ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ВИРТУАЛЬНЫМ ПРЕДПРИЯТИЕМ В ПРОЦЕССЕ МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ В УСЛОВИЯХ ITS

INFORMATION INTERACTION OF VEHICLES VIRTUAL ENTERPRISES IN

MONITORING AND FORECASTING OF PARAMETRES OF THEIR TECHNICAL CONDITION UNDER ITS

Ключевые слова: транспортное средство, мониторинг, прогнозирование, виртуальное предприятие, программное обеспечение, информационная система.

Keywords: vehicle, monitoring, forecasting, virtual enterprise, software, information system.

В статье предложен механизм информационного взаимодействия транспортных средств с виртуальным предприятием в процессе мониторинга и прогнозирования параметров их технического состояния в условиях ITS. Представлена функциональная структура информационного обмена и взаимодействия разработанного программного комплекса с элементами виртуального предприятия.

The paper proposed a mechanism for information exchange with virtual vehicles enterprise in the process of monitoring and forecasting of parameters of their technical condition under ITS. The functional structure of the information exchange and interaction of software designed with elements of the virtual enterprise.

Введение. Дистанционный мониторинг и прогнозирование параметров технического состояния транспортных средств (ТС) в процессе эксплуатации в условиях ITS является важной научно-практической задачей. Полученные параметры технического состояния ТС используются в бортовых системах автомобиля, которые оказывают водителю помощь в управлении, а также и в работе технических служб эксплуатации автомобильного транспорта (АТ) при определении и прогнозировании их технического состояния [1, с. 1].

В статье описан механизм информационного взаимодействия транспортных средств с виртуальным предприятием по эксплуатации автомобильного транспорта в процессе мониторинга и прогнозирования параметров их технического состояния в условиях ITS.

Анализ последних исследований и достижений. На протяжении длительного времени [2, с. 125] проводятся работы по созданию специализированного программного обеспечения (ПО) для мониторинга промышленности и транспорта. В Харьковском национальном автомобильно-дорожном университете (ХНАДУ) на протяжении ряда лет разрабатывается ПО, которое будет способно объединить в своих функциях бортовой интеллектуальный программнодиагностический комплекс (БИПДК), рабочее место диагноста (механика) при выполнении мониторинга и прогнозирования технического состояния (МПТС) ТС в условиях эксплуатации [3, с. 126], и может легко быть адаптировано в информационных условиях ITS [3, с. 126] для работы с виртуальным предприятием по эксплуатации автомобильного транспорта.

Существующие интеллектуальные комплексы оснащены соответствующим ПО, адаптированным для выполняемых своих специализированных задач. Однако, с учетом совершенствования математического аппарата, актуальна необходимость решения вопроса оснащения комплексным ПО всей системы, применяемой для МПТС в условиях эксплуатации ТС. Комплексное решение вполне возможно осуществить в условиях виртуального предприятия «ХНАДУ- ТЕСА» [4, с. 250], при разработке специализированного ПО, которое способно осуществить поставленные задачи [5, с. 6]. Разработанный информационный программный комплекс (ИПК) «MonDiaFor (monitoring, diagnosis, forecasting technical condition of the vehicle under ITS) «HADI-15» успешно справляется с ними [3, с. 126]. Исходными данными для его работы при проведении МПТС в условиях эксплуатации двигателя и ТС является информация, полученная через GPS, a-GPS, ГЛОНАСС, SB AS, GPRS, Internet или локальную сеть непосредственно с ТС через Web-сервер виртуального предприятия [4, с. 146] в ИПК.

Цель статьи - формирование информационного взаимодействия транспортных средств с виртуальным предприятием по эксплуатации автомобильного транспорта в процессе мониторинга и прогнозирования параметров их технического состояния в условиях ITS.

