Применение интеллектуальных систем в грузовом автомобильном транспорте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс»

Кафедра «Сервис и ремонт машин»

Контрольная работа

По дисциплине «Общий курс транспорта»

Применение интеллектуальных систем в грузовом автомобильном транспорте

Выполнил студент:

Тишаев Н.В.

Группа 21-ТТ

Проверил преподаватель:

Ломакин Д.О.

Орел 2013

Содержание

Введение

1. Навигационные системы

2. Системы мониторинга и удаленной диагностики на автомобиле МАЗ

3. Базовые стандарты автомобильной диагностики

Заключение

Список используемых источников

Введение

автомобильный диагностика интеллектуальный транспортный

Дорожное движение в настоящее время следует рассматривать как одну из самых сложных составляющих социально-экономического развития городов и регионов. В данной области должны использоваться самые современные технологии сбора и обработки информации о параметрах транспортных потоков (плотности, скорости, составе) с целью обеспечения безостановочного движения по улицам и дорогам. Происходящие в стране значительные социально-экономические преобразования предъявляют новые требования к уровню согласованности всех сфер жизнедеятельности общества - в том числе в системе транспортных перевозок. Между тем в последние десятилетия нарастает несбалансированность между потребностями в транспортных услугах и реальными пропускными способностями всех видов транспорта. Возможности экстенсивного пути удовлетворения потребностей общества в наращивании объемов перевозок пассажиров и грузов путем увеличения численности транспорта в значительной мере исчерпаны - особенно в крупных городах. В настоящее время в России ведется разработка и внедрение интеллектуальных транспортных систем (ИТС) разного масштаба. Однако, назрело создание интеллектуальной транспортной системы нового поколения, соответствующей сценарию инновационного развития, вектор которого задан Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года. Создание российской ассоциации ИТС - наиболее очевидный путь развития, учитывая высокие темпы внедрения инновационных технологий и насущную потребность для страны в более эффективном использовании транспортного ресурса при одновременном снижении отрицательных последствий автомобилизации и сокращении людских потерь.

1. Навигационные системы

Среди автомобилей личного и служебного пользования нередко встречаются грузовые автомобили. И количество грузовых автомобилей в разы меньше, чем легковых. Однако, и для грузовых автомобилей существуют разного рода требования, как специфические (вес, шум, издаваемый автомобилем, грузоподъемность), так и вполне стандартные.

Таким требованием регулярное прохождение технического осмотра. Впрочем, есть и множество других требований, которые мы не будет затрагивать.

Итак, поговорим о техническом осмотре для грузовых автомобилей. Осмотр подразумевает проверку как общего состояния автомобиля, так и проверку состояние и работоспособности его отдельных систем и устройств. Одним словом, и для автомобилей рассматриваемого нами типа нужна навигационная программа. Немаловажным является и то, что навигационная программа для грузовых автомобилей должна отличаться от таковой для легковых авто. Ведь многие системы грузовых авто работают несколько иначе, чем у легковых авто.

Одной из таких программ является навигационная программа Axone-3 Mobile. Она разработана специально для грузовых автомобилей и представлена в виде мобильного планшетного устройства с сенсорным экраном и огромным набором функций. Стоит отметить, что данное устройство способно провести диагностику практически всех грузовых автомобилей, производимых в европейской части нашей планеты. Сюда входят такие модели, как Scania, Volvo, Iveko, Man и многие другие.

С помощью этой системы диагностирования можно не только обнаруживать неисправности, но и устранять их, регулировать и адаптировать системы для различных условий.

Среди прочих возможностей и спецификаций системы можно отметить работу с электронными системами новейших автомобилей. Программное обеспечение этой системы обновляется через «всемирную паутину» - Интернет. Обновления производятся раз в год.

Огромным плюсом данной диагностической программы является основание целого комплекса диагностики на ее базе. Так, в комплект этой программы уже входит набор переходников и кабелей для диагностики различных марок авто, шнур питания, предустановленное программное обеспечение с возможностью сохранения списка клиентов, результатов диагностики. Также есть система ссылок, позволяющая без труда отыскать требуемый раздел и помогающая сориентироваться в системе. Для расширения функционала существует возможность обновления программного обеспечения до последней версии, а также возможность приобретения дополнительных адаптеров и переходников, позволяющих диагностировать такие модели грузовиков, как Nissan, Autodus, Haldex и другие. Таким образом, используя данную навигационную программу для грузовых автомобилей и множество различных адаптеров и других средств, можно организовать работу службы технического осмотра и диагностики для грузовых автомобилей. И здесь очень важным моментом является возможность сохранения клиентской базы и истории проведения диагностики.

Axone-3 Mobile создан на основе высококачественной электроники, которая позволяет не только диагностировать автомобили, давать рекомендации по устранению тех или иных недостатков, управлять клиентской базой, но и осуществлять ремонт, конфигурацию систем автомобиля и запрашивать необходимые запасные части.

Система диагностирования Axone-3 представляет собой мобильное планшетное устройство, позволяющее не только проводить диагностику практически в любых условиях, но и дающее возможность связаться с различными периферийными устройствами посредством bluetooth или Usb-шнура. Еще два не совсем обычных элемента комплектации устройства с диагностической программы - встроенная видеокамера и модуль GSM. Модуль GSM позволяет получать сообщения о доступных обновлениях компонентов системы и загружать эти и многие другие данные через Интернет. Также эту программу можно установить и на персональный компьютер.

К стационарной станции устройства можно подключить клавиатуру, мышь и принтер, а также с ее помощью можно зарядить аккумуляторные батареи. Диагностику можно проводить и с подключенной станцией, и в этом случае все адаптеры будут подключены непосредственно к ней.

В основные возможности данной диагностической программы входит диагностика грузовых автомобилей, которую можно дополнить специальными устройствами самого разного предназначения. Так, можно приобрести модуль, обеспечивающий возможность проведения проверки легковых автомобилей. Также можно приобрести стойку для установки планшетного устройства.

