СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована, например, при разработке устройств контроля расхода топлива и эксплуатации транспортных средств.
Известна система контроля расхода топлива транспортного средства, содержащая вычислитель подключенный к бортовой сети транспортного средства и, связанные с вычислителем, датчик уровня или объема топлива в топливном баке и панель индикации, при этом вычислитель выполнен в виде заключенных в одном корпусе микроЭВМ, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и согласующих интегральных схем [1].
Указанная система обеспечивает при включении питания измерение уровня топлива в топливном баке и визуальный контроль данных на панели индикации.
Недостатками известной системы является то, что она не позволяет создать архив, т.е. обеспечить хранение информации и определить такие параметры как слив/заправка топлива в координатах реального масштаба времени. Кроме того, система не обеспечивает возможность беспроводной передачи данных о расходе топлива и режимах работы транспортного средства.
Известна также система контроля расхода топлива, содержащая блок автоматики, включающий аналого-цифровой преобразователь, три счетчика, задатчик оборотов, схемы И, блок умножения, две схемы сравнения, два делителя и, связанные с блоком автоматики, блок индикации, датчик мощности, датчик момента, датчик оборотов, электроклапан, весовое устройство, датчик объема топлива и датчик пройденного пути [2].
Указанная система обеспечивает возможность измерения и контроля расхода топлива транспортным средством в зависимости от нагрузки и пройденного пути с выводом информации на блок индикации. Однако также не обеспечивает возможность дистанционного контроля данных о расходе топлива, режимах работы и координатах местоположения транспортного средства, например при сливе топлива.
Наиболее близким техническим решением к полезной модели является система контроля расхода топлива транспортного средства, содержащая подключенные к бортовой сети транспортного средства указатель запаса топлива, датчики, по крайней мере один из которых датчик уровня или объема топлива в топливном баке, и, электрически связанный с ними, блок регистрации, состоящий из микроконтроллера, электронных часов реального времени, автономного источника питания, архива, порта для вывода информации из архива и ввода параметров и согласующих усилителей, связанных через входы/выходы блока регистрации с датчиками уровня или объема топлива, оборотов двигателя, скорости движения и включения питания [3] - прототип.
Указанная система, кроме определения и периодической регистрации расхода топлива, позволяет архивировать режимы работы транспортного средства, а также такие события как слив/заправка топлива в координатах времени.
Недостатками известной системы является то, что она не обеспечивает возможность регистрации в архиве географических координат возникновения событий, например, слив/заправка топлива и т.д. и беспроводной передачи данных для проведения оперативного контроля расхода топлива и событий в реальном масштабе времени, анализа и архивирования данных, например в АСУ предприятия.
Задача, решаемая полезной моделью - расширение функциональных возможностей системы при одновременном упрощении оперативного контроля расхода топлива и режимов работы транспортного средства.
Поставленная задача достигается тем, что система контроля расхода топлива транспортного средства, содержащая подключенные к бортовой сети транспортного средства указатель запаса топлива, датчики, по крайней мере один из которых датчик уровня или объема топлива в топливном баке, и, электрически связанный с ними, блок регистрации, состоящий из микроконтроллера, электронных часов реального времени, автономного источника питания, архива, порта для вывода информации из архива и ввода параметров и согласующих усилителей, связанных через входы/выходы блока регистрации с датчиками уровня или объема топлива, оборотов двигателя, скорости движения и включения питания, снабжена приемной антенной, блок регистрации снабжен дополнительным входом, вторым архивом, приемником GPS-сигналов и GPRS или CDMA-модемом, при этом микроконтроллер выполнен в
виде однокристальной микроЭВМ, содержащей второй архив, антенна подключена последовательно через упомянутый дополнительный вход к приемнику GPS-сигналов, а приемник GPS-сигналов и GPRS или CDMA-модем - к свободным портам однокристальной микроЭВМ, причем однокристальная микроЭВМ запрограммирована с возможностью приема через GPRS или CDMA-модем кода адреса заранее программно заданного внешнего устройства, например компьютера АСУ предприятия, и передачи по указанному адресу кодированной информации в режиме реального времени или из архивов.
При этом однокристальная микроЭВМ программируется с возможностью параллельной записи информации в архивы в одних и тех же координатах времени, в каждом из упомянутых архивов производится регистрация кодовой информации текущего значения уровня или объема топлива в топливном баке и событий, выбранных из ряда, включающего включение питания, пуск двигателя, движение, слив/заправка топлива и дополнительно - географических координат места возникновения указанных событий.