Изложение основного материала. Для использования всех вышеизложенных подходов в практике автомобилестроения и формирования единой системы мониторинга ТС в структуре бортового комплекса ITS на ТС, с учетом ранее полученных результатов исследований [6, с. 126], необходимо предусмотреть не только телематический модуль спутниковой навигации и связи, а и замкнуть все информационные системы ТС, а именно водителя, бортовую систему контроля с накоплением данных и средства автоматической идентификации ТС, на производственные информационные системы АТ, геоинформацион- ные системы оценки уровня ингредиентного и параметрического загрязнения придорожной среды конкретной автомагистрали и др. Авторами предложен вариант решения указанной проблемы (рис. 1) для уже существующих ТС, оснащенных CAN-шиной.

Структура системы мониторинга для ТС, оснащенных CAN-шиной

Рисунок 1 - Структура системы мониторинга для ТС, оснащенных CAN-шиной

Особенностью структуры, представленной на рис. 1, является то, что сочетание всех информационных потоков из агрегатов, механизмов и систем ТС (сплошная линия) происходит через CAN-шину ТС. В этом случае используют бортовую систему мониторинга стандарта OBD-II (или планшет, смартфон и т.д.) и гаджеты интегрированного метапространства [4, с. 250],а именно такие, как контроллер сканер-коммуникатор (трекер) и т.д. с соответствующими датчиками контроля параметров ТС (если в этом возникает необходимость). Благодаря этому, в ТС предусматривается возможность использования модуля беспроводной связи, который работает не только с модулем электронных меток (сплошная линия), а также может использовать собственную бортовую систему идентификации, мониторинга и контроля параметров ТС и бортовые накопители (регистраторы) данных о работоспособности ТС, наработке и технических воздействиях на ТС и т.д. (пунктирная линия). Кроме этого, при выполнении идентификации ТС в условиях эксплуатации, предусматривается возможность использовать модуль RFID-меток, который устанавливается непосредственно на ТС. Передача информационных потоков с ТС постоянно, в процессе его использования по соответствующему назначению, происходит средствами GPS, А-GPS, ГЛОНАСС, SB AS, GSM, GPRS, Internet или локальной сети к виртуальному предприятию по эксплуатации автомобильного транспорта, в геоинфор- мационную систему оценки уровня ингредиентного и параметрического загрязнения придорожного среды конкретной автомагистрали и к системам идентификации и мониторинга ТС в условиях эксплуатации.

Разработанный механизм передачи информации и структура системы мониторинга для ТС, оснащенных CAN-шиной в условиях ITS может служить методическим инструментарием обоснования технических заданий на разработку и формирование систем глобального мониторинга при получении технической информации отдельных ТС в АТ Украины.

В описанном случае, виртуальное предприятие по эксплуатации автомобильного транспорта [4, с. 146], используется по своему прямому назначению - как правило, для контроля технического состояния и управления работоспособностью ТС.

Однако для адаптации ИПК «MonDiaFor «HADI-15»» [3, с. 126] в структуру и процессы виртуального предприятия «ХНАДУ-ТЕСА» [4, с. 250] необходимо внести соответствующие изменения в его составляющие и элементы.

Основными этапами обработки информации о техническом состоянии ТС в ИПК «MonDiaFor «HADI-15»» [3, с. 126] являются: сбор сообщений и данных мониторинга и диагностирования ДВС и ТС [7, с. 51]; сбор данных о технических параметрах двигателя и ТС в условиях эксплуатации; определение предельных характеристик (минимальное и максимальное отклонение параметров от определенного среднего) в файлах отчета о параметрах состояния ТС на основе информации о структуре статистических характеристик модели с наименьшим значением суммы квадратов отклонений; получение оптимальной модели для временного тренда в виде массива структур «модель - статистические характеристики» на основе линейной, экспоненциальной, логарифмической и полиномиальной (при варьировании степени) аппроксимации соответствующих зависимостей параметров файлов отчета; получение прогноза состояния ТС на соответствующее прогнозное время; определения параметра состояния ТС с наименьшим значением прогнозного времени, при котором произойдет выход за допустимые пределы, диагностирования состояния двигателя и ТС; проверка соответствия состояния на основе проведенного мониторинга и прогнозирования состояния ТС.

На рис. 2 показана функциональная структура информационного обмена и взаимодействия ИПК «MonDiaFor «HADI-15»» с элементами виртуального предприятия «ХНАДУ-ТЕСА».