Среди дополнительного оборудования присутствует устройство под названием дымомер. Это устройство работает на основе персонального компьютера. Есть еще одно устройство, похожее на дымомер, которое носит название анализатора выхлопных газов. Также Вы сможете приобрести устройство бесперебойного питания и специальную тележку для установки прибора в зоне диагностики. Довольно нужным дополнительным компонентом является такое устройство, как датчик измерения оборотов двигателя. Лучше всего использовать вместе с датчиком температуры масла. Кстати, датчик температуры масла также можно приобрести в дополнение к основному устройству - диагностической программе для грузовых автомобилей.

Поговорим немного об интеллектуальных возможностях программы Axone-3 Mobile. Не секрет, что в обыкновенной автомобильной мастерской специалисты, готовясь к ремонту какой-либо части или системы автомобиля, должны грамотно произвести расчет некоторых технических задач, чтобы ремонт был эффективным, и не подвел в той или иной ситуации. Программа для диагностики, о которой идет речь, способна анализировать предыдущий опыт диагностики и ремонта автомобилей и предлагать оптимальное решение для ремонта или адаптации системы или конкретного устройства.

Несомненно, подобные возможности и свойства будут просто незаменимы для проведения профессиональной диагностики и качественного ремонта для грузовых автомобилей.

2. Системы мониторинга и удаленной диагностики на автомобиле МАЗ

Автомобили МАЗ Евро-4, оснащенные системой мониторинга и удаленной диагностики MazOnLine, приобрели новые потребительские качества и существенные конкурентные преимущества по сравнению с аналогами, в том числе, и отдельных зарубежных фирм. Благодаря применению новых технологий транспортной телематики и “ноу-хау” IT отрасли, система MazOnLine помимо традиционного функционала систем мониторинга транспорта обеспечивает уникальный функционал:

1. Удаленная компьютерная диагностика - проведение диагностики электронных систем автомобиля вне СТО. Определение вида и местонахождения возникшей неисправности в случае ее появления в рейсе - без дополнительной аппаратуры. Предоставление информации в удобном и наглядном виде, как на экран бортовой системы в кабине водителя, так и на экран ПЭВМ специалиста СТО или диспетчера.

2. Контроль расхода топлива - возможность вести учет фактического потребления топлива двигателем. Оптимизация (установление уточненных) норм расхода топлива на предприятии. Контроль расхода топлива в онлайн режиме - выявление фактов неумелого управления машиной.

3. Контроль заправок и сливов - определение даты, времени, и объема заправок топливом. Исключение возможности представления фиктивных чеков о заправке топливом. Выявление случаев хищений (сливов) топлива.

4. Контроль работы двигателя - выявление случаев подкрутки/открутки пробега, моточасов работы двигателя и дополнительного оборудования, исключение тем самым приписок. Возможность уменьшить или исключить непроизводственные простои (иногда техника просто “отдыхает” несколько часов в день, а в документах указывается полный рабочий день и соответственно списывается топливо).

5. Контроль нагрузки на оси - мониторинг осевой нагрузки, и, следовательно, повышение эффективности перевозок за счет более правильного и равномерного распределения груза во время погрузки, а также исключение штрафов транспортной милиции (полиции) за перегруз.

6. Планирование ТО по факту - определение режима работы и выработки ресурса масла за поездку, за выбранный промежуток времени или с момента его замены. Позволяет перейти с планово-предупредительной системы ТО и замены масла к системе ТО и замены масла по техническому состоянию.

7. Хранение и выдача электронного паспорта автомобиля - информации, которая может быть полезна потребителю, но из-за большого объема не отражаемой в общепринятых формах заводской и передаваемой потребителю сопроводительной документации.

Использование MazOnLine позволяет руководителю автохозяйства снизить затраты на горючее на 10-20 и более процентов, повысить производительность и эффективность работы автопарка на 10-15% за счет возможности контроля режимов работы АТС и оптимизации техпроцесса выполняемых работ, обеспечив тем самым получение дополнительной прибыли (вместо постоянно утрачиваемой выгоды).

3. Базовые стандарты автомобильной диагностики

В начале 1990-х годов в США был принят ряд стандартов, которые обязывали производителей оснащать электронные блоки управления автомобилями (ЭБУ) системой за контролем параметров работы двигателя, имеющих прямое или косвенное отношение к составу выхлопа. Стандарты также предусмотрели протоколы считывания информации об отклонениях в экологических параметрах работы двигателя и другой диагностической информации из ЭБУ.

На автомобилях, продаваемых в Европе, диагностические системы стали активно внедряется с конца 2001 года, когда был принят европейский стандарт - EOBD.

В настоящее время практически все автомобили производства ведущих мировых компаний оснащены системами самодиагностики.

В автомобильной промышленности действуют как международные стандарты (ISO), так и стандарты отдельных стран (SAE, BSI, Росстандарт и другие).

Исторически сложилось так, что большинство автомобильных стандартов было принято в США. В 1905 году было основано SAE (Society of Automobile Engineers), членами которого стали ведущие автопроизводители США. Общество быстро росло, и в настоящее время SAE насчитывает более 121000 специалистов, из разных стран мира, которые разрабатывают новые стандарты для автомобильной и авиакосмической промышленности.

Международная Организация по Стандартизации (ISO) объединяет национальные организации по стандартизации. Членами ИСО в настоящее время являются более 90 стран. Ростехрегулирование (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии) участвует в работе ИСО в качестве национальной организации по стандартизации Российской Федерации.

В зависимости от того, где и когда был произведен автомобиль, его системы самодиагностики подчиняются тем или иным стандартам.

В качестве основных стандартов автомобильной диагностики, можно отметить следующие [1]:

SAE-J1930 1930/ISO15031 Terms, Definitions, Abbreviations Abbreviations and and Acronyms;

SAE-J1939 Recommended Practice for a Serial Control Control & Communications Vehicle Network (J1587/J1708);

SAE-J1962/ISO 15031 Connector Diagnostic Connector;

SAE-J1978/ISO 15031 Standard definition of an scan tool;

SAE-J1979/ISO 15031 Standard definition of diagnostic test Standard definition of diagnostic test modes modes;

SAE-J2008 Recommended Organization of Vehicle Service Information;

SAE-J2012/ ISO 15031 - 6 DTC Definitions;

SAE-J2190 Standard definition of diagnostic Test Modes;

J2284/ 2284/ISO ISO15765 Controller Area Network, Dual wire.