Кроме того, система снабжена дополнительным сервисным программным обеспечением, устанавливаемым на внешнем устройстве с возможностью обеспечения считывания кодовой информации из второго архива исключительно через GPRS или CDMA-модем и отображения информации на экране монитора внешнего устройства в виде графика изменения уровня или расхода топлива в топливном баке и режимов работы транспортного средства, причем отображение режимов работы транспортного средства производится непосредственно на графике изменения уровня или объема топлива в баке в виде последовательности цветных участков, цвет каждого из которых заранее программно задан и ограничивается временем регистрации возникновения очередного или соответствующего события.
Как варианты исполнения, блок регистрации может быть снабжен панелью индикации и средством выбора режима индикации и подключен параллельно к упомянутым датчикам, либо датчик уровня или объема топлива подключен к одному их входов блока регистрации, а указатель - к одному из его выходов. Панель индикации и средство выбора режима индикации могут быть выполнены в виде автономного устройства, которое подключено к упомянутому порту для вывода информации из архива и ввода параметров.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна". Кроме того предложенное техническое решение может быть осуществлено и реализовано промышленным способом, работоспособно, воспроизводимо и, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых схематично изображен один из основных вариантов реализации системы (фиг.1) и отображения информации (фиг.2).
Система содержит (фиг.1) блок регистрации 1, состоящий из микроконтроллера 2, выполненного в виде однокристальной микроЭВМ, панели индикации 3, архива 4, электронных часов 5 реального времени, блока 6 автономного питания, согласующих усилителей 7, связанных через входы/выходы 8, 9, 10 и 11 блока регистрации с выходами датчиков уровня или объема топлива, оборотов двигателя, скорости движения и включателя ВК питания, порта 12 для вывода информации из архива и ввода параметров, указатель 13 запаса топлива и антенну 14. Блок регистрации снабжен вторым архивом 15, размещенным в однокристальной микроЭВМ 2, дополнительным входом 16, приемником 17 GPS-сигналов, GPRS или CDMA-модемом 18 и средством 19 выбора режима индикации. Антенна 14 подключена, через дополнительный вход 16 к приемнику 17 GPS-сигналов, а приемник 17 GPS-сигналов, GPRS или CDMA-модем 18 и средство 19 выбора индикации - к портам однокристальной микроЭВМ.
Как вариант, панель индикации 3 и средство 19 выбора режима индикации могут быть выполнены в виде автономного устройства, подключаемого к упомянутому порту 12 для вывода информации из архива и ввода параметров (на чертежах вариант не показан). При этом порт 12 может быть выполнен, например, в виде интерфейса RS-232, ISO 9141, SAE J1708 (SAE J1587) и т.д.
В качестве датчиков или сигналов датчиков оборотов двигателя (ДВС), скорости движения и включения питания могут использоваться соответственно сигналы приборов штатного электрооборудования транспортного средства, а именно - сигналы с клемм W генератора, В7 тахографа или спидометра и клеммы 15 замка
включения зажигания (стартера и приборов).
Система снабжена также дополнительным сервисным программным обеспечением, одна часть которого записана в энергонезависимую память однокристальной микроЭВМ, а вторая устанавливается на внешнем устройстве, например, компьютере (сервере) АСУ предприятия (на чертежах внешнее устройство не показано) и обеспечивающим возможность считывания кодовой информации из второго архива исключительно через GPRS или CDMA-модем с последующим отображением на экране монитора внешнего устройства в виде графика изменения уровня или расхода топлива в топливном баке, режимов работы транспортного средства и географических координат. При этом отображение режимов работы транспортного средства производится непосредственно на графике изменения уровня или объема топлива в баке.
Система работает следующим образом.
В исходном состоянии (при выключенном состоянии включателя ВК или замка зажигания) устройство питается от аккумуляторной батареи (АКБ, на чертеже клеммы "+" и "-") транспортного средства, при отсоединении АКБ - в режиме микро потребления от блока 6 автономного питания. При этом микроЭВМ 2 обеспечивает периодическое (через программно заданные интервалы времени) измерение сигнала датчика уровня или расхода топлива, кодирование и параллельное архивирование данных в координатах времени в архивах 4 и 15 с формированием и передачей соответствующего сигнала текущего значения расхода топлива на указатель 13 и/или панель индикации 3. Одновременно приемником 17 GPS-сигналов производится прием навигационной информации получаемой через приемную антенну 14.
При включении питания или при приеме специального кодированного запроса от внешнего устройства (определяется программным обеспечением микроЭВМ 2), указанная информация считывается из архивов 4 и 15 и передается через GPRS или CDMA-модем 18 на сервер внешнего устройства.
При возникновении любого из событий, например, "Пуск двигателя", "Начало движения", "Выключение питания", "Слив топлива" и т.д., микроЭВМ 2 дополнительно считывает из приемника 17, кодирует и пересылает в архивы 4 и 15 информацию о географических координатах возникновения события.