В процессе проведения адаптации для использования ИПК «MonDiaFor «HADI-15»» непосредственно для мониторинга и прогнозирования параметров

Функциональная структура информационного обмена и взаимодействия ИПК с элементами виртуального предприятия «ХНАДУ-ТЕСА»

Рисунок 2 - Функциональная структура информационного обмена и взаимодействия ИПК с элементами виртуального предприятия «ХНАДУ-ТЕСА»

технического состояния двигателя и ТС в структуру виртуального предприятия внесены изменения, касающиеся усовершенствования ПО оценки параметров в бортового интеллектуального программно-диагностического комплекса для обработки полученных результатов и, соответственно, базы данных для работы БИПДК. Изменения касались настройки аппаратного обеспечения указанного комплекса [8, с. 12] и непосредственно программного обеспечения [9, с. 1]. В общее программное обеспечение WEB-сервера виртуального предприятия по эксплуатации автомобильного транспорта внесены следующее дополнения, разработанные авторами:

  • - ПО для подготовки базы данных о двигателе и ТС в условиях эксплуатации;
  • - ПО для определения граничных характеристик в файлах отчета;
  • - ПО для получения оптимальной модели для временного тренда;
  • - ПО для получения прогноза состояния ТС на соответствующее прогнозное время;
  • - ПО для определения параметра состояния ТС с наименьшим значением прогнозного времени, при котором произойдет выход за допустимые пределы;
  • - ПО для диагностирования состояния ДВС и ТС [10, с. 1];
  • - ПО для проверки соответствия состояния ДВС и ТС на основе проведенного мониторинга, диагностики и прогнозирования состояния.

Для осуществления обработки полученных данных мониторинга и прогнозирования технического состояния ТС в разработанном ИПК используется рабочее место информационной сети (может также использоваться VEeb-сервер виртуального предприятия) [7, с. 51]. Обработка результатов полученных измерений параметров ТС связана непосредственно с математическим обеспечением и определяется уровнем применяемого математического аппарата [7, с. 51]. Далее результаты испытаний подвергаются анализу, и выдается отчет в виде протокола, установленной формы.

Реализация ПО для мониторинга и прогнозирования достаточно специфична и привязана к конкретному аппаратному обеспечению, поэтому, очевидным является выделение его в отдельные модули. Таких модулей может быть несколько, в зависимости от назначения, особенностей решаемых задач и измерительного оборудования [8, с. 12]. Однако все модули определенного типа должны поддерживать одинаковый интерфейс взаимодействия с другими модулями. В рамках описанного ПО, БИПДК [4, с. 171] и информационного обеспечение системы мониторинга и прогнозирования технического состояния ДВС и ТС в условиях ITS структура взаимодействия ИПК с виртуальным предприятием может иметь вид, аналогичный представленному на рис. 2.

Диагностические возможности преобразующего оборудования напрямую зависят от используемого ПО и особенностей ТС. В большинстве случаев, для диагностики двигателя и трансмиссии ТС, имеются специализированные коммерческие программы, поддерживающие дополнительные протоколы автопроизводителей и позволяющие работать с различными их блоками [10, с. 1].

Выбор режима проведения описанного взаимодействия предполагает задание всех параметров и характеристик ДВС и ТС, а также получение собственно данных мониторинга одним из способов: либо непосредственное измерение, либо импорт данных уже проведенных испытаний, либо совместные действия. Использование стандартных форматов хранения данных при разработке описанного программного обеспечения позволяет использовать его в составе любого информационного комплекса без серьезных структурных изменений.

Выводы. Проведенные исследования показали, что механизм передачи информации и структура системы мониторинга для ТС, оснащенных CAN- шиной в условиях ITS может служить методическим инструментарием обоснования технических заданий на разработку и формирование систем глобального мониторинга при получении технической информации отдельных ТС в АТ Украины. Представлена функциональная структура информационного обмена и взаимодействия ИПК с элементами виртуального предприятия.

