CC BY
41
УДК 621.4
Никитин Л.Н., Пожидаев Г.М., Гринин Е.Е., Денисенко Н.В.
ФГБОУ ВО "Воронежский Государственный технический университет", Воронеж, Россия
ДИСТАНЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Данное устройство отличается от базового расширенными функциональными возможностями. Помимо определения координат объекта устройство может контролировать работу и состояние каких-либо датчиков автомобиля (датчик топлива, переключатель «газ-бензин», кнопка поднятия кузова автомобиля и т.п.), помимо этого устройство оснащено встроенным аккумулятором, зарядным устройством и акселерометром. Слежение за объектами происходит с помощью глобальной спутниковой системы позиционирования NAVSTAR GPS.
Ключевые слова:
МОНИТОРИНГ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ, NAVSTAR GPS В настоящее время в мире существуют различные
активно развивающиеся сферы бизнеса. Для своего развития и эффективного решения экономических проблем предприятия стремятся использовать новейшие достижения науки и техники. Например, каждая транспортная компания или организация, имеющая свой автопарк, регулярно сталкивается с проблемой контроля использования служебного транспорта. Соответственно, возникает необходимость сокращения выявленных нецелевых расходов. Данные мероприятия на сегодняшний день носят название «мониторинг транспорта», или, другими словами, реализовывается система слежения за автомобилем. Перед учредителями встает проблема незаконного использования транспорта компании ее сотрудниками, вследствие чего появляется необходимость эффективного решения следующих задач:
- сокращение непредусмотренных расходов без сокращения объемов перевозок;
- оптимизация маршрута транспорта или выявление не запланированного рейса;
- определение местонахождения автомобиля в интервале между посещениями конечных точек маршрута, которые отмечены в накладных;
- доступ к достоверной информации о пробеге транспорта и количестве израсходованного топлива или информации о количестве имеющегося запаса топлива автомобиля в данный момент;
- доступ к достоверной информации, подтверждающей задержку автомобиля ко времени прибытия, по какой-либо причине, например, задержка транспорта в пробке.
Реализация таких подходов в настоящее время возможна путем создания автоматизированных систем мониторинга подвижных объектов. Автоматизированная система мониторинга - это современное решение логистических задач и контроль состояния подвижных объектов в режиме реального времени. Благодаря высокотехнологичному оборудованию система позволяет отслеживать местоположение и состояние подвижных объектов оснащенных бортовым комплектом оборудования из диспетчерского центра, вне зависимости от их местоположения.
Слежение за объектами происходит с помощью глобальной спутниковой системы позиционирования NAVSTAR GPS. Эта система содержит 2 9 спутников, координаты объектов вычисляются с высокой точностью, а значит в любой момент времени известно точное местоположение каждого из них.
Связь диспетчерского центра с бортовым модулем системы поддерживается через каналы цифровой мобильной сотовой связи GSM. Технология GSM была специально выбрана, так как является наиболее распространенной на территории Российской Федерации.
Автоматизированная система мониторинга подвижных объектов позволяет решить следующие задачи:
- отображение в реальном масштабе времени местоположения подвижного объекта на электронной карте;
- автоматическое слежение за соблюдением водителем каждого подвижного объекта маршрута, графика и режима движения;
- автоматическую регистрацию вхождения подвижного объекта в контролируемую зону и выхода из нее;
- сохранение в базе данных истории перемещения каждого объекта;
- по сигналам установленных датчиков контролировать место и время поднятия кузова самосвала, открывания дверей фургона, поднятия стрелы подъемного крана и т.п., что позволит гарантировать сохранность груза и целевое использование техники;
- позволяет получить информацию о пробеге транспорта и количестве израсходованного топлива или информация о количестве имеющегося запаса топлива автомобиля в данный момент;
- прогнозирование времени прибытия в конечную точку маршрута и автоматизацию решения логистических задач;
- контроль за соблюдением условий транспортировки груза - температура в рефрижераторе, уровень ударов и вибраций, соблюдение скоростного режима;
- исключает возможность несанкционированного использования автотранспорта и других самоходных машин с выдачей тревожного сообщения диспетчеру.
По мере развития научных и технических средств растёт и актуальность внедрения автоматизированных систем мониторинга в различные сферы бизнеса и предприятия.
Устройства слежения принято называть «трекерами». Ниже приведена структурная схема такого прибора.
Рисунок 1 - Структурная схема трекера
За основу было взято базовое устройство, в которое входили следующие блоки: Активная GPS антенна, мобильная GSM антенна, модуль GPS, модуль GSM, преобразователь уровней и схема питания. В качестве активной GPS антенны применена стандартная GPS антенна наружного размещения со встроенным малошумящим усилителем. Также в качестве GSM антенны применена стандартная выносная мобильная антенна с коэффициентом усиления 14 Дб. Модуль GPS представляет собой 12-каналь-ный GPS приёмник фирмы Trimble. Этот приёмник является одной из последних разработок данной фирмы. Приёмник гражданского назначения и способен принимать сигналы C/A кода на частоте 157 5.4 2 МГц. GPS приёмник оснащен портами UART интерфейса для связи с другими радиоэлектронными устройствами, в частности с GSM модулем. GSM модуль представляет собой GPRS модем Q24 компании Wavecom. Модем способен работать в диапазоне частот EGSM 900/1800/850/1900 МГц, класс GPRS -10-ый. Преобразователь уровней реализован на микросхеме ADM 3203 фирмы Analog Devices. Данная микросхема необходима для согласования трекера с компьютером посредством RS-232 интерфейса. Схема питания собрана на микросхеме LM257 6, импульсном стабилизаторе напряжения.