Выбор необходимой информации для отображения на панели индикации (например, реального времени, расхода топлива, пробега и т.д.) производится средством 19 выбора режима индикации, а считывание информации из архивов обеспечивается внешними устройствами с разной степенью доступа (через порт 12 или модем 18).
Отображение информации на экране монитора внешнего устройства производится в виде графика изменения уровня или расхода топлива в топливном баке, режимов работы транспортного средства и его географических координат. Причем отображение режимов работы транспортного средства производится на графике изменения уровня или объема топлива в баке в виде последовательности цветных участков, цвет каждого из которых заранее программно задан и ограничивается временем регистрации возникновения очередного или соответствующего события.
Так кривая А (фиг.2) отображает график расхода или уровня топлива в баке в зависимости от времени, цветные участки на графике, ограниченные временем регистрации соответствующих событий (t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, t8, t9, t10, t11) - режимы работы транспортного средства, где:
- t1 - время регистрации (запоминания) события "Включение питания или замка зажигания":
- t2 - время регистрации (запоминания) события "Пуск двигателя";
- t3 - время регистрации (запоминания) события "Начало движения";
- t4 - время регистрации (запоминания) события "Остановка";
- t5 - время регистрации (запоминания) события "Заправка топливом";
- t6 - время регистрации (запоминания) события "Пуск двигателя";
- t7 - время регистрации (запоминания) события "Начало движения";
- t8 - время регистрации (запоминания) события "Остановка";
- t9 - время регистрации (запоминания) события "Выключение питания или замка зажигания";
- t10 - время регистрации (запоминания) события "Слив топлива";
- t11 - время регистрации (запоминания) события "Стоянка";
- отрезок, ограниченный временем t1, например черного цвета, характеризует режим стоянки (остановленного транспортного средства) при выключенном питании или замке.
- отрезок, ограниченный временем t1-t2, например желтого цвета, характеризует режим стоянки (остановленного транспортного средства) при включенном питании или замке.
- отрезок, ограниченный временем t2-t3, например фиолетового цвета, характеризует режим пуска двигателя и работы на холостом ходу (с соответствующим темпом расхода топлива на графике А в режиме холостого хода).
- отрезок, ограниченный временем t3-t4, например зеленого цвета, характеризует режим движения (с соответствующим расходом топлива на графике А в режиме движения).
- отрезок, ограниченный временем t5 -t6, например синего цвета, характеризует режим заправки топливом (подъем уровня на графике А) при включенном питании или замке.
- отрезок, ограниченный временем t10-t11, например красного цвета, характеризует режим слива топлива (снижение уровня на графике А) при выключенном и включенном питании или замке.
При этом режимы (события) в периоды времени t5-t6 и t10-t11 при выключенном питании или замке могут отображаться линией одинакового, например, черного цвета.
Как отмечалось выше, для определения географических координат транспортного средства при регистрации того или иного события используются сигналы приемника 17 GPS-сигналов связанного с антенной 14.
Таким образом, применение указанных выше новых технических решений, обеспечивает не только сохранение и отображение визуальной информации на указателе запаса топлива или панели индикации, но и возможность непосредственного (через порт 12), а также дистанционного (беспроводного) считывания и отображения на внешнем устройстве информации о расходе топлива, режимах работы транспортного средства и таких параметрах как слив/заправка топлива с регистрацией местоположения транспортного средства в координатах реального масштаба времени и, соответственно, передачи данных в АСУ предприятия для оперативного контроля, архивирования и дополнительного анализа.
При этом применение второго (параллельного) архива и доступа к нему по специальному коду исключительно через компьютер (сервер) АСУ предприятия,
обеспечивает повышенную надежность системы в части получения и сохранения достоверной информации. Причем, за счет представления информации о режимах работы транспортного средства в виде последовательности цветных участков на графике изменения уровня или объема топлива в баке, цвет каждого из которых заранее программно задан и ограничивается временем регистрации возникновения очередного или соответствующего события, обеспечивается оперативное считывание всего объема информации при минимизации зрительной нагрузки на оператора.
Тем самым, за счет применения совокупности описанных выше технических решений, обеспечивается существенное расширение функциональных возможностей системы при одновременном упрощении оперативного контроля расхода топлива и режимов работы транспортного средства.
Источники информации принятые во внимание:
1 Введение в автомобильную электронику:
Пер. с японск. - М.: Мир, 1989. - 232 с., стр.162.
2. Патент RU 2014569, G 01 F 9/00, 1994 г.
3 Патент RU 24555, G 01 F 9/00, 1/10, 2002 г. (прототип).