Библиографический список

  • 1. Sivasubrahmaniyan, A., Jaishwal, A., Warrier, G., Tharaneetharan, S. et al. A Systematic Approach of Improving Reliability Process through Development and Application of On-Board Diagnostics System, for Commercial Vehicle // SAE Technical Paper. 2015-26-0101, 2015, Published 01/14/2015, doi: 10.4271/2015-26-0101.
  • 2. Павлов К. С. Модели выбора и замены оборудования в производственных системах машиностроительных предприятий / К. С. Павлов, Е. Н. Хоботов // Автоматика и телемеханика. 2015. № 2. С. 125-140.
  • 3. Предко А.В. Мониторинг, диагностирование и прогнозирование параметров технического состояния транспортных средств в условиях ITS /А.В. Предко, Ю.В. Грицук, И.В. Грицук, В.П. Волков // Альтернативные источники энергии в транспортнотехнологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. Т. 2. № 1.С. 126-131.
  • 4. Волков В.П. Интеграция технической эксплуатации автомобилей в структуры и процессы интеллектуальных транспортных систем: монография / Под редакцией Волкова В.П. / В.П. Волков, В.П. Матейчик, О.Я. Никонов О.Я., П.Б. Комов, И.В. Грицук, Ю.В. Волков, Е.А. Комов. Донецк: Изд-во «Ноулидж», 2013.- 398с.
  • 5. Говорущенко Н.Я. Техническая эксплуатация автомобилей / Говорущенко Н.Я. -X.: Вища школа, 1984. -312 с.
  • 6. Матейчик В.П. ОсобливосН монггорингу стану транспортних засоб1в з використанням бортових д1агностичних комплекте / В.П. Матейчик, В.П. Волков, П.Б. Комов, I.B. Грицук, А.П. Комов, Ю.В. Волков // Науковий журнал «Управлшня проектами, системний анал1з i логютика». - К.: НТУ, 2014. - Випуск 13, стор. 126-138.
  • 7. Волков В.П. ОсобливосН мониторингу i визначення статусу несправностей транспортного засобу у склад1 бортового шформацшно-д1агностичного комплексу / В.П. Волков, I.B. Грицук, А.П. Комов, Ю.В. Волков // Вюник Нащонального транспортного ушверситету. - К.: НТУ, 2014. - Випуск 30, с. 51-62.
  • 8. КадильниковаТ.М. Теоретико-методологические основы мониторинга подъёмнотранспортных машин / Кадильникова Т.М. - Днепропетровск: "Пороги”, 2004. -177 с.
  • 9. Программы для работы с OBD-2 [Электронный ресурс] / Режим доступа к ресурсу: http://elm-scanner.ru/soft/soft. - 14.06.2013.
  • 10. Печеровий А. Обзор приложения Torque: автомобильный бортовой компьютер на Android [Электронный ресурс] // Mforum.ru. MForum.ru на Facebook. - Режим доступа к ресурсу: http://www.mforum.ru/phones/tests/103546.htm. - 14.06.2013.

© Волков Ю.В., Волков В.П., Грицук И.В., Грицук Ю.В., 2015

УДК 621.43.001.42 DOI 10.12737/19163 Гриценко А.В. Gritsenko A.V.

докт. техн. наук, доцент кафедры Ph.D., professor of «Exploitation of

«Эксплуатация автотранспорта и motor transport and production teaching»

производственное обучение» South Ural state agrarian University,

Южно-Уральского государственного Russian Federation

аграрного университета, РФ

Глемба К.В. Glemba K.V.

канд. техн. наук, доцент кафедры Ph.D., assistant professor of «Operation

«Эксплуатация автомобильного of Road Transport» South-Ural State

транспорта» Южно-Уральского University (NIU), Russian Federation

государственного университета (НИУ), РФ

Ларин О.Н. Larin O.N

докт. техн. наук, профессор кафедры Ph.D., professor of «Logistics and

«Логистики и управление management of transport systems»,

транспортными системами» Moscow state University of means of

Московского государственного communication, Russian Federation

университета путей сообщения, РФ

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >