УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ РАСХОДА ТОПЛИВА НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ Российский патент 2014 года по МПК G07C5/08 

Описание патента на изобретение RU2505861C1

Изобретение относится к измерениям, в частности к автоматизированным системам контроля и регистрации расхода топлива тяговыми транспортными средствами и путевыми машинами железнодорожного транспорта, а также другими транспортными средствами с дизельным двигателем.

Известен комплекс технических и программных средств контроля характеристик эксплуатации транспортного средства, который содержит систему обработки данных, датчики, индикатор и шкаф вычислительной техники, модем GSM, блок питания, бортовой компьютер с модулем GPS, блок сбора информации, уровнемер-сигнализатор ультразвуковой; шкаф вычислительной техники с помощью антенны соединен с центральным сервером.

Известный комплекс позволяет контролировать время простоя транспортного средства, время работы на холостом ходу, время пробега, измерять затраты топлива в топливном баке, скорость движения, мощность, энергию, выработанную дизелем, осуществлять накопление и передачу данных для дальнейшей обработки (UA, патент на полезную модель №39251, МПК G07C 5/00, опубл. 10.02.2009).

Однако данный комплекс не имеет возможности использовать данные, собираемые бортовыми системами диагностики тепловоза; в нем не предусмотрена возможность автоматического формирования и отправки SMS-сообщений на номера мобильных телефонов в случае несанкционированного вскрытия или отключения питания.

Известна система контроля расхода топлива транспортного средства, которая содержит указатель запаса топлива, датчики уровня или объема топлива в топливном баке, блок регистрации и снабжена приемной антенной, первым и вторым архивом, приемником GPS-сигналов и GPRS или CDMA-модемом с возможностью обеспечения 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 блок регистрации снабжен панелью индикации; предусмотрена возможность параллельной записи информации в архивы в одних и тех же координатах времени, при этом в каждом из упомянутых архивов производится регистрация кодовой информации текущего значения уровня или объема топлива в топливном баке и событий, выбранных из ряда: включение питания, пуск двигателя, движение, слив/заправка топлива и дополнительно - географических координат места возникновения указанных событий (RU, патент на полезную модель №62235, МПК G01F 9/00, опубл. 09.06.2006 г.).

Однако известная система не имеет возможности использовать данные, собираемые бортовыми системами диагностики тепловоза, производить выборочный анализ данных, которые необходимы в конкретный момент времени, а также в ней не предусмотрена возможность автоматического формирования и отправки SMS-сообщений на номера мобильных телефонов в случае несанкционированного вскрытия или отключения внешнего питания, погрешность измерения высокая, отсутствует возможность передачи выборочных данных.

Известно устройство для регистрации режимов работы локомотива, содержащее датчики аналоговых и дискретных сигналов, коммутатор измерительных сигналов, блок управления и записи сигналов, накопитель измерительной информации, блок дистанционной передачи накопленной информации, а также автономный источник питания (RU, патент на полезную модель №73070, МПК G01/D9/00, опубл. 18.12.2007 г.).

Недостатком данного устройства является необходимость дополнительного преобразования накопленной информации в формат базы данных, не предусмотрена защита от несанкционированного вскрытия или отключения питания, отсутствует возможность передачи выборочных данных.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство контроля расхода топлива, которое содержит не менее двух тензорезистивных датчиков расхода топлива, прибор контроля топлива, передатчик координат расположения локомотива. Сведения о весе топлива в баке и месте расположения дизель-генераторной установки передаются по GPRS на компьютер оператора (сервер) и заносятся в его базу данных, а также могут быть перенесены на компьютер оператора (сервер) с помощью флеш-накопителя (RU, патент на полезную модель №84110, МПК G01F 9/00, опубл. 27.06.2009 г.).

Однако данное устройство контроля расхода топлива не имеет возможности использовать данные, собираемые бортовыми системами диагностики тепловоза; не предусмотрена защита от несанкционированного вскрытия или отключения питания, отсутствует возможность передачи выборочных данных. На компьютер оператора передается полностью вся собранная информация без возможности выборки. Кроме того, в контроллере прибора контроля топлива проводится преобразование аналогового сигнала датчиков расхода топлива в цифровой сигнал, что вносит в измерение дополнительную погрешность.

