СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАСХОДА ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
SYSTEM FOR CONTROL OVER VEHICLE FUELS-AND-LUBRICANTS CONSUMPTION

Изобретение предназначено для контроля расхода топлива, горюче-смазочных материалов (ГСМ) без использования дорогостоящих расходомеров и может быть использовано в энергетических системах с дизельными двигателями транспортных средств, а также в дизель-насосных агрегатах. Особенно актуально оно для контроля расхода топлива на судовых двигателях, дизельных агрегатах с дизелями большой мощности от 50 кВт и более, когда присутствуют системы подсланцевых вод, где в ручном режиме для несанкционированного изъятия могут использовать «СТЕННОЕ» и «СЛИВНОЕ» топливо.
Известна система учета расхода топлива двигателей внутреннего сгорания транспортного средства (далее - ТС), содержащая два преобразователя расхода, два термометра на нагнетательном и сливном трубопроводах, вычислитель из контроллера, панели индикации, архива, часов реального времени, порта, двух формирователей импульсов, связанных с преобразователями расхода и вычислителем (см. патент РФ на полезную модель 24555, МПК G01F 9/00, 1/10, опубликовано 10.08.02.). Для более точного учета расхода в конструкцию системы введен стабилизатор потока и усложнена схема обработки получаемых данных, однако система не исключает возможности несанкционированного отбора топлива. Недостатком системы является также измерение расхода топлива расходомерами, которые являются дорогостоящими, неточными, не обеспечивают измерение расхода топлива в зависимости от совершенной двигателем работы.
Известно устройство контроля и регистрации расхода топлива на ТС с использованием датчиков расхода топлива, включающее передающее устройство и антенну, прибор контроля топлива выполнен в виде модуля накопителя с компьютерным модулем для приема, предварительной обработки и передачи информации о количестве топлива, платы периферийный устройств. Устройство снабжено средствами защиты от несанкционированного вскрытия прибора контроля топлива в виде конечного выключателя (см. заявку на изобретение 2012128377, МПК G07C 5/00, опубликовано 20.01.14. - патент РФ 2505861). Периферийные устройства включают GSM/ GPRS-модем, приемник сигналов GPS. При этом, несмотря на наличие антивандальных средств, возможен несанкционированный отъем топлива без установления истинного расхода топлива, потраченного на работу.
Известно устройство для дистанционного контроля TC, которое содержит навигационный модуль GPS, управляющий модуль, вход которого соединен с GPS модулем, а выход - с GSM модулем, процессорный блок с возможностью подключения его входных выводов к линии диагностики транспортного средства, к форсунке и датчику уровня топлива, а выходные выводы процессорного блока обеспечивают выход обработанного сигнала датчика уровня топлива, выход сигнала индикатора работы двигателя, выход сигнала шины FMS, выход сигнала расхода топлива в формате роторного расходомера и сервисный выход (патент РФ на полезную модель 85678 «Устройство для дистанционного контроля транспортного средства», МПК G01S 15/14, опубликовано 10.08.09.). GPS модуль определяет координаты транспортного средства по командам управляющего модуля, GSM модуль отправляет сообщения с идентификатором ТС, его координатами и сервисной информацией. На абонентском компьютере в привязке к географической карте фиксируется маршрут движения TC, остановки, скоростной режим и пр., расход топлива, снимаемый расходомером с форсунки инжектора. После обработки компьютером сигнала штатного датчика выдается сигнал на нормированный выход уровня топлива. Указано, что выход сигнала индикатора работы двигателя позволяет получить информацию для анализа несанкционированного расхода топлива с использованием роторного расходомера. Это позволяет вычислить необходимое количество топлива к уже имеющемуся расходу, чтобы TC оказалось в определенной точке маршрута. Недостатком устройства является контроль расхода топлива по данным расходомера, что не позволяет выявить несанкционированный отъем топлива при включенном двигателе. Кроме того, используемое оборудование крайне ненадежно в плане организации списания ГСМ и дорого в эксплуатации.
