Так как большинство хозяев и директоров, при обсуждении GPS мониторинга автомобилей сразу поднимают вопрос про учет топлива, мы решили коротко описать проблемные моменты, которые возникают при внедрении системы учета топлива.

Немного про учет расхода топлива

Сейчас учет расхода топлива выполняется с помощью таких датчиков:

1. Расходомер (VZO, проточный датчик, измеритель потока).
2. Емкостной датчик уровня топлива.
3. Ультразвуковой датчик уровня топлива.
4. Поплавковый магнитострикционный датчик уровня топлива.
5. Поплавковый герконовый датчик уровня топлива (еще называют магнитным).
6. Поплавковый резистивный датчик уровня топлива.

Ультразвуковые датчики, при всех своих достоинствах, отличаются довольно большой ценой (от 600 USD и выше). Датчик представляет собой ультразвуковой излучатель с приемником. Он ставится на дно бака с внешней стороны. Передатчик посылает короткие ультразвуковые импульсы, которые проходят через топливо, отражаются от поверхности жидкости и принимаются приемником. По времени прохождения сигнала до поверхности и обратно вычисляется уровень топлива в баке. Данные датчики не требуют сверления бака, не осуществляется прямого контакта датчика с топливом.

Но так как распространение звуковых волн в топливе зависит от его физических характеристик, в устройство обычно монтируется еще и температурный датчик. Сведения о температуре позволяет частично компенсировать искажения показаний, связанные с изменением физических свойств топлива с изменением температуры. Вносит свои погрешности и разброс плотности топлива, например для бензина его дают в рамках 0,68-0,72. Естественно, влияют на показания датчика и колебания/плескания топлива в баке. Эти явления приходится фильтровать математическими методами.

Не надо забывать и про изобретательность водителей, которые делают самые непредсказуемые вещи, чтобы максимально усложнить учет расхода топлива : от разбавления топлива маслом, до запускания на веревочке в бак полупритопленного поплавка сложной формы и доливания в бак вспенивающих добавок.

Магнитострикционные датчики имеют еще большую стоимость (от 2000 USD) и в основном используются для контроля уровня в емкостях с топливом на хранилищах и заправках. Принцип действия основан на изменении свойств материала под действием магнитного поля поплавка. Излучатель генерирует короткие ультразвуковые импульсы, которые распространяются по длинному твердотельному стержню. Свойства стержня изменяются в зависимости от положения поплавка с магнитом на самом стержне.

Подвижный поплавок перемещается по длинному штоку, поэтому датчик критичен к отложению смол и других загрязнений на поверхности штока и внутренней поверхности поплавка. На заправках и хранилищах отложения удаляются при проведении периодических регламентных работ, что практически никогда не осуществляется для баков автомобилей.

Резистивные и геркононовые датчики чаще используются в штатных системах автомобилей и практически не предлагаются на рынке для дополнительного контроля ввиду своей малой точности, наличия механического износа и чувствительности к загрязнению.

Проточные и емкостные датчики

На данный момент для транспорта массово предлагаются проточные и емкостные датчики. Их мы и рассмотрим подробнее.

Расходомеры (VZO, проточный датчик, измеритель потока).

Считает объем жидкости, который через него прошел.

Плюсы:

1. Достаточно точное измерение объема протекаемой жидкости.

Минусы:

1. Большая стоимость.
2. Чтобы организовать учет расхода топлива в дизельных машинах, необходима установка, как минимум, двух VZO, еще один на "обратку", и вычисление разницы потоков. Это увеличивает стоимость внедрения.
3. В связи с тем, что поток "обратки" достаточно большой, по сравнению с прямым потоком топлива, то заявленная производителем точность падает ввиду того, что топливо несколько раз проходит через VZO, погрешность накапливается. При работе на малых оборотах и на холостом ходу погрешность может вырасти до огромных значений.
4. Очень критичен к чистоте топлива.
5. Зимой на нашем дизельном топливе забивается парафинами и другими топливными добавками.
6. Изменяет гидравлическое сопротивление магистрали, что сказывается на мощности при критических нагрузках.
7. Не дает реальной картины по объему топлива в баке (только математически рассчитанный объем). Соответственно, невозможно зафиксировать время и место сливов/заправок.
8. Требует изменения системы топливной магистрали, что крайне не приветствуется сертифицированными сервисными организациями.

Варианты обмана/саботажа:

1. Целенаправленное засорение расходомера или объявление хозяину, что расходомер засорился, машина глохнет, есть необходимость пустить топливо напрямую, чтобы продолжить рейс.
2. Отбор топлива при работающем двигателе с врезкой между прямым расходомером и расходомером по "обратке".
3. Отбор топлива с одной из форсунок на ходу (где это возможно).
4. Постоянная работа двигателя на "холостых" оборотах (стоянки и остановки), что приводит к многократному повышению погрешности показаний.

Емкостной датчик уровня топлива

Принцип работы емкостного ДУТа - измерение емкости коаксиального конденсатора при заполнении его жидким диэлектриком. Представляет собой полую трубку со стержнем или другой трубкой внутри. Топливо, заполняя полость внутри трубки, изменяет характеристики конденсатора.

Плюсы:

1. Сравнительно небольшая стоимость для заявленной точности (160-200 USD).
2. Позволяет зафиксировать места заправок и сливов.
3. Не имеет механически изнашивающихся подвижных частей.