Техническим результатом изобретения является создание устройства контроля и регистрации расхода топлива с минимальной погрешностью измерения, оборудование его защитой от несанкционированного доступа для обеспечения достоверности данных и перерасхода топлива, а также сохранности оборудования; ускорение и упрощение обработки данных за счет сохранения их в формате базы данных в самом устройстве с возможностью последующей передачи данных, выбранных по заданному критерию, на стационарный компьютер (сервер), в частности, при возникновении нештатных или аварийных ситуаций.

Технический результат достигается тем, что устройство контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве производит автоматизированное измерение массы дизельного топлива в топливном баке с использованием датчиков с цифровым выходом и прибором контроля топлива, выполненном в виде нового модуля накопителя, информация о состоянии оборудования, собранная при помощи модуля накопителя, автоматически сохраняется в памяти модуля накопителя в архиве в формате базы данных, что ускоряет и упрощает выборку данных, необходимых для анализа за предпочтительный период времени, передача данных на сервер осуществляется на выбор по одному из трех каналов связи, в устройстве применены аппаратные и программные средства защиты от несанкционированного доступа и отключения питания.

Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на котором изображена функциональная схема заявляемого устройства.

Устройство контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве содержит совмещенную трехдиапазонную (GPS/Глонасс, GSM, Wi-Fi) антенну 1, не менее двух датчиков расхода топлива 2, 3, связанных по протоколу RS485 с прибором контроля топлива, выполненным в виде модуля накопителя 4. Модуль накопителя 4 выполнен из платы компьютерного модуля 5, дополнительно запрограммированный с возможностью записи информации о количестве топлива в топливном баке и данных от бортовой системы диагностики транспортного средства в архив, организованный в виде базы данных, платы периферийных устройств 6, блока питания 7 и аккумуляторной батареи 8, смонтированных в металлическом корпусе. На плате компьютерного модуля 5 размещены одноплатный промышленный компьютерный модуль 9, плата питания 10, модуль Ethernet 11 и радиомодуль Wi-Fi 12, который представляет собой передающее устройство. Модуль Ethernet 11 предназначен для проводной (витая пара), а радиомодуль Wi-Fi 12 для беспроводной передачи диагностической информации на стационарный компьютер (сервер) 13, расположенный, например, в локомотивном депо. Плата компьютерного модуля 5 является полнофункциональным персональным компьютером и предназначена для приема, предварительной обработки и передачи измерительной информации о топливе, поступающей в модуль накопителя 4, а также для управления периферийными устройствами, размещенными на плате периферийных устройств 6. На плате периферийных устройств 6 размещены следующие периферийные устройства: GSM/GPRS-модем 14, используемый для беспроводной передачи информации на стационарный компьютер (сервер) 13 и представляющий собой передающее устройство, приемник сигналов GPS 15, преобразователи интерфейсов 16, а также модуль питания напряжением +5 В (вольт) 17. Исполнение датчиков расхода топлива 2, 3 предусматривает компенсацию атмосферного давления, поэтому выходной сигнал соответствует гидростатическому давлению столба дизельного топлива в баке. Сигнал от датчиков 2, 3 передается по протоколу RS485, что позволяет исключить влияние электромагнитных помех в линии передачи и погрешности при преобразовании аналогового сигнала в цифровой сигнал.

Датчики расхода топлива 2, 3 снабжены цифровыми выходами, связаны с одноплатным промышленным компьютерным модулем 9 и установлены в имеющиеся промывочные отверстия в топливном баке 18. Такой способ установки датчиков расхода топлива не требует доработок конструкции топливного бака и полного слива топлива их топливного бака (на чертеже датчики 2, 3 условно вынесены от топливного бака 18). Преобразователи интерфейсов 16 связаны с аналоговыми и дискретными датчиками и устройствами 19 сбора и обработки сигналов.

Устройство контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве снабжено средствами 20 защиты несанкционированного вскрытия модуля накопителя 4. Для этой цели в модуле накопителя 4 использован конечный выключатель.

Одноплатный промышленный компьютерный модуль 9 снабжен модулем памяти CompactFlash 21, представляющим собой жесткий диск. Одноплатный промышленный компьютерный модуль 9 своими выходами соединен с модулем Ethernet 11, который своим выходом связан со стационарным компьютером (сервером) 13, радиомодулем Wi-Fi 12, GSM/GPRS-модем 14 своими входами соединен с приемником сигналов GPS 15, преобразователем интерфейсов 16, который своим входом связан с аналоговыми и дискретными датчиками и различными устройствами 19 сбора и обработки сигналов, средством 20 защиты от несанкционированного вскрытия модуля накопителя, платой питания 10, а своим входом-выходом подключен к бортовой системе диагностики 22 транспортного средства. Модуль питания напряжения +5 В 17 своими выходами соединен с GSM/GPRS-модемом 14, с приемником сигналов GPS 15, платой питания 10, а своим входом с блоком питания 7, вход которого соединен с аккумуляторной батареей 8.

Устройством контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве для отображения информации о количестве топлива, географических координат, астрономического времени и скорости движения транспортного средства используется дисплей, расположенный на пульте управления транспортного средства (не показано).

Совмещенная трехдиапазонная антенна 1 имеет три частотных диапазона (GPS/Глонасс, GSM, Wi-Fi) и соединена кабелями с радиомодулем Wi-Fi 12, GSM/GPRS-модемом 14, GPS-модулем 15, расположенными в модуле накопителя 4, а также соединена со стационарным компьютером 13. Применение единой совмещенной антенны упрощает ее размещение и установку на крыше транспортного средства.

Аккумуляторная батарея 8 предназначена для сохранения временной работоспособности модуля накопителя 4 при отключении внешнего питания, расчетный срок работы составляет два часа.

В качестве антенны 1 может быть использована промышленно выпускаемая антенна 2J866B-500RG174 (2J-Antennae).

В качестве датчиков расхода топлива 2, 3 может использоваться датчик давления LMP 331i (BD Sensors).

Плата компьютерного модуля 5 может быть построена на базе процессорной платы IEI Wafer945GSE, серийно выпускаемой промышленностью (IEI Technology Corp.).

В качестве аккумуляторной батареи 8 может быть применена батарея Sonnenschein A512/3.5S (SONNENSCHEIN).

Функцию передачи данных по каналу Wi-Fi 10 может выполнять серийно выпускаемая промышленностью карта Wi-Fi mini PCI-E (IEI Technology Corp.).

Устройство контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве работает следующим образом.

Для измерения массы топлива в топливных баках используется косвенный метод, основанный на измерении гидростатического давления. Для проведения измерений используются два датчика расхода топлива 2, 3, установленные в нижней части топливного бака по диагонали. Сигналы от датчиков расхода топлива 2, 3 передаются по протоколу RS485 на одноплатный промышленный компьютерный модуль 9 в цифровом виде, что исключает влияние электромагнитных помех в линии передачи и исключает погрешность преобразования сигнала. Данные о количестве топлива в топливном баке сохраняются в архиве в модуле памяти CompactFlash в виде базы данных.

Для исключения влияния геометрических особенностей бака на результаты измерения датчиков количества топлива 2, 3 в процессе эксплуатации проводится операция градуировки топливного бака 18. Градуировка выполняется путем последовательного заполнения топливного бака 18 дозированными порциями топлива. Усредненные показания датчиков расхода топлива 2, 3 вручную заносятся в архив, выполненный в виде базы данных; после заполнения бака автоматически производится расчет градуировочных коэффициентов.

Модуль накопителя 4 снабжен дополнительными входами для подключения аналоговых и дискретных датчиков 19, а также связан с бортовой системой диагностики 22 транспортного средства по последовательному каналу обмена (могут быть использованы интерфейсы RS232 или CAN). После подачи питания на плату компьютерного модуля 5 одноплатный промышленный компьютерный модуль 9 с заданной периодичностью формирует запросы датчикам расхода топлива 2, 3 о количестве и температуре топлива, бортовой системе диагностики 22 транспортного средства и дополнительным аналоговым и дискретным датчикам 19 о наличии и величине входных дискретных и аналоговых сигналов, а также контролирует состояние средств защиты от несанкционированного вскрытия и наличие внешнего питания модуля накопителя 4.

Вся информация, контролируемая бортовой системой диагностики 22 транспортного средства, и данные о расходе топлива передаются в энергонезависимую память и накапливаются в архиве на жестком диске. Архив запрограммирован в виде базы данных. В, качестве жесткого диска платы компьютерного модуля 5 используется модуль памяти CompactFlash 21 объемом 8 ГБ. Указанный объем памяти необходим для регистрации параметров в течение не менее чем 30 суток. При заполнении отведенного места на диске перезапись параметров производится циклически.

Через систему спутниковой навигации при помощи совмещенной антенны 1 и приемника сигналов GPS 14 определяются географические координаты транспортного средства, его высота над уровнем моря, скорость движения, астрономическое время.

После проверки наличия соединений и достаточном уровне сигналов данные посредством одного из каналов связи передаются на стационарный компьютер (сервер) 13.

Устройство контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве позволяет производить измерение массы топлива в топливном баке транспортного средства в автоматизированном режиме с высокой точностью за счет применения нового прибора контроля топлива и датчиков количества топлива с цифровым выходом, контроля несанкционированного вскрытия модуля накопителя и отключения внешнего питания, производить накопление данных о техническом состоянии транспортного средства и передачу этих данных на стационарный компьютер за счет использования трех каналов связи.

Предложенное техническое решение опробовано на опытных тепловозах.

Похожие патенты RU2505861C1

название год авторы номер документа
СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА И РЕЖИМОВ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2007
  • Искандеров Раян Гимельянович
  • Искандерова Людмила Михайловна
RU2361278C2
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАСХОДА ГОРЮЧЕ-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2014
  • Шингараев Рафис Хамитович
  • Суслонов Андрей Александрович
  • Власов Владимир Владиславович
RU2568526C1
Стенд для проверки устройства контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве с дизельным двигателем 2023
  • Федотов Михаил Владимирович
  • Воронков Владимир Александрович
  • Киреев Владимир Альбертович
  • Моисеева Елена Анатольевна
RU2801051C1
ТЕРМИНАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2013
  • Билле Роман Александрович
RU2537892C1
ТАХОГРАФ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ 2019
  • Бушин Сергей Алексеевич
RU2720224C1
ТАХОГРАФ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ 2014
  • Орлов Петр Анатольевич
  • Бушин Сергей Алексеевич
  • Пунчев Димитър Емилов
RU2591647C1
ТАХОГРАФ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ 2014
  • Орлов Петр Анатольевич
  • Бушин Сергей Алексеевич
  • Пунчев Димитър Емилов
RU2567700C1
ВИДЕО КОНТРОЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ 2012
  • Калинин Борис Павлович
RU2587408C2
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ПЕРЕВОЗОК ГРУЗОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ 2010
  • Жодзишский Александр Исаакович
  • Мельников Александр Анатольевич
  • Работько Сергей Николаевич
  • Воротников Лев Андреевич
  • Иевлев Сергей Александрович
  • Курочкин Михаил Вячеславович
RU2466460C2
СИСТЕМА УЧЁТА, НАВИГАЦИИ И МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ 2017
  • Панфилов Владимир Анатольевич
  • Туктаров Юрий Евгеньевич
  • Цветков Лерий Валерьевич
  • Цветкова Ирина Владимировна
RU2648967C1

Реферат патента 2014 года УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ РАСХОДА ТОПЛИВА НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ

Изобретение относится к измерениям, в частности к автоматизированным системам контроля и регистрации расхода топлива тяговыми транспортными средствами и путевыми машинами железнодорожного транспорта, а также другими транспортными средствами с дизельным двигателем. Техническим результатом является минимальная погрешность измерения за счет использования датчиков расхода топлива с цифровым выходом, обеспечение достоверности данных за счет защиты от несанкционированного доступа, ускорение и упрощение обработки данных за счет сохранения их в формате базы данных в самом устройстве с возможностью последующей передачи по трем каналам связи. Устройство контроля и регистрации расхода топлива содержит не менее двух датчиков расхода топлива с цифровым выходом, выполненные с компенсацией атмосферного давления, антенну и прибор контроля топлива, выполненный в виде модуля накопителя и состоящий из платы компьютерного модуля, платы периферийных устройств, блока питания, аккумуляторной батареи, средств защиты от несанкционированного вскрытия, одноплатного промышленного компьютерного модуля, снабженного модулем памяти, платы питания, модуля Ethernet, радиомодуля Wi-Fi, GSM/GPRS-модема, приемника сигналов GPS, преобразователей интерфейсов, и модуля питания напряжением +5 В. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 505 861 C1

1. Устройство контроля и регистрации расхода топлива на транспортном средстве, содержащее не менее двух датчиков расхода топлива, соединенных кабелем с прибором контроля топлива, включающее передающее устройство и антенну, отличающееся тем, что прибор контроля топлива выполнен в виде модуля накопителя, который состоит из платы компьютерного модуля, предназначенной для приема, предварительной обработки и передачи измерительной информации о количестве топлива, платы периферийных устройств, блока питания и аккумуляторной батареи, и снабжен средствами защиты от несанкционированного вскрытия прибора контроля топлива, на плате компьютерного модуля размещены одноплатный промышленный компьютерный модуль, плата питания, модуль Ethernet и радиомодуль Wi-Fi, на плате периферийных устройств размещены GSM/GPRS-модем, приемник сигналов GPS, преобразователи интерфейсов и модуль питания напряжением +5 В, одноплатный промышленный компьютерный модуль снабжен модулем памяти CompactFlash, модуль накопителя снабжен выходом для подсоединения стационарного компьютера, преобразователь интерфейсов снабжен входом для подсоединения дополнительных аналоговых и дискретных датчиков и различных устройств сбора и обработки сигналов, одноплатный промышленный компьютерный модуль снабжен входом-выходом для подключения к бортовой системе диагностики транспортного средства, датчики расхода топлива снабжены цифровыми выходами, которые подключены к одноплатному промышленному компьютерному модулю и выполнены с компенсацией атмосферного давления, при этом совмещенная трехдиапазонная антенна соединена с GPS-модулем и передающими устройствами радиомодулем Wi-Fi и GSM/GPRS-модемом и снабжена выходом для подсоединения стационарного компьютера, одноплатный промышленный компьютерный модуль соединен своими выходами с модулем Ethernet, который своим выходом связан со стационарным компьютером, paдиoмoдyлeм Wi-Fi, GSM/GPRS-модемом и своими входами связан с приемником сигналов GPS, преобразователем интерфейсов, средством защиты от несанкционированного вскрытия модуля накопителя, платой питания, а своим входом-выходом подключен к бортовой системе диагностики транспортного средства, модуль питания напряжением +5 В своими выходами соединен с GSM/GPRS-модемом, с приемником сигналов GPS, платой питания, а своим входом с блоком питания, вход которого соединен с аккумуляторной батареей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство защиты от несанкционированного вскрытия прибора контроля топлива выполнено в виде конечного выключателя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2505861C1

СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА И РЕЖИМОВ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2007
  • Искандеров Раян Гимельянович
  • Искандерова Людмила Михайловна
RU2361278C2
Прибор для определения скорости вращения турбобура 1949
  • Штурман Л.И.
SU84110A1
Способ получения дивинила и смесей водорода и окиси углерода 1940
  • Баландин А.А.
  • Богданова О.К.
  • Залинский Н.Д.
  • Щеглова А.П.
SU62235A1
ПРИВОДНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЛОСКОГО РАССЕВА 1929
  • Потапкин А.Н.
SU22445A1
Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок 1923
  • Григорьев П.Н.
SU2008A1
Колосоуборка 1923
  • Беляков И.Д.
SU2009A1

RU 2 505 861 C1

Авторы

Грачев Владимир Васильевич

Грищенко Александр Васильевич

Базилевский Федор Юрьевич

Федотов Михаил Владимирович

Ким Сергей Ирленович

Троицкий Анатолий Пантелеевич

Бычкова Елена Анатольевна

Даты

2014-01-27Публикация

2012-07-09Подача