На заре автомобилестроения, каждый производитель использовал свои собственные протоколы обмена данными между различными блоками и диагностическими тестерами. Сегодня описания формата данных, временные характеристики, последовательности сигналов, адреса, формулы пересчета и другие аналогичные величины описываются общепринятыми протоколами [2]:

ISO 9141-2 Keywords 08 08 08;

ISO 9141-2 Keywords 94 94 94;

ISO 14230-4 KWP Slow Unit;

ISO 14230-4 KWP Fast Unit;

SAE J1850 PWM (Pulse Width Modulation);

SAE J1850 VPWM (Variable Pulse Width Modulation);

ISO 15765/J2284 CAN 11 Bit ID, 250K и 500K Speed 500K Speed;

ISO 15765/J2284 CAN 29 Bit ID, 250K и 500K Speed 500K Speed;

Для считывания информации с ЭБУ автомобиля используются различные интерфейсы. Наиболее популярным из них остается интерфейс CAN (Controller Area Network), предназначенный для передачи данных по последовательному интерфейсу от различных узлов автомобиля [3].

Стандарт CAN интерфейса был разработан Международной Организацией по Стандартизации (ISO) как шаблон, соответствующий эталонной модели открытых систем (OSI). Этот интерфейс поддерживает два нижних уровня эталонной модели. На физическом уровне CAN оптимизирует протокол связи для различных способов передачи (витая пара, однопроводная линия, оптический кабель, радиоканал, инфракрасное излучение).

В CAN протоколе сообщения не являются адресными. Поэтому сообщение содержит только идентификатор источника и собственно данные. Все узлы CAN сети могут принять каждое сообщение на шине и самостоятельно определить: данное сообщение должно быть отвергнуто или обработано.

Например, в автомобиле датчик напряжения бортовой сети подключен только к центральному маршрутизатору, который передает данные, полученные с этого датчика, другим узлам автомобиля. Очень важной особенностью CAN является возможность удаленного запроса данных (RTR).

Основные протоколы связи CAN для двух нижних уровней определяются нормативами ISO и SAE:

ISO11898 - стандарт для высокоскоростных приложений;

ISO11519 - стандарт для низкоскоростных приложений;

J1939 (SAE) - стандарт для автомобильных приложений.

Все три протокола определяют 5В дифференциальную физическую линию связи.

С помощью SAE J1939 возможно как передавать значения результатов измерений, так и управлять потоком данных. Также возможно считывать или удалять диагностические данные отдельных компонентов и выполнять калибровку отдельных блоков.

SAE J1939 имеет несколько уровней, соответствующих OSI уровневой модели. Каждый уровень определен соответствующим документом.

В начале 1982 года появились первые варианты стандартов SAE, разработанные специально для коммуникационной и диагностической работы с тяжелыми грузовыми автомобилями J1708 и J1587. Автомобильный диагностический стандарт J1587 разработан SAE для мощной дизельной техники, такой например, как тягачи, трактора, подъемные краны, передвижные электростанции, корабли с дизельными двигателями.

Этот стандарт стал обязательным для использования в США после 1986 года. Со временем эти стандарты были модернизированы в следующей версии J1939. В настоящее время J1939 широко применяется в сельскохозяйственной технике, автобусах, грузовых автомобилях. Для того, чтобы обеспечить требования совместимости с протоколами J1708/J1587, используется расширенный формат идентификатора CAN сообщения (11 бит - обычный, 29 бит - расширенный формат). Расширенный CAN идентификатор позволяет установить соответствие между принципами связи CAN и J1708. Для этого часть идентификатора используется для определения 8-ми разрядного исходного адреса и 8-ми разрядного целевого адреса (номер узла). На основе J1587 в спецификации J1939 определяются все переменные, относящиеся к транспортным средствам, такие например, как тип, марка, идентификационный номер, год выпуска и т.д.

Стандарт J1939 состоит из нескольких частей, и описывает физический уровень, канал передачи данных, организацию сети, а также определяет большой набор определенных сообщений.

Как правило, диагностические интерфейсы выведены на соответствующие разъемы. Поскольку колодка для автомобильной шины CAN до сих пор не стандартизована, диагностические системы различных производителей выведены на самые различные разъемы [4]. В период от 1996 до 2001 в диагностических системах тяжелой дизельной техники использовались 6 - штырьковые разъемы «Deutsch». В настоящее время большинство производителей перешло на 9- штырьковый разъем HD10 (Deutsch 9-pin). Такие разъемы используются, например, в грузовиках КАМАЗ.

Среди ведущих производителей легковых автомобилей и легких грузовиков достигнуто больше договоренностей по диагностическим разъемам. В основном сейчас используется колодка OBD-II (рис. 1), стандарта J1962.

Стандарт J1962 (OBD-II) разработан SAE и является обязательным для всех легковых автомобилей и легких грузовиков, выпускаемых в США [5].

В США установка колодки OBD-II является обязательной, начиная с 1996 года. На европейских автомобилях колодки OBD-II устанавливаются на все модели с 2001 года. На импортных автомобилях российской сборки стоят колодки OBD-II. На автомобилях «ЛАДА» используются колодки типа «K-Line».

Рис. 1. Диагностическая колодка OBD-II

Протоколы OBD-II поддерживают контроль около 20 параметров. Конкретное число контролируемых параметров зависит от марки автомобиля и колеблется от 5 до 100.

Модемы для GPS - GSM диагностических систем

В последние годы появилось много фирм, предлагающих услуги GPS - GSM контроля передвижения транспортных средств. Если набрать в российских поисковых системах ключевое слово типа «GPS - навигация» то высветится огромное количество ссылок, например [6 - 15] и многие другие.

Одни из фирм предлагают тривиальную услугу - передачу на центральный сервер текущих координат объекта по GSM/GPRS каналу с помощью простых GPS - GSM трекеров. В основном, это мелкие системные интеграторы, которые имеют дело с дешевой китайской техникой.

Крупные, хорошо известные фирмы, предлагают сложные системы, которые дают возможность передавать на центральный сервер в реальном масштабе времени не только текущие GPS координаты, но также и все параметры диагностической системы автомобиля [6, 7, 8, 9]. В этих системах используются профессиональные GPS - GSM/GPRS модемы, которые оснащены функцией диагностического автомобильного тестера. В качестве примера такого устройства можно привести модем Enfora Spider MT3000, представляющий собой GSM/GPRS - GPS трекер с интерфейсным разъемом для установки в автомобильную диагностическую колодку OBD-II [16].

Отличительной особенностью этой модели является то, что модем подключается к бортовой сети автомобиля через колодку OBD-II (J1962). Изделия американской фирмы Enfora коренным образом отличаются от продукции других производителей. В модулях Enfora основное, мощное программное обеспечение зашито внутри базовых модулей. Эта фирма занимает лидирующее место в мире по производству модемов для систем GPS - GSM/GPRS мониторинга.

Внешний вид модема показан на рисунке 2.



Рис. 2. Внешний вид модема МТ3000 с автомобильным интерфейсом J1962, OBDII

Для запуска Spider MT3000 в работу достаточно просто вставить его в диагностический разъем.

Модель MT3000 предназначена в основном для GSM/GPRS/GPS мониторинга парка легковых автомобилей, микроавтобусов и легких грузовиков.

Модемы выпускаются в двух модификациях: для США GSM2374 (850/1900 МГц) и для Европы GSM2376 (900/1800 МГц).

Блок GSM/GPRS выполнен на базе нового модуля Enfora GSM0408.

В режиме GSM поддерживаются функции: Text, PDU, MO/MT, Cell Broadcast, AMR, EFR, FR & HR.

Параметры режима GPRS соответствуют классу «В» (Class B, Multislot 2, GSM/GPRS Rel 97, AMR Rel 99, CS1-CS4, PBCCH/PCCCH).

Мощность передатчика в режиме GPRS (Class 4, 850/900 МГц - 2 Вт и в режиме GPRS (Class 1, 1800/1900 MHz) - 1 Вт.

В режиме GSM/GPRS в данной модели реализованы протоколы PPP, UDP API, TCP API, UDP PAD, TCP PAD. Сессия TCP/UDP и PPP соединения поддерживаются непрерывно в течение всего времени выполнения других функций.

В блоке GPS использован новый модуль Enfora GPS0403 [18]. Модуль имеет чувствительный GPS приемник (- 160 дБм). Точность определения координат составляет 1 м (CEP 50%). Холодный старт: 27 сек. Теплый старт: 3 сек.

В трекере MT3000 имеются встроенные антенны GSM (850/1900/900/1800 МГц) и GPS (центральная частота: 1575.42 МГц).

В стандартном рабочем режиме модем постоянно получает данные со спутников GPS и передает навигационную информацию на центральный сервер.

Для работы с GPS сообщениями в МТ3000 используются протоколы обмена: NMEA, TAIP, Enfora binary. С центральным сервером модем обменивается NMEA - сообщениями в формате: GGA, GLL, GSV, GSA, RMC, VTG. Имеется функция хранения GPS - сообщений в энергонезависимой памяти модуля. Модем может работать с десятью серверами одновременно.

В режиме GPS также поддерживаются функции: виртуальный одометр, фиксированные геозоны и формат буферированных сообщений.

Кроме всех функций, которыми обладают другие модемы серии Spider MT, трекер GSM2374/76 может также диагностировать бортовую сеть автомобиля и передавать на центральный сервер, наряду с GPS - данными, дополнительно информацию о параметрах, контролируемых по разъему OBD-II.

Методика и перечень базовых параметров, контролируемых через интерфейс OBD-II, регламентированы документами SAE (Society of Automobile Engineers).

В соответствии со стандартами SAE модем Enfora MT 3000 поддерживает контроль следующих параметров:

Идентификационный номер автомобиля (Vehicle Identification Number -VIN);

Предельно допустимые обороты двигателя (Excessive engine speed - RPM);

Скорость движения автомобиля (Vehicle speed);

Минимальный предельно допустимый, уровень заряда аккумулятора (low battery warning);

Электрооборудование (Malfunction Indicator Light -MIL);

Одометр (Odometer - trip distance);

Время стоянки (Idle time);

Минимальный, предельно допустимый уровень топлива (Low fuel).

Модем MT3000 поддерживает следующие стандартные протоколы OBDII:1850 PWM, J1850 VPW, ISO-9141-2, ISO-14230, KWP2000, ISO-15765 CAN.
В модеме MT 3000 имеется встроенный трехкоординатый акселератор. Для отладки используется полный интерфейс USB 2.0.

Антенны размещены внутри корпуса прибора встроенные антенны GSM (850/1900 МГц или 900/1800 МГц) и GPS (центральная частота: 1575.42 МГц). Держатель SIM карты расположен внутри корпуса, непосредственно на базовом модуле (рис. 3).

Рис. 3. Внешний вид модема МТ3000 со снятой крышкой

Модем изготовлен в пластмассовом корпусе. Размеры - 46 x 43 x 28 мм. На боковой панели расположены разъем micro USB и три светодиодных индикатора режимов работы.

Питание модема MT3000 (9 - 16 В) осуществляется непосредственно через автомобильный разъем OBDII. Никаких внешних кабелей для подключения и стандартной работы модема не требуется.

Следует обратить внимание на тот факт, что USB - порт используется исключительно только для отладки модема и не может быть использован для подачи рабочего питания на модем.

Модем программируется и управляется с помощью специальных АТ - команд [18 - 19]. В основном, набор АТ - команд для МТ3000 совпадает с базовыми АТ - командами для серии Spider MT. Однако имеются и некоторые отличия. Модем MT3000 имеет возможность посылать дополнительные сообщения, которые связаны с OBD-II диагностикой и не поддерживаются другими модемами этой серии [19].

Так, например, сразу после включения питания модем посылает сообщение об идентификационном номере автомобиля VIN. Подобное сообщение посылается в первую очередь и при наступлении каждого запрограммированного «выходного события».

Для облегчения процесса программирования модемов серии «Spider MT» фирма Enfora разработала прикладную программу «ScriptGen» [20]. Эта программа позволяет обрабатывать группы различных событий и записывать их в память базового модуля в виде последовательности АТ - команд (script).

Программа «ScriptGen» загружается в стандартный ПК и отрабатывается на модеме, подключенном к этому компьютеру.

Программа имеет простой и удобный интерфейс пользователя.

На первом этапе работы выбирается модель модема из серии Spider MT.

