CAN інтерфейс у витратомірах. Чи є сенс?

На початку розберемося у контролі пального, які існують способи та методи, які переваги у кожного.

1. Найпопулярніший на сьогодні спосіб контролю пального - встановлення датчика рівня палива (ДРП). ДРП дозволяють контролювати заправки/зливи та витрату пального, що розраховується математичним способом системою моніторингу, на підставі даних від трекера (координати/переміщення ТЗ та рівень пального в кожній точці). До недоліків можна віднести те, що похибка в реальних умовах значно вища від заявленої виробником. Виробники ДРП заявляють похибку до 1% від довжини ДРП (за фактом це обсяг паливного бака), на практиці чим більше бак, складніше його геометрична форма і сильніше коливання палива в процесі експлуатації, тим більша фактична похибка. Цілком реально домогтися для фур ~2-3% похибки. Для с/г та спецтехніки - 4-5%. Бувають випадки коли ДРП неможливо встановити, наприклад, немає доступу до баку, пластиковий бак, бак дуже плаский і похибка може досягати 30-40%, конструкція бака не дозволяє зробити врізання і встановити всередину вимірювальну трубку (перегородки в баку та інше). Тим не менш, в більшості випадків ДРП можна встановити і домогтися від нього прийнятних показань щодо точності заправок/зливів та витрат.
2. Витратоміри. Менш популярний метод контролю пального. Основна перевага - похибка вимірювань близько 1% (при правильному монтажі та доборі додаткового обладнання). До недоліків можна віднести високу вартість самих витратомірів та додаткового обладнання, необхідність врізання в паливну систему, показує витрати, але не показує заправки та зливи. Вимагає установки фільтрів, які згодом забиваються, у результаті для нормальної роботи витратоміра потрібне його обслуговування. Витратоміри вимагають додаткових обов'язкових засобів (піногасники, фільтри, фітинги, перехідники, радіатори, бачки та інше — що за ціною іноді можна порівняти з вартістю витратоміра). Замикає перелік «недоліків» складність у встановленні, з чого випливає відносно висока вартість монтажних робіт.
3. Моніторинг пального через шину CAN. Цю тему ми нещодавно розглядали докладно. Тому зупинятись на ній не будемо. В Україні експлуатується дуже багато техніки без CAN шини, тому перші два способи контролю палива ще довго будуть актуальні.

У статті поговоримо про витратоміри.

Ще недавно єдиним способом передачі даних від витратомірів на трекер була передача імпульсів. Трекер їх рахував та передавав у систему моніторингу. У системі моніторингу підсумовуються імпульси, множаться на коефіцієнт і зрештою отримуємо обсяг витраченого пального в літрах. До недоліків цього способу можна віднести:

• вкрай мала інформативність про пальне (тільки витрати пального)
• якщо з якоїсь причини імпульси від витратоміру на трекер не приходять (оборвався провід), трекер не вважає іпульси («обнулилася» конфігурація після оновлення прошивки та інше) дані про витрату втрачаються.
• передача даних від витратоміра до трекера не захищена від перешкод – наведення від апаратури ТЗ можуть генерувати «паразитні» імпульси.

Нещодавно на ринку з'явилися витратоміри з цифровими інтерфейсами передачі даних: RS485 і CAN.

Головна проблема витратомірів з RS485 у тому, що їхній протокол повинен бути підтриманий з боку виробника трекерів. Мало хто із виробників трекерів оперативно додає нові протоколи для нішевих продуктів. З інтерфейсом CAN у разі простіше. Якщо трекер має підтримку інтерфейсу CAN (FSM/j1939), він зможе приймати дані від витратоміра з CAN інтерфейсів (необхідно лише налаштувати обробку потрібних параметрів). Таким чином спрощується підтримка нових витратомірів трекерами, які вже були випущені та встановлені на ТЗ раніше (років 5-6 тому або навіть більше).

Переваги CAN витратомірів розглядатимемо на прикладі обладнання від Мехатроніка. Нещодавно лінійка імпульсних витратомірів поповнилася обладнанням з інтерфейсом RS485 і CAN. Вже в другій версії протоколу виробник інтегрував можливість передачі наступних даних на трекер:

• накопичувальна витрата пального (тобто передається значенням обсягу пального, що пройшло через витратомір)
• потік пального (л/год)
• час роботи витратоміра - можна використовувати як мотогодин для ТЗ
• температура пального
• режими роботи (холостий/нормальний/перевантаження)

І багато іншого. Докладніше можна ознайомитись у протоколі передачі даних від витратоміра.