Возможности устройства были ограничены только определением местоположения объекта, определение его скорости, временем поездки, времени стоянок. И перед нами возникла задача расширить функциональные возможности трекера. Необходимо было контролировать состояния датчиков, контролировать наличие GSM сети и наличия спутников на небе для получения координат местоположения, умение устройства переходить в режим ожидания при постановке на стоянку наблюдаемого объекта и сохранения своей работоспособности при отключении питании устройства (например, снятие АКБ с автомобиля для его зарядки). И в результате было разработано устройство, удовлетворяющее всем предъявленным требованиям.
В ходе совместной разработки были решены вышеперечисленные проблемы и для их решения применялись действия, описанный ниже.
Для решения проблемы сохранения работоспособности были введены блоки АКБ и схема зарядки этой АКБ. АКБ представляет собой 3 последовательно соединённых никель-кадмиевых аккумулятора общим напряжением 3,6В. Никель-кадмиевые аккумуляторы были выбраны потому, что они в отличие от литий-
ионных сохраняют свою работоспособность при низких температурах окружающей среды. Данные аккумуляторы позволяют сохранять работу устройства при пропадании внешнего напряжения питания до 24 часов. Схема зарядки для данных аккумуляторов реализована на микросхеме MAX1501 фирмы MAXIM. Данное зарядное устройство полностью автоматизировано и при отключении основного питания оно не «тянет» энергию с аккумуляторной батареи, что является важным фактором при питании устройства от внутреннего источника питания.
Акселерометр применён для решения проблемы перевода устройства в дежурный режим при постановке наблюдаемого транспорта на стоянку. Это было реализовано для того, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею при постановке на стоянку транспорта. Акселерометр реализован на микросхеме MMA6270Q компании Freescale Semiconductor. Акселерометр позволяет определять изменение скорости объекта, и при его отсутствии через некоторое время переводить прибор в режим ожидания.
Устройство индикации собрано по примитивной схеме управления маломощной нагрузкой, в данном случае светодиодной, при подаче на него управляющего сигнала. При обнаружении необходимого количества спутников для определения координат и собственно само определение местоположения загорается светодиод синего свечения, который мигает с частотой 1 Гц. При пропадании сигнала местоопределения, данный светодиод гаснет. Для индикации наличия GSM сети применён светодиод зелёного свечения. При наличии GSM сети свето-диод производит кратковременные вспышки с частотой 1 Гц, при пропадании сети светодиод индицирует постоянным свечением.
Для решения проблемы контроля состояния датчиков был применён блок схемы коммутации датчиков в составе со блоков защиты входных цепей микросхемы. Схема коммутации представляет собой микроконтроллер PIC16F87 6 со схемой его включения. Данный микроконтроллер позволяет контролировать состояния 9-ти датчиков бортовой системы наблюдаемого объекта.
Подведя итоги можно сделать вывод: была выполнена поставленная задача по расширению функциональных возможностей устройства в целом, что позволило сделать его более конкурентоспособным устройством на рынке устройств дистанционного мониторинга подвижных объектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Фролов Д. Многопрограммный таймер-часы-термометр. Радио, 2003. № 3. С. 18, 21.
2. Ревич Ю. Часы с термометром и барометром. Радио, 2003. № 4. С. 38 - 39; № 5. С. 36-37; Радио, № 7. С. 43-45.
3. Мельников А. Термометр с ЖКИ и датчиком DS18B20. Радио, 2017. № 1. С. 46.
УДК 621.396
Ципина Н.В., Чеснаков Д.Д., Степанова А.В.
ФГБОУ ВО «Воронежский Государственный Технический Университет», Воронеж, Россия
ИНТЕГРАЦИЯ В ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЦЕЛОСТНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
В статье предлагается вариант решения программной и аппаратной части для «устройства для проверки целостности электрических цепей», разрабатываемого с целью ускорения долгой, трудоемкой и не очень качественной проверки целостности электрических цепей и приводится расчёт эффективности на предприятии Ключевые слова:
РАЗРАБОТКА, ЦЕЛОСТНОСТЬ ЦЕПЕЙ, ТОПОЛОГИЯ «КОЛЬЦО», ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС, ИНТЕГРАЦИЯ В ПРОИЗВОДСТВО
Ввиду актуальности рассмотренного вопроса о целесообразности сокращения времени производства по средствам оптимизации каждого этапа, был проведен анализ методов оптимизации этапа «Про-звонка» (обнаружение и устранение паразитных замыканий) и выбран способ разработки нового устройства. В статье приведен анализ предложенного устройства с аппаратной и программной стороны.
При выборе аппаратной управляющей части устройства для проверки целостности электрических цепей акцентировалось внимание на минимальное количество микросхем, максимальная их простота. Количество полезных выводов в совокупно-
сти должно превышать 1400, стремились к минимальным размерам. Для подключения такого большого количества выводов требовался процессор или ПЛИС (Программируемая Логическая Интегральная Схема) [1] в корпусе с большим количеством I/O выводов. При рассмотрении процессоров самым подходящим был процессор TMS32 0C67 4 8BZWT4, эта модель имеет 361 вывод, из которых 144 I/O. Таким образом, для решения задачи нам бы потребовалось 10 процессоров. Рассмотрев же ПЛИС самой подходящей оказалась модель фирмы Xilinx Spartan-6 (XC6SLX25-3FGG484I), она имеет 484 вывода, из которых 266 - I/O. Таким образом, для решения задачи потребуется 6 ПЛИС, что значительно выгоднее, по сравнению с 10 процессорами.