Далее разрабатывается желаемый сценарий, и конкретизируются входные и выходные группы событий. Например, для модема MT3000 можно выбрать события, которые выявляются с помощью диагностической системы OBD II (предельно допустимые обороты двигателя, скорость движения, минимальный предельно допустимый, уровень заряда аккумулятора и другие). В этом же разделе устанавливаются соответствующие параметры события (Group Number, Parameter 1, Parameter 2, Input Trigger Type).

Работа с программой осуществляется в диалоговом режиме.

В процессе ответов на запросы программы, создается определенный сценарий работы модема. При дальнейшей обработке этот сценарий преобразуется в текст программы (script). Использование «ScriptGen» значительно облегчает и автоматизирует процесс конфигурирования сложных последовательностей событий.

Полученные с помощью программы «ScriptGen» тексты можно хранить в виде файлов, редактировать и при необходимости загружать в модем для решения конкретной задачи пользователя.

Следует обратить внимание на то, что модем MT3000 не предназначен для использования с тяжелой дизельной техникой.

Для этой цели используется модемы серии Spider MT-Gi GSM2354/56/58, GSM2438. Это семейство GPS/GSM/GPRS - трекеров стационарного типа, предназначенное для транспортных средств [21].

Модем Spider MT-Gi жестко крепится в салоне транспортного средства.

Модем работает в четырех диапазонах частот 900/1800 МГц и 850/1900 МГц. В этой модели используются внешние GSM и GPS антенны.

Модемы GSM2354 и GSM2356 отличаются от модели GSM2358 тем, что имеют встроенные GSM и GPS антенны. Кроме того, в этих двух моделях отсутствует голосовой канал. Модель GSM2354 предназначена для работы в американском диапазоне частот 850/1900 МГц, модель GSM2356 - для европейского диапазона частот 900/1800 МГц.

Основные отличия новой модели GSM2438 от предыдущих моделей заключаются в том, что в трекере GSM2438 имеется встроенный трехмерный акселерометр, дополнительные вводы/выводы, два аналоговых входа (АЦП).

Базовые GSM/GPRS - GPS параметры модемов серии Spider MT-Gi аналогичны параметрам рассмотренной выше модели MT3000.

Внешний вид модема GSM2438 показан на рисунке 4.

Рис. 4. Внешний вид модема GSM2438

Для подключения к CAN- шине J1939 или J1708/1587 автомобильной диагностической системе используются шлюзы J1708 или J1939, производства канадской фирмы TEMPX [21, 22]. Основное назначение этих шлюзов заключается в том, чтобы снимать и обрабатывать данные автомобильной системы диагностики через интерфейсы J1939, J1708/1587, OBDII и передавать эти данные во внешние устройства по интерфейсу RS-232. Шлюзы J1939, J1708/1587 - это интеллектуальные согласующие контроллеры, в которых предусмотрены широкие возможности по программированию и установке различных режимов работы.

Эти шлюзы позволяют контролировать до тридцати различных параметров транспортного средства в соответствии с требованиями диагностики ISO и SAE.

Схема, поясняющая принцип работы пары «GSM2438 + J1939» приведена на рисунке 5. Данные от автомобильной системы диагностики через CAN интерфейс поступают на контроллер TTEMPX J1939. В контроллере эта информация обрабатывается, кодируется и через последовательный порт передается на модем Enfora GSM2438. Этот модем по GSM/GPRS каналу передает полученные данные на центральный сервер, на котором установлено мощное программное обеспечение GPS-GSM мониторинга. Одновременно на сервер поступают мгновенные значения текущих координат автомобиля, полученные с помощью блока GPS - навигации GSM2438.

Подобная схема дистанционного контроля параметров тяжелой дизельной техники является в настоящее время наиболее распространенной в США и Канаде.



Рис. 5. Принцип работы системы дистанционного контроля параметров тяжелой дизельной техники, с использованием GSM/GPRS - GPS модема Enfora и шлюза CAN-RS232 TEMPX

Основные функциональные возможности комплекта «Enfora2438/1939 - TEMPX1708/15871939/OBD-II»:

удалённый контроль параметров работы двигателя и ЭБУ тяжелой транспортной техники в реальном масштабе времени с точной привязкой ко времени и координатам;

получение отчетов в соответствии со спецификациями протоколов J1708/15871939/OBD-II;

анализ данных по расходу топлива по всему маршруту;

вывод графиков режимов работы двигателя;

оценка стиля вождения (резкий разгон, торможение, работа двигателя на повышенных или пониженных оборотах и т. д.);

другие параметры (точный перечень контролируемых параметров определяется маркой транспортного средства и годом его выпуска);

В трекерах Enfora предусмотрен режим накопления информации в памяти модема. Сохраняемые параметры, объем информации и период хранения архива задаются программно с помощью специальных АТ - команд [19]. Архив может передаваться на центральный сервер через определенные интервалы времени, где может накапливаться и храниться неограниченно долго. Таким образом, комплект «Enfora2438/1939 - TEMPX1708/15871939/OBD-II» может играть роль «черного ящика», что крайне важно при восстановлении истории поездки в аварийных или нестандартных ситуациях.

Шлюзы TEMPX могут быть запрограммированы в соответствии с маркой транспортного средства и необходимыми условиями контроля, задаваемыми пользователем. Программирование реализуется через RS232 с помощью любой терминальной программы типа HiperTerminal при подключении к обычному ПК. Кроме того, предусмотрен режим программирования по сети Интернет через модем GSM2438.

При программировании шлюза, данные могут быть разделены на две группы: реальные данные о транспортном средстве и расчетные данные.

Данные о транспортном средстве, соответствуют исходным параметрам, таким, например, как идентификационный номер, паспортные технические данные, данные о регистрации и т.д.

Расчетные данные содержат параметры, вычисленные в процессе обработки результатов измерений, полученных в процессе движения контролируемого транспортного средства. При этом расчетные данные разделяются на данные о поездке и совокупные данные.

Данные о поездке показывают минимальные, максимальные и средние значения параметров, рассчитанные в процессе поездки. Весь процесс движения разбивается на этапы, разделяемые остановкой двигателя. Данные о каждом этапе поездки сохраняются в памяти моста. Имеется возможность сохранения данных о поездке регулярно, через определенный интервал времени.

Данные о последнем этапе поездки используются для калибровки параметров системы в начале следующей поездки (при следующем запуске двигателя).

Шлюз размещен в ударопрочном пластмассовом корпусе. Габаритные размеры 37 x 99 x63 мм. Внешний вид шлюза показан на рисунке 6.

Рис. 6. Внешний вид автомобильного диагностического контроллера TEMPX J1939

На верхней панели размещены три светодиодных индикатора: JBUS, питание, подключенный внешний модем. Питание шлюза осуществляется непосредственно от бортовой сети автомобиля 12 В или 24 В.

Все внешние контакты выведены с помощью армированного кабеля, который герметично соединен с корпусом шлюза (рис. 7).

Рис. 7. Контакты внешнего интерфейса TEMPX J1939

Шлюз может быть запрограммирован таким образом, чтобы реагировать в ответ на определенные входные события. В качестве входных событий могут быть, например такие, как: превышение скорости, низкий уровень топлива, охладителя, тормозной жидкости, несанкционированное проникновение и другие аналогичные.

В качестве выходных событий (ответной реакции шлюза) могут быть запрограммированы: тревожное сообщение на дисплей водителя и на центральный сервер, блокировка двигателя, блокировка дверей и т.д.

Из поставляемых дополнительных опций можно отметить программное обеспечение «Client», поддерживающее полную версию «BlackBox» (черный ящик). Подробно вопросы программирования шлюза рассмотрены в [22].

Информационно - поисковая система GPS - GSM/GPRS мониторинга подвижных объектов «PosiTrace»

Сегодня на рынке GPS - GSM мониторинга автотранспорта можно найти множество самых различных систем различной сложности [5 15].

В простейшем случае схема системы GPS - GSM мониторинга состоит из GPS - GSM модема и картографического программного обеспечения (ПО). Модем определяет координаты автомобиля и пересылает их на центральный сервер, на котором установлено специальное ПО. Это программное обеспечение позволяет наносить мгновенные значения координат на карту местности и получать картину движения автомобиля в реальном масштабе времени. Все имеющиеся системы GPS - GSM мониторинга отличаются друг от друга сложностью и качеством, как GPS - GSM/GPRS модемов, так и программного обеспечения. Как было отмечено выше, ведущие мировые производители предлагают сложные системы, которые дают возможность передавать на центральный сервер текущие GPS координаты и параметры ЭБУ. В этих системах используются профессиональные GPS - GSM/GPRS - CAN комплексы, оснащенные функцией диагностики параметров транспортного средства.

Программное обеспечение отличается функциональными возможностями, и прежде всего, количеством контролируемых параметров и предоставляемых услуг.

Очень важным показателем ПО является количество одновременно контролируемых объектов. Если в простых системах можно контролировать одновременно только несколько автомобилей, то сложные системы позволяют контролировать десятки тысяч объектов. Такие системы требуют значительной материальной и интеллектуальной поддержки и под силу только крупным фирмам с большим числом сотрудников.

Очень важным моментом является «биллинговая» система программного обеспечения. При большом количестве клиентов постоянный контроль за своевременной абонентской оплатой является не простой задачей. Другая серьезная проблема в системах GPS - GSM мониторинга связана с роумингом. Особенно эта проблема актуальна для России. Эта проблема более - менее успешно решается только крупными фирмами, имеющими прямые контракты с провайдерами сотовой и спутниковой связи [7, 8, 9]. Кроме всего прочего важным является многоязычный интерфейс программного обеспечения.

Не последним решающим моментом является максимальная совместимость программной и аппаратной части системы мониторинга.

Всем отмеченным параметрам отвечает программный комплекс канадской фирмы «PosiTrace», известный так же как «Global Fleet Management» [8]. Центральный сервер расположен в Канаде. Фирма обеспечивает мощную техническую поддержку своим клиентам. Менеджеры фирмы свободно говорят на русском. Фирма открыла филиал в России. Одна из версий ПО имеет русскоязычный интерфейс.

Программное обеспечение «PosiTrace» наилучшим образом совместимо с рассмотренным выше оборудованием Enfora и TEMPX.

Система GPS - мониторинга «PosiTrace» дает возможность контролировать как личные легковые автомобили, так и общественный транспорт, тяжелую дизельную технику, водномоторный транспорт, контейнерные перевозки. Контроль за объектом возможен, как по всему миру, так и в отдельных геозонах. Функция границы обнаружения предназначена для контроля объекта в заданном радиусе. Границы поиска могут быть изменены пользователем.

На центральный сервер, расположенный в Канаде, поступает информация со всех контролируемых объектов, число которых ограничивается только мощностью самого сервера и используемого прикладного программного обеспечения.

Оператор на центральном сервере может наблюдать точную навигационную информацию обо всех объектах, полученную в реальном масштабе времени от старта до финиша маршрута (рис. 8).

Рис. 8. График движения автомобиля от старта до финиша

Кроме того, в базе данных сохраняются архивные данные о каждом объекте, грузе, транспортном средстве и водителе. Как правило, архивная информация сохраняется до трех лет.

Локальные пользователи получают логин и пароль для доступа на центральный сервер и могут контролировать с собственного компьютера только свои объекты.

Программное обеспечение «PosiTrace» может быть использовано для управления автопарком в режиме реального времени.

Простой и удобный интерфейс позволяет наблюдать в реальном времени график движения автомобиля, а также формировать отчеты с точными данными о маршрутах (рисунок 9).

Рис. 9. Интерфейс программы PosiTrace

При наличии рассмотренных выше блоков связи с автомобильной диагностической системой программа «PosiTrace» также позволяет формировать отчеты по тридцати техническим параметрам работы транспортного средства с привязкой к координатам и времени.

Установка специального программно-аппаратного комплекса на компьютере пользователя не требуется. Для работы с системой достаточно иметь любой компьютер с выходом в Интернет. Имеется мобильная версия программы «PosiTrace», позволяющая отслеживать объект с мобильного телефона или смарт фона (рисунок 9).