ВАЖЛИВО! У CAN витратомірах залишився доступний імпульсний вихід, що дозволяє CAN витратоміри, при необхідності підключати на трекера тільки з імпульсним входом (лічильник імпульсів).

Налаштування

Витратоміри налаштовуються через стандартний для Мехатроніки програматор Eurosens Destination 02. Окрім налаштувань у програматорі можна бачити показання пального. Приклад відображення даних для витратомірів Delta CAN 500 (двокамерний) та Direct CAN 100 на зображеннях нижче.

0

Монтаж обладнання

Один из ключових моментів — правильний монтаж витратомірів та супутнього обладнання. Приклади наших монтажів на фото нижче.

Трекери

Ось на такі "динозаври" доводиться підключати витратоміри. Де немає підтримки CAN інтерфейсу проводиться заміна трекера чи підключається на імпульсний вхід.

Звіти

В кінцевому підсумку результат роботи будь-якої системи моніторингу - це звіти. Нижче наведені скріншоти з системи моніторингу Wialon Local по ТЗ, що обладнані CAN витратомірами та датчиками рівня пального (встановленими раніше).

ТЗ: Камаз 55102

Об'єм баку: 242 л

ДРП: Dominator RS

Витратомір: Direсt CAN 250

Розбіжність даних: (1-274.50/274.99)х100 =0,18 %

Розбіжність в поїздках:  (1-37.27/37.83)х100 =1,48 %

Примітка: Показники по даному ТЗ близькі до ідеальних

ТЗ: John Deere 9430

Об'єм баку: 1255 л

ДРП: Dominator RS — 2 шт. в один бак

Витратомір: Diret CAN 250

Розбіжність даних: (1-16538.36/16538.36)х100= 1,67 %

Розбіжність в поїздках:  (1-641.04/659.38)х100 =2,78 %

Примітка: Один бак, 2 ДРП (значення підсумовуються і діляться навпіл)

ТЗ: Т-150К

Об'єм баку: 320 л

ДРП: Dominator RS

Витратомір: Diret CAN 250

Розбіжність даних: (1-2864.5/2843.92)х100 =0,72 %

Розбіжність в поїздках: (1-221.32/223.03)х100 =0,76 %

Примітка: ННевеликий бак правильної форми

ТЗ: John Deere R4045

Об'єм баку: 600 л

ДРП: Dominator RS

Витратомір: Diret CAN 250

Розбіжність даних: (1-1672.28/1675)х100=0,16 %

Розбіжність в поїздках:  (1-125.96/140.32)х100 =10,23 %

Примітка: Один бак, один ДРП

ТЗ: New Holland T 8.390

Об'єм баку: 743 л

ДРП: Dominator RS — 2 шт, по одному в бак

Витратомір: Direсt CAN 250

Розбіжність даних: (1-1318.20/1344.00)х100 = 1,92 %

Розбіжність в поїздках:  (1-164/265.20)х100 =38,16 %

Примітка: Два бака (404л и 339л), по одному ДРП в кожному

Аналіз

Тепер детально розберемося в отриманих даних.

1. Чому так багато? Уважні читачі звісно звернули увагу на показники витрат на 100 км для трактора. Показник в 140-220-650 л/100км це ж дуже багато! — скажуть ті, хто не мав справи з с/г технікою. Основний тип операції, яку виконували трактори у звітний період - оранка. Треки виглядають ось так:

2. Чому такі розбіжності для ДРП та витратомірів в «Среднем расходе в поездках», якщо практично співпадають показники по загальних витратах? Для відповіді на це питання достатньо подивитись на графіки рівня пального.

