.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

А.Ф. Кунафин, к.т.н., доц.,

Башкирского государственного аграрного университета, К.К. Гафурзянов, инженер, ГУСП «Башсельхозтехника»

Для эффективного использования мобильных агрегатов (МА) важно своевременно располагать информацией об их техническом состоянии (ТС). Одним из перспективных методов контроля ТС является непрерывный контроль, который в принципе позволяет полностью исключить издержки раннего и позднего обслуживания. Возможность непрерывного наблюдения за значением параметров ТС машин обеспечивает своевременное обслуживание каждого отдельного элемента в момент достижения предельного значения. Однако, широкое применение непрерывного контроля до сих пор сдерживалось отсутствием приемлемых методов контроля и встроенных в узлы машин надежных датчиков информации.

На сегодняшний день широкое распространение в сельскохозяйственных предприятиях начали получать различные системы оперативного контроля работы мобильных агрегатов. Чаще эти системы называют системами оперативного мониторинга, так как получение достоверной информации позволяет своевременно отслеживать местоположение МА (автомобилей, тракторов, комбайнов и т.п.), своевременно обнаруживать различные откло-

нения и нарушения, а также оперативно скорректировать маршруты, изменять задания и т.п.

Контрольные функции в большинстве современных систем мониторинга примерно одинаковы. Во-первых, это получение информации о текущих координатах МА и графическое воспроизведение маршрута движения на карте местности. Во-вторых, попутное получение информации о разнообразных параметрах движения МА (скорость, пройденный путь, время работы, данные по расходу топлива, времени стоянок) и данных с различных датчиков.

Возможность оперативного получения объективной информации о состоянии различных узлов и агрегатов контролируемых машин создает теоретические предпосылки совершенствования существующих систем управления техническим состоянием машинно-тракторного парка. Но, несмотря на это, на сегодня нет методик и технологий, позволяющих на основе GPS-контроля обеспечить оперативное отслеживание технического состояния и топливной экономичности конкретных МА, а также рационально планировать проведение ремонтнообслуживающих воздействий.

С учетом вышесказанного нами ведутся исследования по созданию средств инструментальной фиксации и обработки на ЭВМ в режиме реального времени мгновенных значений частоты вращения вала (N1) и положения рейки топливного насоса ^) для дизельных двигателей с электронной системой управления подачей топлива с целью разработки математической модели, позволяющей оценивать коэффициент загрузки двигателя и определять расчетное значение удельного расхода топлива (УРТ).

Как известно, при установившихся режимах работы дизельного двигателя с топливным насосом высокого давления (ТНВД) реечного типа объемный расход топлива за определенный период времени определяется по выражению:

0 = q  N-М,

где р -цикловая подача топливного насоса, N -средняя частота вращения вала насоса за период, At - продолжительность периода времени.

При постоянном значении действующих факторов цикловая подача однозначно определяется частотой вращения вала и положением рейки топливного насоса р = ^, S).

Отсюда следует, что при наличии адекватной модели р = ^, S) за любой относительно малый промежуток времени (А^ работы двигателя на установившихся режимах работы можно определить расчетный (предполагаемый) объемный расход топлива двигателем:

0 р = / (N, Л, А).

С учетом вышесказанного для своевременного и качественного контроля топливной экономичности и технического состояния мобильных агрегатов в эксплуатационных условиях нами предлагается метод, основанный на сравнении фактически израсходованного топлива (Оф) за определенное время с расчетным (Ор). Расчетный расход топлива при этом определяется с учетом производительности ТНВД и реальных нагрузочно-скоростных режимов работы двигателя МА, оперативно получаемых через современные спутниковые системы мониторинга. Наиболее подходящими для такого контроля являются транспортные средства, в двигателях которых установлены ТНВД с электронной системой управления (ЭСУ).

В декабре 2009 г. ОАО «Автодизель» на двигателях семейства ЯМЗ-656 и ЯМЗ-658 начало устанавливать ТНВД с электронной системой управления. С июня 2010 года двигатели всех марок производства ЯМЗ комплектуются ТНВД с ЭСУ. В скором времени предполагается оснащать ТНВД с электронной системой управления и двигатели автомобилей КАМАЗ.

В исполнительный механизм ЭСУ включен датчик положения рейки насоса, который позволяет проводить исследования с целью получения зависимости производительности насоса от частоты вращения вала и положения рейки р = ^, S).

В настоящее время на основании проведенных экспериментов на испытательном стенде, нами получена регрессионная модель зависимости цикловой подачи насоса 136.2-10 от положения рейки и частоты вращения вала насоса:

р = 4,35 * S - 0,086 * N , мм3 / ц

Проверка коэффициентов множественной корреляции (Р = 0,991) и детерминации (Р2 = 0,982) подтверждают достаточную адекватность получен-

ной модели. Коэффициенты регрессионного уравнений являются значимыми по критерию Стьюдента при вероятности Р = 0,95.

450 525 600 750 850 1000

Обороты (Ы), мин-1

Рисунок 1 - Экспериментальная зависимость цикловой подачи насоса 136.2-10 от положения рейки и оборотов вала

Возможность отслеживания нагрузочно-

скоростных режимов работы конкретных машин, а также возможности современных спутниковых систем мониторинга по оперативной передаче данных создают предпосылки разработки эффективных методов непрерывного контроля технического состояния индивидуальных МА.

Для этого надо решить ряд важных вопросов:

- разработать теоретические предпосылки метода контроля;

- выявить эффективные диагностические параметры, позволяющие осуществлять оперативный контроль технического состояния конкретных машин;

- исследовать комплекс факторов, влияющих на используемые параметры;

- разработать методику сбора, передачи, обработки и анализа первичных данных.

При наличии адекватной модели работы топливоподающей системы и достоверных данных по нагрузочно-скоростному режиму работы конкретных МА, получаемых через спутниковые системы мониторинга, появляется возможность определения ожидаемого (расчетного) расхода топлива за конкретные периоды наработки.

Оценка фактического расхода топлива с расчетными значениями позволит оперативно обнаруживать перерасход топлива как по техническим (неисправности узлов системы питания, двигателя, подтеки) так и по организационным причинам (слив топлива, изменение режимов работы) за конкретные периоды времени. Также появляется возможность отслеживания динамики УРТ и нагрузочно-скоростных режимов работы МА с желаемой периодичностью (например, за час, за смену, за месяц, за квартал и т.д.).

Создаваемая база данных позволит не только оперативно оценивать расход топлива МА в условиях эксплуатации, но и анализировать широкий круг показателей, отражающих эффективность использования машинно-тракторного парка (степень загрузки, топливная экономичность, коэффициент использования сменного времени, корректировка нормативов, оценка эффективности новых технологий и т.п.).