Известна система контроля расхода топлива ТС, содержащая подключенный к бортовой сети TC датчик уровня топлива, датчик оборотов двигателя, скорости, электрически связанные с блоком регистрации. Блок регистрации содержит микроконтроллер, часы реального времени, архив, порт для вывода информации из архива и ввода параметров (патент РФ на полезную модель 62235, МПК G01F 9/00, B64D 37/00, опубликовано 27.03.07.). Система снабжена приемной антенной, блок регистрации снабжен дополнительным входом, вторым архивом, приемником GPS для установления местоположения TC и GPRS - сигналов или модемом для связи, микроконтроллер выполнен в виде микроЭВМ с программным обеспечением, с возможностью приема кода внешнего устройства - компьютера АСУ предприятия - сервера внешнего устройства (центральный сервер) и передачи ему кодированной информации в режиме реального времени или из архивов. Программное обеспечение микроконтроллера реализует возможность параллельной записи информации в архивы в одном масштабе времени. Архивы регистрируют информацию с датчика уровня топлива и события: пуск двигателя, движение, слив топлива и географических координат места совершения событий. Компьютер АСУ выполнен с отображением режимов работы TC на графике изменения уровня топлива. Программное обеспечение компьютера АСУ обеспечивает считывание информации со 2-го архива через GPRS или модем. В качестве сигналов датчиков оборота используются сигналы с клемм электрогенератора, тахографа или спидометра. Контроль истинного расхода топлива в привязке к количеству оборотов двигателя более реален, однако он недостаточно эффективен, т.к. работа двигателя не полностью отражает суммарный расход горюче-смазочных материалов (далее ГСМ) в привязке к работе ТС В указанном решении измеряется скорость вращения дизеля без учета редукторов; дизель может работать на холостом ходу, не производя никакой полезной работы.
Известен патент РФ №2361278 «Система дистанционного контроля расхода топлива и режимов работы автотранспортного средства», МПК G07C 5/00, опубликовано 10.07.2009. В этой системе осуществляется измерение количества топлива в привязке к режимам работы двигателя, для чего используют большое количество различных датчиков параметров функционирования двигателя. Работа системы основана на измерении текущего количества топлива в топливном баке с температурной коррекцией с одновременной записью и архивированием пошагового функционирования двигателя. Система состоит из блока обработки и архивирования расхода топлива, скорости, оборотов двигателя и данных других датчиков, блока сбора данных и передачи по беспроводной связи в центр приема и обработки информации. Система сложна, а потому не надежна, и при этом не отражает истинного расхода ГСМ, возможен такой режим работы двигателя, например режим холостого хода, при котором количество его оборотов будет высоким, но фактическое потребление топлива будет незначительным, что позволит слить неистраченное топливо.
Наиболее близким аналогом выбрана система по патенту РФ №62235.
Задачей изобретения является исключение несанкционированного отъема топлива, при простоте конструкции системы и ее высокой надежности.
Техническим результатом является возможность установления истинного расхода топлива, потраченного на совершение полезной работы двигателя ТС с нагрузкой, без использования косвенных параметров, не влияющих на совершение полезной работы, путем возможности измерения частоты вращения вала нагрузки.
Задача решается и технический результат достигается системой контроля расхода ГСМ ТС, в том числе топлива, включающей датчик оборотов, электрически связанный с контроллером, включающим первый архив - первую базу данных. Система содержит также навигационный модуль для мониторинга ТС, центральный сервер - сервер предприятия ТС со средствами связи с контроллером, и средства для передачи на центральный сервер в режиме реального времени или из архивов данных о местоположении и параметрах эксплуатации ТС, второй архив - вторую базу данных, архивы снабжены портами для вывода информации. Программное обеспечение контроллера реализует возможность параллельной записи информации в архивы в одном масштабе времени.