За графіками можна зробити такі проміжні висновки:

• що більше бак, то сильніше «бовтається» пальне, що зумовлює коливань значень за рівнем пального. Додаткову «болтанку» додає їзда пересіченою місцевістю (для тракторів)
• установка двох ДРП у бак добре згладжує «болтанку»
• рівень пального має деяку інертність у показаннях. Після зупинки ще деякий час показання ДРП плавно стабілізуються, але для системи моніторингу «Поїздка» вже закінчено, тому ці показання «не входять» до «Середньої витрати в поїздках», внаслідок чого ми маємо значні розбіжності у показаннях для ДРП та витратоміра.
• Чим більший бак, тим більше похибка в абсолютних значеннях (літрах). Для бака JD 9430 на 1255л - 2-3% похибки/коливань (що є ДУЖЕ добре для великих геометрично не правильних баків) "виливається" в 25-37 літрів, що в грошах на сьогодні (приймемо вартість 1л дизеля за 30 грн) 750-1110 грн. І нагадаю, йдеться лише про похибку свідчень.

Висновки

Тепер намагатимемося узагальнити отримані вище результати. Ці висновки не претендують на абсолютну «експертність». На систему контролю пального може впливати велика кількість факторів (найнепередбачуваніший — людський, це як виконання монтажу, налаштування обладнання, системи моніторингу та інше, а також можливе не бажання з боку водіїв, щоб їх контролювали). Таким чином, те саме обладнання, встановлене на аналогічній техніці, підключене до тієї ж системи моніторингу, зрештою, може дати зовсім інший результат.

За аналізом даних з вищеописаних ТЗ маємо:

• На вантажних ТЗ з невеликими баками, відмінності між показаннями витратоміра та ДРП практично не відрізняються. Коливання пального не сильно впливають на підсумкові абсолютні значення.
• Пальне у баку має властивість коливатися. І чим більше бак і важчі умови експлуатації ТЗ (поля, переїзди по пересіченій місцевості), тим сильніше коливання і більше потрібно часу для «устаканювання» пального в баку. Таким чином, найбільш точні показання від ДРП можна отримати, використовуючи показання через деякий час після зупинки ТЗ або заправки пального.
• Алгоритми згладжування у самих ДУТ та в системах моніторингу фундаментально не вирішать проблему з точністю показання ДРП. Це дозволить отримати «красивіші» графіки рівня пального, але високу точність показань ми не отримаємо (менше 1% похибки)
• Для контролю витрат пального у різних режимах експлуатації більше підходять витратоміри. Одне із ключових завдань системи моніторингу для агро підприємства — отримати дані про витрати пального на конкретні поля. Аграрії мислять гектарами, а не кілометрами (с). Система моніторингу зазвичай вираховує різницю у показаннях датчиків контролю пального та отримує факт витрат. Як бачимо з наших даних, якщо використовувати ДРП — ці свідчення сильно відрізнятимуться від фактичних. Витратоміри не схильні до негативного впливу коливання пального в баку і вважають витрати із заводською похибкою до 1%.

У такий спосіб плавно підходимо до фінальних висновків.

1. Для вантажних ТЗ з невеликими баками: для контролю витрат пального та заправок/зливів можна використовувати тільки ДРП.
2. Для с/г ТЗ з об'ємними баками:

• для контролю заправок/зливів необхідно використовувати ДРП
• для контролю витрати пального необхідно використовувати витратоміри

1. При роботі з витратомірами найбільше правильно використовувати цифровий інтерфейс передачі даних (RS485 або CAN)
2. При розрахунку витрати пального найбільш правильно використовувати накопичувальний лічильник (у Wialon-і він називається ДАРТ - датчик абсолютної витрати пального)

Не можемо не акцентувати увагу на таких моментах:

1. Системи контролю пального із застосуванням витратомірів вимагають обслуговування – заміна/чистка паливних фільтрів
2. Системи контролю пального із застосуванням витратомірів вимагають періодичного контролю цілісності з'єднань паливної магістралі (використання пломб зовсім не зайве)
3. При підборі обладнання для різних транспортних засобів - консультуйтеся з фахівцями
4. Якість монтажу обладнання - один із ключових моментів у системах контролю пального із застосуванням витратомірів.

P.S. А як же варіант контролю рівня/витрати пального у с/г техніці із застосуванням CAN шини там де вона є (зрозуміла справа Т-150 та інший «old school» ми не розглядаємо)? А це тема окремого дослідження, за яке ми вже взялися. Слідкуйте за нашими анонсами.