Рис. 10. Мобильная версия программы «PosiTrace может быть установлена на любом современном смарт-фоне

Программно-аппаратный комплекс «Enfora/TEMPX/PosiTrace позволяют получать на компьютере пользователя:

точные геофизические координаты объекта, обновляемые каждые несколько секунд;

положение контролируемого объекта на картах местности в реальном масштабе времени;

скорость движения;

общую техническую информацию об автомобиле, водителе, грузе;

историю включения и выключения зажигания;

текущую информацию о давлении в шинах;

историю расхода топлива за все время движения (дозаправка и слив);

заданный диспетчером маршрут и реальную траекторию движения;

пройденное расстояние на конкретный момент времени;

ожидаемое время прибытия в заданный пункт;

время непрерывной работы двигателя;

температура внутри автомобиля и за бортом;

автомобили, не отвечающие на запрос диспетчера;

медицинские параметры водителя (пульс, давление, температура);

данные о работе транспортного средства по тридцати параметрам диагностической аппаратуры.

Датчик движения модема позволяет контролировать несанкционированный процесс буксировки машины на эвакуаторе при выключенном зажигании (рис. 11).

Рис. 11. Диспетчер видит несанкционированный процесс буксировки машины на эвакуаторе в реальном масштабе времени

При необходимости, отмеченные функции программного обеспечения могут быть доработаны, с учетом индивидуальных особенностей заказчика. Так, например страховые компании могут вносить в базу данных информацию о страхователе, его грузе и транспортном средстве.

Фирмы, торгующие транспортными средствами, имеют возможность контролировать своевременность платежей клиентов.

Фирмы, сдающие автомобили в аренду, могут наблюдать своих клиентов в любой точке мира.

Программное обеспечение «PosiTrace» позволяет контролировать крупномасштабные контейнерные перевозки. Для этого необходимо использовать специальный модем Enfora Spider AT GSM5108, который изготовлен на базе микромощного GSM/GPRS модуля Enabler III Low Power Platform (LPP) [23].

Следует особо подчеркнуть, что этот модем предназначен для работы в ждущем режиме. Он посылает информацию о текущих координатах только в случае аварийного срабатывания или по прямому запросу с центрального сервера.

Для того, чтобы свести к минимуму энергопотребление, все управление модемом Spider AT возложено на центральный сервер.

Модем GSM5108 может работать полностью в автоматическом режиме без подзарядки аккумуляторов до трех лет.

Датчик движения модема используется для фиксации малейшего движения. При этом сигналы датчика анализируются встроенным микроконтроллером и сравниваются с сигналами GPS. Такой подход позволяет избежать ложного срабатывания тревожного сигнала, соответствующего началу перемещения. Микроконтроллер обрабатывает данные, формирует GPS NMEA сообщения и посылает их через GSM/GPRS блок на центральный сервер.

С другой стороны, с центрального сервера можно с помощью UDP API канала передавать на модуль управляющие команды и менять режимы его работы.

В качестве примера можно привести систему слежения перемещения контейнеров на крупном терминале.

Каждый пребывающий на склад контейнер получает свой собственный Spider AT.

Информация о грузе, условиях и сроках его хранения заносится в базу данных. В соответствии с этими данными определяются сценарии контроля и ответных действий.

Например, необходимо хранить этот контейнер при определенной температуре и отправить его со склада в определенное время. Сравнивая показания модемов Spider AT с других контейнеров, диспетчер выбирает оптимальную группу контейнеров и оптимальное место размещения данного контейнера в определенной группе. В качестве входного, нештатного события можно запланировать, например такие, как:

вывоз контейнера со склада раньше назначенного срока,

несанкционированное перемещение контейнера в другую зону,

падение контейнера с верхнего ряда,

несанкционированное вскрытие контейнера,

превышение температуры хранения и т.д.

Ответные действия принимаются в соответствии с конкретными сценариями.

При наступлении аварийной ситуации, Spider AT передает тревожное сообщение, которое поступает на сервер поддержки. В результате пользователю предлагаются немедленно выполнить определенные ответные действия. Кроме того, аварийные сигналы могут параллельно поступать в различные охранные, милицейские и аварийные службы.

Программное обеспечение допускает четыре варианта конфигурации параметров модема, предназначенных для различных режимов эксплуатации GSM5108.

Например, в статическом режиме модем посылает сообщения о своем состоянии по заранее заданному графику.

В динамическом режиме модем, через заранее заданные интервалы времени сообщает о начале и конце перемещения. Этот режим наиболее часто используется в случаях, когда необходимо быстро зафиксировать факт начала перемещения контролируемого объекта (банкоматы, торговые автоматами, офисная техника).

В режимах нарушения границ используются различные комбинации перемещения между заданными зонами и учитываются такие события как, например, выход за пределы зоны, попадание в другую зону, скорость перемещения между зонами.

Для работы с модемом GSM5108 необходимо дополнительное программное обеспечение Enfora Provisioner, которое поставляется за дополнительную плату в виде лицензионных дисков, рассчитанных на работу с различным количеством контролируемых объектов. Например, Provisioner License EWS0201, рассчитано на одно устройство.

Лидер в производстве GPS навигаторов фирма Garmin и фирма Enfora заключили в 2008 году соглашение о поддержке модемами Spider интерфейса Garmin Fleet Management Interface (GFMI) v2 [24].

Объединение в одном устройстве автомобильного GPS навигатора GARMIN и GPS GSM трекера Enfora GSM2338 позволило создать замкнутую систему слежения «GPS спутник - транспортное средство - центральный диспетчерский пункт - водитель».

С помощью GFMI диспетчеры могут отслеживать транспортное средство в реальном масштабе времени и корректировать режим его работы.

С другой стороны, водитель может связываться с диспетчером и запрашивать у него необходимую информацию.

При работе в паре, порт RS232 модема Enfora Spider подключается к порту USB навигатора Garmin с помощью специального кабеля.

Управление функциями GFMI реализуется с центрального сервера.

Главное меню GFMI навигатора Garmin Nuvi 205 содержит четыре основных раздела (рисунок 12):

Остановки;

Сообщения;

Найти место;

О водителе.



Рис. 12. Главное меню навигатора Garmin Nuvi 205 с поддержкой GFMI

Навигатор Nuvi 205 имеет экран «Touch screen». Выбор соответствующего пункта меню осуществляется простым прикосновением к соответствующей картинке.

Таким образом, водитель и диспетчер могут обмениваться произвольными сообщениями.

