Ресурсо – и энергосбережение. Сокращение энергозатрат при внедрении проектируемой автоматизированной системы

 

Целью данного дипломного проекта является разработка системы экстренного реагирования с помощью GSM, ГЛОНАСС и GPS стандартов. Данная система предназначена для определения местоположения транспортного средства и передачи по GSM каналу информации на сервер. Предаваемая информация содержит сведения о состоянии датчиков, которые фиксируют состояние автомобиля.

При аварии (устройство должно распознавать фронтальное столкновение, боковое столкновение, удар сзади) автомобильное устройство в соответствии с заложенным в него алгоритмом определяет степень тяжести аварии, определяет местоположение пострадавшего транспортного средства через спутники системы ГЛОНАСС и/или GPS, устанавливает связь с инфраструктурой «ЭРА-РБ» и в соответствии с протоколом передаёт необходимые данные об аварии. Сигнал о бедствии имеет приоритетный статус и будет передан через любого сотового оператора, чей сигнал в данном месте будет самый сильный. Если сеть будет перегружена множеством телефонных звонков, то их можно прервать для передачи экстренной информации.

Совершить вызов можно и вручную — нажатием специальной кнопки SOS. В этом случае оператор контакт-центра «ЭРА-РБ» голосом уточняет детали происшествия и в случае подтверждения информации или при отсутствии ответа направляет службы экстренного реагирования, например, спасателей, Скорую помощь, ГАИ. Водитель или пассажиры могут также вручную включить устройство, передать данные и связаться с оператором.

Анализ необходимой информации об аварии помогает осуществить оптимизацию маршрутов движения служб экстренного реагирования и сократить использование избыточного количества единиц техники экстренных служб, а так же использование единой системы связи – все это является мерой, обеспечивающей такие эффекты, как экономический, экологический, эргономический и др. Следствие оптимизации маршрута транспортных средств и сокращения избыточного количества единиц техники при выезде экстренных служб – уменьшение пробега, энергозатрат, расхода топлива и амортизации. В связи с этим обеспечивается сбережение моторесурса двигателя, уменьшается количество выбросов в атмосферу вредных веществ, содержащихся в выхлопе. Таким образом, оптимизация маршрутов и сокращение лишнего количества единиц техники при выезде экстренных служб может оказать положительное влияние на ситуацию как в местном, так и в региональном и глобальном масштабах. Экономия топлива может быть достигнута только при квалифицированном нормировании, планировании, учете и систематическом контроле его расхода, как в целом по автотранспортному предприятию, так и по отдельным автомобилям и водителям. Именно функцию контроля расхода топлива отдельно по каждому автотранспортному средству и позволяет осуществить данная разрабатываемая система. Такая функция стала возможной благодаря использованию таких современных телекоммуникационных систем как спутниковая радионавигационная система и система сотовой мобильной связи (ССМС). Первая система позволяет в любой момент времени отследить положение транспортного средства. Встроенные датчики основных исполнительных устройств позволяют определить условия эксплуатации автомобиля: скоростной режим, обороты двигателя, частоту применения тормозной системы и т.д. ССМС позволяет по радиоканалу передавать в режиме реального времени информацию, полученную от GPS/ГЛОНАСС-приемника, а также информацию установленных контрольных датчиков. Анализируя данную информацию, можно полностью контролировать состояние автомобиля, что позволяет операторам данной сети или владельцам автомобиля составлять отчеты, вести статистику об использовании топливных ресурсов, расходных материалов, а также составлять план мероприятий по экономии данных видов ресурсов.

Применение единой системы связи и современного телекоммуникационного оборудования позволяет оптимально использовать человеческий труд в данной системе связи, а так же находить ближайшие к месту ДТП транспортные средства экстренных служб, что ведет к уменьшению энергозатрат.

Наиболее остро стоит вопрос об увеличении выживаемости в последствии аварий. На второй план отходит экономия горюче-смазочных материалов, а также сохранения экологической безопасности, снижения загрязнения воздуха в результате выброса продуктов работы автотранспортных средств в атмосферу и массовых пожаров, которые могут возникнуть в результате аварий.

Автотранспорт занимает лидирующее положение по масштабам загрязнения атмосферного воздуха. На его долю приходится три четверти суммарных техногенных эмиссий. Значительная часть автомобильного парка в республике не соответствует последним международным экологическим стандартам. В соответствии с этим необходимо постоянно контролировать маршрут передвижения автотранспорта, чтобы по возможности предотвратить загрязнение жилых районов и других мест постоянного пребывания людей. Все это можно осуществить с помощью системы контроля и управления транспортом с применением GSM и GPS стандартов.

