Контроль топлива — ключевой вопрос в мониторинге различных транспортных средств. И чем «прожорливее» ТС — тем технически сложнее организовать контроль.

В начале разберемся в контроле топлива, какие существуют способы и методы, какие преимущества у каждого.

1. Самый популярный на сейчас способ контроля топлива — установка датчика уровня топлива (ДУТ). ДУТ-ы позволяют контролировать заправки/сливы и расход топлива, который рассчитывается математическим способом системой мониторинга, на основании данных от трекера (координаты/перемещение ТС и уровень топлива в каждой точке). К недостаткам можно отнести то, что погрешность в реальных условиях значительно выше от заявленной производителем. Производители ДУТ-ов заявляют погрешность до 1% от длинны ДУТ (по факту это объем топливного бака), на практике чем больше бак, сложнее его геометрическая форма и сильнее колебания топлива в процессе эксплуатации, тем больше фактическая погрешность. Вполне реально добиться для фур ~2-3% погрешности. Для с/х и спец техники — 4-5%. Бывают случаи когда ДУТ невозможно установить, например, нет доступа к баку, бак пластиковый, бак очень плоский и погрешность может достигать 30-40%, конструкция бака не позволяет сделать врезку и установить внутрь измерительную трубку (перегородки в баке и прочее). Тем не менее, в большинстве случаев ДУТ можно установить и добиться от него приемлемых показаний по точности заправок/сливов и расходу.
2. Расходомеры. Менее популярный метод контроля топлива. Основное достоинство — погрешность измерений порядка 1% (при правильном монтаже и подборе дополнительного оборудования). К недостаткам можно отнести высокую стоимость самих расходомеров и дополнительного оборудования, необходимость врезки в топливную систему, показывает расход, но не показывает заправки и сливы. Требует установки фильтров, которые со временем забиваются, в результате чего для нормальной работы расходомеров требуется его обслуживание. Расходомеры требуют дополнительной «обвязки» (пеногасители, фильтры, фитинги, переходники, радиаторы, бачки и прочее — что по цене иногда сопоставимо со стоимостью расходомера). Замыкает перечень «недостатков» сложность в установке, из чего следует относительно высокая стоимость за монтажные работы.
3. Мониторинг топлива через CAN шину. Эту темы мы недавно рассматривали подробно в нашей статье. Поэтому останавливаться на ней не будем. В Украине эксплуатируется еще очень много техники без CAN шины, поэтому первые два способа контроля топлива еще долго будут актуальны.

В статье поговорим о расходомерах.

Еще недавно единственный способ передачи данных от расходомерах на трекер была передача импульсов. Трекер их считал и передавал в систему мониторинга. В системе мониторинга суммируются импульсы, умножаются на коэффициент и в конечном итоге получаем объем израсходованного топлива в литрах. К недостаткам данного способа можно отнести:

• крайне малая информативность о топливе (только расход топлива)
• если по какой-то причине импульсы от расходомера на трекер не приходят (оборвался провод), трекер не считает ипульсы («обнулилась» конфигурация после обновления прошивки и прочее) данные о расходе теряются.
• передача данных от расходомера к трекеру не защищена от помех — наводки от аппаратуры ТС могут генерировать «паразитные» импульсы.

Не так давно на рынке появились расходомеры с цифровыми интерфейсами передачи данных: RS485 и CAN.

Главная проблема расходомеров с RS485 в том, что их протокол должен быть поддержан со стороны производителя трекеров. Мало кто из производителей трекеров оперативно добавляет новые протоколы для нишевых продуктов. С интерфейсом CAN в данном случае проще. Если трекер имеет поддержку интерфейса CAN (FSM/j1939), то он сможет принимать данные от расходомера с CAN интерфейсов (необходимо только настроить обработку нужных параметров). Таким образом упрощается поддержка новых расходомеров трекерами, которые уже были выпущены и установлены на ТС ранее (лет 5-6 назад а то и более).

Преимущества CAN расходомеров будем рассматривать на примере оборудования от Мехатроника (РБ). Не так давно линейка импульсных расходомеров пополнилась оборудованием с интерфейсом RS485 и CAN. Уже во второй версии протокола производитель интегрировал возможность передачи следующих данных на трекер:

• накопительный расход топлива (то есть передается значением объема топлива, который прошел через расходомер)
• поток топлива (л/ч)
• время работы расходомера — можно использовать как моточасы для ТС
• температура топлива
• режимы работы (холостой/нормальный/перегрузка)

И много другого. Подробнее можно ознакомится в протоколе передачи данных от расходомера.