В настоящее время версия 6.0 (FMI V1, FMI V2) программного обеспечения Garmin поддерживает перечисленные ниже протоколы [25]:

Текстовые сообщения произвольной формы (128 знаков);

Остановки;

Время прибытия в заданный пункт;

Автоматическое оповещение о прибытии в заданный пункт (или опоздании);

Обновление (изменение) данных о маршруте с диспетчерского пункта;

Подтверждение доставки сообщения (FMI V2);

Стандартные ответы водителя, до 200 сообщений (FMI V2);

Персональные данные о водителе (FMI V2);

Техническое состояние автомобиля;

Ежеминутные сообщения о состоянии транспорта (FMI V2);

Пингование модема GSM2438 (FMI V2);

Дополнительные данные, заполняемые клиентом.

Введение в системах слежения двусторонней связи между диспетчерским пунктом и водителем позволило значительно улучшить систему безопасности транспортных средств. В случае, когда по каким-либо причинам на экране диспетчера пропадают GPS данные от конкретного автомобиля, то водителю на его навигатор немедленно поступает текстовый запрос. Если ответа нет, то диспетчер может дистанционно заблокировать зажигание, двери и направить тревожное сообщение в службу спасения. Кроме того, в модемах GSM2438 предусмотрена функция «тревожной кнопки». Поэтому водитель в критических ситуациях может сам отправить аварийное сообщение диспетчеру.

Также предоставляется возможность изменения и оптимизации маршрута с учетом дорожной обстановки, ремонта, дорог, метеорологических условий.

Оператор может сообщать водителю о необходимости внеплановой остановки для отдыха или ремонта, а также координаты наиболее благоприятного места для такой остановки. В случае непредвиденных обстоятельств можно оперативно заменить транспортное средство и условия доставки груза.

Как один из вариантов системы безопасности, имеется возможность в течение нескольких секунд фиксировать на центральном диспетчерском пункте любое отклонение от заданного маршрута и посылать водителю соответствующее извещение.

Система GPS слежения «Garmin Fleet Management Interface» широко используется во всем мире. На сайте http://www8.garmin.com/solutions/pnd/partners.jsp приведено около семидесяти крупных партнерских компаний, таких, например, как «Trimble Mobile Resource Management». «SkyPatrol», «Datalink Systems», «GPS- Buddy», «Beacon Wireless», и т.д. Поэтому, и транспортные компании и частные лица могут подобрать систему GPS слежения, соответствующую их индивидуальным потребностям.

В настоящее время системы GPS/GSM мониторинга (GPS/GSM Fleet Management, сокращенно GPS FM) предлагают огромный спектр услуг, как для профессиональных транспортных, торговых и страховых компаний, так и для частного сектора.

Использование самых современных методов контроля и управления позволят оптимизировать систему перевозок, значительно сократить расходы на ГСМ и ремонт транспорта, а также предотвратить угоны и захваты автомобилей и грузов.

По данным одной из ведущих американских статистических фирм «Aberdeen Group» (www.aberdeen.com) в США эксплуатируется более миллиона устройств GPS FM. При этом среднем по стране применение систем GPS/GSM мониторинга показало следующие результаты:

12.2% - увеличение эффективности перевозок;

13.0% - увеличение коэффициента использования транспортных средств;

14.8% - уменьшение времени доставки грузов;

27.9% - снижение ошибок операторов;

32,1% - снижение последствий попыток похищения и захвата транспорта и грузов.

Заключение

Аварийность на дорогах - острейшая социальная проблема. Несмотря на все предпринимаемые усилия, регулярно происходят тяжелые дорожно-транспортные происшествия с гибелью большого числа людей. Общество лишается части будущего, растет социальная напряженность. Ежегодно в России в результате дорожно-транспортных происшествий погибает около 30 тыс. человек и получают травмы более 270 тыс. человек. Из-за несвоевременного оказания необходимой медицинской и технической помощи на месте происшествия умирает более 50% пострадавших. Совокупный ущерб для народного хозяйства составляет сотни миллиардов рублей в год. Успешное решение комплекса задач по обеспечению безопасности дорожного движения невозможно без повышения эффективности государственного управления, особенно в условиях сложного федеративного устройства Российской Федерации. Проблема это комплексная. Основной инструмент - программно-целевой подход, реализованный в форме федеральной целевой программы «Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 годах», принятой Правительством РФ 20 февраля 2006 года, определившего в качестве главной цели - снижение числа погибших в ДТП людей в 1,5 раза в 2012 году по сравнению с расчетным 2004 годом. Своевременное принятие и успешная реализация Программы позволило преломить негативную тенденцию ежегодного роста количества погибших и добиться достаточно устойчивого снижения. Всего за период действия Программы были сохранены жизни 8 тыс. человек. В 2009 году наметившаяся динамика снижения аварийности сохраняется.

Достигнутое снижение аварийности является результатом совместных скоординированных действий федерального центра и регионов по организационно финансовому обеспечению Программы. В рамках этого взаимодействия из федерального бюджета в период с 2006 по 2009 годы на финансирование программных мероприятий затрачено около 11 млрд. рублей. Однако текущая ситуация не является устойчивой, и в сложившейся обстановке необходимо принимать меры по сохранению наметившихся положительных тенденций, особенно на фоне кризисных явлений и принимаемых Правительством страны антикризисных мер. Для того, чтобы удержаться в рамках намеченного Программой снижения аварийности, требуется оптимизация расходов имеющихся финансовых и материальных ресурсов, изыскание дополнительных способов и источников финансирования мероприятий по ОБДД, концентрация на направлениях, дающих наибольший эффект. Одним из результатов реализации Программы стала выработка общего организационно-методического подхода к совершенствованию системы ОБДД в России, что было бы невозможно без создания единого информационного пространства для совместной работы федеральных, региональных и коммерческих структур, участвующих в реализации мероприятий по повышению безопасности дорожного движения. Важной отправной точкой в создании единой информационной платформы для государственных заказчиков и исполнителей Программы, органов исполнительной власти субъектов РФ, Дирекции Программы стало создание WEB-портала «Электронный паспорт безопасности дорожного движения». В рамках Программы проводится большая работа по информационной интеграции всех заинтересованных субъектов деятельности с целью предупреждения ДТП, снижения тяжести их последствий.

...