Отличиями предложенной системы от наиболее близкого аналога является:
- подключение датчика оборотов непосредственно к винтовому валу двигателя после редуктора двигателя,
- введение дополнительного сервера - аппаратно-программного комплекса для сохранения, суммирования и обработки данных с контроллера, для хранения и редактирования справочной информации, для сохранения алгоритмов расчета ГСМ в зависимости от оборотов вала винта, расчета истинного расхода ГСМ в зависимости от совершенной винтом работы (далее - сервер-счетчик),
- первый архив выполнен с возможностью хранения электронных данных об оборотах вала винта,
- второй архив выполнен с возможностью хранения электронных данных о паспортных нормах расхода ГСМ, в том числе топлива, в зависимости от количества оборотов вала винта для используемого типа двигателя в паре с используемым типом винта для используемого типа теплохода,
- система снабжена программами для обработки полученной информации в контроллере и на серверах.
Известно, что в аналогичной системе в соответствии с патентом РФ №2361278 датчик оборотов двигателя (датчик тахометра) определяет, находится ли ТС в движении, для установления соответствия оборотов вала двигателя норме расхода топлива, однако по данным датчика оборотов двигателя невозможно установить, находится ли данное транспортное средство в движении или долго стоит с включенным двигателем.
Кроме того, из патента РФ на полезную модель 85678 известно устройство для дистанционного контроля транспортного средства, в котором после обработки компьютером сигнала штатного датчика выдается сигнал на нормированный выход уровня топлива. Указано, что выход сигнала индикатора работы двигателя позволяет получить информацию для анализа несанкционированного расхода топлива с использованием роторного расходомера, но механизм установки соответствия расхода топлива нормированному уровню не указан.
На чертеже изображена система контроля расхода ГСМ/дизельного топлива двух двигателей, установленных на судне. Схема для контроля расхода топлива для одного двигателя или для количества двигателей больше двух построена аналогичным образом.
Система контроля расхода ГСМ установлена на борту теплохода. Центральный сервер установлен на судне или в офисе судовой компании, как показано на чертеже.
Система в варианте для судов содержит два двигателя 1, после редукторов 2 которых на валах винтов установлены датчики 3 оборотов в любом исполнении, например оптические. Каждый датчик 3 предназначен для считывания оборотов валовой линии винта и установлен на защитном кожухе.
Система содержит также контроллер 4 для каждого датчика 3, который предназначен для суммирования, сохранения и передачи на сервер-счетчик 5 показаний каждого датчика 3. Контроллер 4 в конкретном примере исполнения выполнен в виде терминала СКРТ-31 производства СП Технотон, который предназначен для мониторинга транспорта и передачи на сервер в режиме реального времени данных о местоположении и параметрах эксплуатации ТС. Выбор указанного терминала удобен тем, что его GPS трекер снабжен встроенной функцией контроля расхода топлива и имеет минимально необходимый набор входов, позволяющий организовать эффективный контроль транспорта. Передача данных с контроллера 4 на сервер-счетчик 5 осуществляется с использованием любого доступного канала связи, проводного или беспроводного.
Сервер-счетчик 5 установлен на судне и представляет собой аппаратно-программный комплекс с архивом (базой данных). Выход сервера-счетчика 5 связан с навигационным модулем - мобильным терминалом 6 мониторинга подвижных объектов в реальном масштабе времени (далее - терминал мониторинга), который также установлен на судне. В качестве терминала мониторинга 6 использован прибор MT Скат производства ООО «Мониторинговые системы», Санкт-Петербург, Россия. В Скате установлена программная платформа для спутникового мониторинга транспорта, полностью web-ориентированная; не требует установки программного обеспечения на компьютере пользователя, кроме клиентской части. Терминал мониторинга 6 соединен с центральным сервером 7 судовой компании для отправки информации на пульт диспетчера, для чего снабжен антеннами GPRS 8 для формирования информации с установленных датчиков и GSM 9 с использованием сети интернет.