ВАЖНО! В CAN расходомерах остался доступен импульсный выход, что позволяет CAN расходомеры, при необходимости, подключать на трекера только с импульсным входом (счетчик импульсов).

Настройка

Расходомеры настраиваются через стандартный для Мехатроники программатор Eurosens Destination 02. Кроме настроек в программаторе можно видеть показания по топливу. Пример отображения данных для расходомеров Delta CAN 500 (двухкамерный) и Direct CAN 100  на изображениях ниже.

 

Монтаж оборудования

Один из ключевых моментов — правильный монтаж расходомеров и сопутствующего оборудования. Примеры наших монтажей на фото ниже.

Трекера

Вот на такие «динозавры» приходится подключать расходомеры. Где нет поддержки CAN интерфейса производится замена трекера или же подключается на импульсный вход.

 

Отчеты

В конечном итоге, результат работы любой системы мониторинга — это отчеты. Ниже представлены скрины с системы мониторинга Wialon Local по ТС оборудованным CAN расходомерами и датчиками уровня топлива (устанавливались ранее).

ТС: Камаз 55102 Объем бака: 242 л ДУТ: Dominator RS Расходомер: Direсt CAN 250 Расхождение данных: (1-274.50/274.99)х100 =0,18 % Расхождение в поездках:  (1-37.27/37.83)х100 =1,48 % Примечание: Показания по данной ТС близки к идеальным	ТС: John Deere 9430 Объем бака: 1255 л ДУТ: Dominator RS — 2 шт. в один бак Расходомер: Diret CAN 250 Расхождение данных: (1-16538.36/16538.36)х100= 1,67 % Расхождение в поездках:  (1-641.04/659.38)х100 =2,78 % Примечание: Один бак, 2-а ДУТ-а (значения суммируются и делятся пополам	ТС: Т-150К Объем бака: 320 л ДУТ: Dominator RS Расходомер: Diret CAN 250 Расхождение данных: (1-2864.5/2843.92)х100 =0,72 % Расхождение в поездках:  (1-221.32/223.03)х100 =0,76 % Примечание: Небольшой бак правильной формы

ТС: New Holland T 8.390 Объем бака: 743 л ДУТ: Dominator RS — 2 шт, по одному в бак Расходомер: Direсt CAN 250 Расхождение данных: (1-1318.20/1344.00)х100 = 1,92 % Расхождение в поездках:  (1-164/265.20)х100 =38,16 % Примечание: Два бака (404л и 339л), по одному ДУТ в каждом	ТС: John Deere R4045 Объем бака: 600 л ДУТ: Dominator RS Расходомер: Diret CAN 250 Расхождение данных: (1-1672.28/1675)х100=0,16 % Расхождение в поездках:  (1-125.96/140.32)х100 =10,23 % Примечание: Один бак, один ДУТ

 

Анализ

Теперь детально разберемся в полученных данных.

1. Почему так много? Внимательные читатели конечно же обратили внимание на показания расхода на 100 км для тракторов. Показания в 140-220-650 л/100км это же очень много! — скажут те, кто не имел дела с с/х техникой. Основной тип операций, которую выполняли трактора в отчетный период — вспашка. Треки выглядят вот так:

2. Почему такие расхождения для ДУТ и расходомера в «Среднем расходе в поездках», если практически совпадают показания по общим затратам? Для ответа на этот вопрос достаточно посмотреть графики уровня топлива.

ТС: John Deere R4045 Объем бака: 600 л Примечание: Один бак, один ДУТ	ТС: Т-150К Объем бака:  320 л Примечание: Небольшой бак правильной формы	ТС:  New Holland T 8.390 Объем бака:  743 л Примечание: Два бака (404л и 339л), по одному ДУТ в каждом

ТС:  John Deere 9430 Объем бака: 1255 л Примечание:  Один бак, 2-а ДУТ-а (значения суммируются и делятся пополам)	ТС:  Камаз 55102 Объем бака: 312 л Примечание: Один бак, один ДУТ

По графикам можно сделать следующие промежуточные выводы:

• чем больше бак, тем сильнее «болтается» топливо, что приводит к колебаниям значений по уровню топлива. Дополнительную «болтанку» добавляет езда по пересеченной местности (для тракторов)
• установка двух ДУТ-ов в бак хорошо сглаживает «болтанку»
• уровень топлива имеет некоторую инертность в показаниях. После остановки еще некоторое время показания ДУТ плавно стабилизируются, но для системы мониторинга «Поездка» уже окончена, поэтому эти показания «не входят» в «Средний расход в поездках», в результате чего мы и имеем значительные расхождения в показаниях для ДУТ и расходомера.
• Чем больше бак, тем сильнее погрешность в абсолютных значениях (литрах). Для бака JD 9430 на 1255л — 2-3% погрешности/колебаний (что есть ОЧЕНЬ хорошо для больших геометрически не правильных баков) «выливается» в 25-37 литров, что в деньгах на сегодня (примем стоимость 1л дизеля за 30 грн) выходит 750-1110 грн. И напомню, речь идет только о погрешности показаний.

Выводы

Теперь постараемся обобщить полученные выше результаты. Данные выводы не претендуют на абсолютную «экспертность». На систему контроля топлива может влиять большое количество факторов (самый «непредсказуемый» — человеческий, это как выполнение монтажа, настройка оборудования, системы мониторинга и прочее, а так же возможное не желание со стороны водителей, чтобы их контролировали). Таким образом, то же оборудование, установленное на аналогичной технике, подключенное в ту же систему мониторинга, в конечном итоге, может дать совершенно другой результат.

По анализу данных по вышеописанным ТС имеем:

• На грузовых ТС с небольшими баками, различия между показаниям расходомера и ДУТ практически не отличаются. Колебания топлива не сильно влияют на итоговые «абсолютные» значения.
• Топливо в баке имеет свойство колебаться. И чем больше бак и тяжелее условия эксплуатации ТС (поля, переезды по пересеченной местности) тем сильнее колебания и больше нужно времени для «устаканивания» топлива в баке. Таким образом, наиболее точные показания от ДУТ можно получить, используя показания через некоторого времени после остановки ТС или заправки топлива.
• Алгоритмы сглаживания в самих ДУТ и в системах мониторинга фундаментально не решат проблему с точностью показания ДУТ. Это позволит получить более «красивые» графики уровня топлива, но высокую точность показаний мы не получим (меньше 1% погрешности)
• Для контроля расхода топлива в различных режимах эксплуатации больше подходят расходомеры. Одна из ключевых задача системы мониторинга для агро предприятия — получить данные о затратах топлива на конкретные поля. Аграрии мыслят гектарами, а не километрами (с). Система мониторинга обычно высчитывает разницу в показаниях датчиков контроля топлива и получает факт затрат. Как мы видим из наших данных, если использовать ДУТ — эти показания будут сильно отличатся от фактических. Расходомеры не подвержены негативному влиянию колебания топлива в баке и считают затраты с заводской погрешностью до 1%.

Таки образом плавно подходим к финальным выводам.

1. Для грузовых ТС с небольшими баками: для контроля расхода топлива и заправок/сливов можно использовать только ДУТ
2. Для с/х ТС с объемными баками:
   • для контроля заправок/сливов необходимо использовать ДУТ(ы)
   • для контроля расхода топлива необходимо использовать расходомеры
3. При работе с расходомерами наиболее правильно использовать цифровой интерфейс передачи данных (RS485 или CAN)
4. При расчете расхода топлива наиболее правильно использовать накопительный счетчик (в Wialon-е он называется ДАРТ — датчик абсолютного расхода топлива)

Не можем не акцентировать внимание на следующих моментах:

1. Системы контроля топлива с применением расходомеров требуют обслуживания — замена/чистка топливных фильтров
2. Системы контроля топлива с применением расходомеров требуют периодического контроля целостности соединений топливной магистрали (использование пломб совсем не лишнее)
3. При подборе оборудования для различных ТС — консультируйтесь со специалистами
4. Качество монтажа оборудования — один из ключевых моментов в системах контроля топлива с применением расходомеров.

P.S. А как же вариант контроля уровня/расхода топлива в с/х технике с применением CAN шины там где она есть (понятное дело Т-150 и прочий «old school» мы не рассматриваем)? А это тема отдельного исследования, которым мы уже занялись. Следите за нашими анонсами.