Минусы:

1. Требуется врезка в топливный бак.
2. Сильная зависимость показаний от диэлектрических характеристик заправленного топлива. Диэлектрическая проницаемость топлива сильно отличается у разных производителей, а в связи с многократным смешением видов топлива, и на разных заправках. Влияют как характеристики самого топлива, так и внесенные присадки.
3. Зависимость показаний от состояния окружающей среды: влажности и температуры.
4. Изменение характеристик смачиваемости обкладок коаксиального конденсатора ввиду отложений на поверхности смол и других загрязнений.
5. Наличие "мертвой зоны". Всегда от дна бака делается отступ для того, чтобы избежать замыкание обкладок имеющимся в баке конденсатом. При замыкании водой датчик показывает вообще нереальные данные. В результате этого вынужденного отступа, в этой области датчик не работает.

Варианты обмана/саботажа, делающего невозможным точный учет расхода топлива:

1. Слив топлива малым потоком на ходу в заранее установленную емкость. Скорость слива регулируется банальным зажимом от системы переливания крови.
2. Добавление в бак воды. Небольшая доза воды, конечно, не может значительно повлиять на уровень, но повысит влажность топлива, что повлечет за собой изменение показаний датчика.
3. Добавление в бак присадок с повышенной диэлектрической проницаемостью. При этом присадки могут быть очищающими, повышающими эффективность топлива, противодействующими выпадению парафинов и так далее... Результат будет один - искажение показаний датчика.
4. Добавление в бак малых количеств водки или спирта. При этом сильно искажаются показания датчика в большую сторону. Особенно эффективны действия по пунктам 2-4 при заправке автомобиля. Добавка в бак и заправлять можно на N-ое количество литров меньше. На графике уровня топлива не появится никаких видимых моментов, позволяющих вскрыть обман.

Таким образом, после всего сказанного, можно сделать выводы, что идеальных систем учета, которые бы позволили раз и навсегда закрыть вопрос хищений топлива просто не существует на данный момент. Независимо от того, сколько денег Вы вложите в различные датчики, все равно останутся лазейки для мошенничества.

А попытки хищений топлива были, есть и будут. Некоторые, достаточно грамотные водители отслеживают все технические новинки в области мониторинга и контроля топлива, изучают их принцип действия. Показательно высказывание одного водителя на форуме разработчиков систем мониторинга. Некоторые слова мы вынужденно заменили близкими по смыслу.

ОЧЕНЬ НЕХОРОШИЕ ВЫ ЛЮДИ

ОБМАНЫВАЛИ мы вашего брата и с этой вашей приблудой ОБМАНЕМ. Ну а не получится, собьём к ЧЕРТОВОЙ матери все регулировки на движке и пускай пережигает, ЧЕРТ с ней с солярой лишь-бы вам в карманы не капала, а то захотели НЕХОРОШИЕ ЛЮДИ на чужом КОНЕ в рай въехать.

"А в баки не лезьте - это наш монастырь, там наш устав, водительский."

"И что? - спросите Вы, - Мы должны смириться с тем, что у нас будут воровать, расслабиться и ничего не предпринимать? Вы нам это предлагаете?"

Конечно же нет! Мы хотим:

1. Чтобы Вы не тешили себя иллюзиями про идеальное техническое решение, которое Вас полностью защитит от хищений топлива.

2. Объяснить, что для защиты от хищений кроме технических решений нужен еще комплекс административных мероприятий.

3. Заверить Вас, что минимизировать хищения топлива на предприятии вполне реально.

4. Предложить Вам систему учета, которая основана на штатном датчике автомобиля. Такая система:

a. экономит Ваши деньги на приобретении дорогостоящих датчиков и их установке;

b. не требует изменений схемы топливопроводов, врезки в бак и каких-либо других конструктивных изменений штатных систем автомобиля;

c. решает все те задачи, которые решаются и дорогостоящими комплексами контроля.

Если Вы заинтересовались, то скажем несколько слов о данной системе.

Специалистами мониторингового оборудования RoadKey разработан уникальный математический аппарат, который на основе данных штатного датчика уровня топлива позволяет:

получить оценку текущего уровня топлива в баке;

получить оценку текущего удельного расхода топлива на единицу пройденного пути;

в реальном времени детектировать заправки и сливы с определением их объема и формировать соответствующие события;

отслеживать объемы заправленного, израсходованного и слитого топлива в соответствующих перманентных (несбрасываемых) счетчиках.

Так называемый цифровой фильтр создавался специально для того, чтобы можно было "вытащить" максимум информации из полученных измерений. Для этого фильтр:

по имеющейся в трекере информации отбраковывает потенциально непригодные измерения, при этом учитывается сочетание всех параметров движения, таких, как скорость изменения направления движения, ускорение транспортного средства, изменение высоты над уровнем моря и т.д.;

компенсирует нестабильность напряжения бортовой сети;

поддерживает возможность работы при попадании в верхнюю и нижнюю "мертвые" зоны датчика.

Реализована гибкая настройка параметров фильтра. Имеется специальный настраиваемый адаптер-линеаризатор, который позволяет линеаризовать измерения при помощи кусочно-линейной аппроксимации и привести их к нужной единице отсчета (например, миллилитры). Фильтр хорошо себя показал даже при тестировании на плоском горизонтально установленном баке с обычным поплавковым датчиком.

Фильтр построен на уникальном в своем роде алгоритме с использованием рекурсивной фильтрации по Калману (см. http://ru.wikipedia.org/wiki/Фильтр_Калмана).

Сервис GPS мониторинга транспорта WayMaps предлагает Вам внедрение системы, обеспечивающей учет расхода топлива на основе штатных датчиков автомобиля. Для этого не надо вкладывать дополнительные деньги, надо протестировать систему и убедиться в ее работоспособности. Если Вас что-то не устроит, то Вы всегда можете вернуться к вопросу приобретения тех или иных датчиков топлива и установки их на Вашу технику.