Центральный сервер 7 установлен на судне или в офисе судовой компании, снабжен программными средствами для сбора, обработки и последующего анализа всей полученной информации системы, в том числе израсходованного топлива, для установления его соответствия совершенной двигателями работы.
Система контроля расхода ГСМ, в частности топлива, работает следующим образом.
Датчики 3 оборотов валовой линии винтов двигателей 1 судна независимо от работы двигателей и их режима постоянно подают соответствующие сигналы к своим контроллерам 4. Если двигатель работает в режиме холостого хода, не совершая никакой работы, датчики 3 оборотов вала неработающих винтов подают на контроллер сигналы отсутствия оборотов. В каждом контроллере 4 в соответствии с установленными программами производится суммирование показаний своего датчика 3, сохранение полученных данных в архив и передача их на сервер-счетчик 5 в режиме реального времени. Контроллер проводит непосредственно обработку информации, включая фильтрацию и нормировку параметров, выявление событий, ведение датчиков оборотов.
Сервер-счетчик 5, получая данные с контроллеров 4, производит суммирование данных со всех датчиков 3, их сохранение; в базе данных (архиве) сервера-счетчика 5 хранится информация, касающаяся паспортных данных номограмм используемого типа двигателя с типом используемого винта для судна, в отношении которого осуществляется контроль расхода ГСМ. Программа, установленная на сервере-счетчике 5, содержит алгоритм расчета топлива в зависимости от оборотов двигателя с нагрузкой с использованием паспортных данных номограмм, хранящихся в базе данных сервера-счетчика 5 в электронном виде. Сервер-счетчик 5 производит обработку полученных данных, их хранение, редактирование справочной информации о теплоходах, данные номограмм расхода ГСМ всех используемых двигателей всех судов судовой компании, номера и параметры установленных датчиков 3, номера и параметры контроллеров 4.
Выход сервера-счетчика 5 связан с навигационным модулем 6 Скат, который также установлен на судне и который постоянно определяет положение судна путем записи времени и его маршрута, для чего снабжен GPS-приемником, принимающим сигналы орбитальных спутников системы навигации для получения координат его местоположения в реальном масштабе времени (на чертеже не показано). Дополнительно с записью координат терминал мониторинга 4 производит запись полученных параметров судна от сервера-счетчика 5 в привязке ко времени полученных координат судна, обеспечивает возможность внесения справочной информации по теплоходам, датчикам, контроллерам, каналам связи и пр. В Скате установлена программная платформа для спутникового мониторинга транспорта, полностью web - ориентированная, что не требует установки программного обеспечения на компьютере пользователя, кроме клиентской части. Удобно масштабируемые графики позволяют наглядно анализировать расход топлива. Терминал мониторинга 6 выполнен с возможностью формирования отчетов по расходу топлива в различных разрезах, обеспеченных программными средствами. Возможна адаптация отчетов и их вид в зависимости от требований пользователя. Терминал мониторинга 6 снабжен программными средствами, которые в сочетании с указанной аппаратурой обеспечивают выполнение стандартных функций фиксации движения и стоянки, определения скорости судна, зон движения, данных напряжений питания, а также дополнительных функций определения уровня топлива одного двигателя, его расхода и суммарного расхода топлива по всем двигателям, данные тахометра, температуры. Терминал мониторинга 6 передает данные на центральный сервер 7 судовой компании для дальнейшей их обработки и анализа и отправки на пульт диспетчера, для чего снабжен антеннами GPRS 5 для формирования информации с дополнительно установленных датчиков и GSM 6 с использованием сети интернет. При необходимости принимаются меры против нарушения режима потребления ГСМ, не связанного с работой винтов двигателей.
Таким образом, система контроля расхода ГСМ позволяет увязать его (расход) с работой, совершенной винтами судовых двигателей, позволяя выявить несанкционированный слив топлива. Возможность контроля несанкционированного отбора топлива исключает попытки правонарушения.