На данный момент до введения данных систем расход топлива в большинстве организаций, в которых используется автомобильный транспорт, рассчитывается по нижеприведенной формуле [17]:

 

Q_H = 0,01·(Hs·S+ H_W ·W)·(1 + 0,01·D), (6.1)

 

где Q_H – нормативный расход топлива, л;

S- пробег автомобиля, км;

Hs –норма расхода топлива на пробег автомобиля, л/100 км;

H_W – норма расхода топлива на транспортную работу, л/100 т.км;

W – объем транспортной работы, т.км, который вычисляется по формуле [2]:

 

W = G_ГР·S_ГР (6.2)

 

где G_ГР – масса груза, т;

S_ГР – пробег с грузом, км;

D – поправочный коэффициент, определяемый как сумма надбавок на работу в зимнее время и надбавку при возрасте автомобиля старше 8 лет.

Проанализировав данные формулы можно прийти к выводу, что расчет расхода топлива осуществляется на основе обобщенных статистических данных. В результате показатели, полученные данным образом, могут серьезно отличаться от реально затраченных топливных ресурсов. Это в свою очередь приводит к списанию остатков неизрасходованного топлива и нерациональному использованию природных ресурсов.

Применение же данной системы определения местоположения транспортного средства позволит контролировать и грамотно планировать расход топлива, что позволит сократить темпы роста потребления топливных ресурсов. А именно: сократится пробег автомобиля S и пробег автомобиля с грузом S_ГР, который сократит объем транспортной работы W. Сокращение этих параметров приведет к уменьшению нормативного расхода топлива Q_H.

После введения данной системы расход топлива в подразделениях экстренных служб, в которых используется автомобильный транспорт, будем рассчитывать по следующей формуле:

 

Q_H1 = 0,01·(Hs·S₁+ H_W ·W₁)·(1 + 0,01·D),

 

где Q_H1 – нормативный расход топлива после введения разрабатываемого устройства, л;

S₁- сокращенный пробег автомобиля, км;

Hs –норма расхода топлива на пробег автомобиля, л/100 км;

H_W – норма расхода топлива на транспортную работу, л/100 т.км;

W₁ – объем транспортной работы после введения данного устройства, т.км, который вычисляется по формуле:

 

W₁ = G_ГР·S_ГР1,

 

где G_ГР – масса груза, т;

S_ГР1 – пробег с грузом, после введения в эксплуатацию систему экстренного реагирования «ЭРА-РБ», км;

D – поправочный коэффициент, определяемый как сумма надбавок на работу в зимнее время и надбавку при возрасте автомобиля старше 8 лет.

Следующим немало важным вопросом является экономия запасных частей, а точнее увеличение их износостойкости. Для того чтобы добиться положительного эффекта в данном вопросе, необходимо постоянно контролировать условия эксплуатации автомобиля: скоростной режим, обороты двигателя, качество покрытия автомобильных дорог и др. Для того, чтобы получать данную информацию, достаточно установить на автотранспорт мониторинговое оборудование. На основании получаемых данных владелец автотранспортной компании может своевременно осуществлять замену тех деталей автомобиля, которые подвергаются наибольшей нагрузке, а также становится возможным планировать в зависимости от возникающей необходимости текущий технический осмотр автомобиля, с целью предотвращения крупных поломок. Это в свою очередь позволит сэкономить затраты запасных частей и приведет к сохранению природных материалов, из которых они изготавливаются.

Весьма важной задачей является сохранение здоровья работников. Очевидным является тот факт, что труд водителя, пожарного, медицинского работника, работника госавтоинспекции является весьма энергозатратным, требует огромного внимания, в связи с чем у работников данной профессии возникает большое количество профессиональных заболеваний. В большинстве случаев это связано с несоблюдением режима труда, переработками, малым временем отдыха, в течение которого здоровье работников спецслужб не успевает восстановиться.

Таким образом, приведенные расчеты позволяют говорить об ресурсоэффективности разрабатываемой системы. Как было показано выше, благодаря введению данной системы появляется возможность не только сэкономить природные ресурсы, но и сохранить человеческое здоровье. Ресурсосбережение является актуальной проблемой в современном мире с возросшим уровнем потребления природных богатств. В свези с чем можно судить о положительном эффекте в социальной и экономической сфере от внедрения данной системы.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломной работе проработаны теоретические и структурные особенности построения и функционирования автомобильных систем определения местоположения, диагностики, контроля, экстренного реагирования. Приведен подробный анализ построения аналогичных устройств. Обоснована актуальность данной разработки для промышленных предприятий автотранспортной отрасли нашей республики. Произведён сравнительный анализ нескольких вариантов устройств, применяемых для позиционирования и передачи данных, их стоимости; дано технико-экономическое обоснование проекта. В процессе написания данного дипломного проекта было проведено обоснование структурной схемы автомобильного устройства экстренного реагирования для определения местоположения аварии и связи с ним. Также была проанализирована функциональная схема приемника спутниковых сигналов и GSM модуля, входящих в состав данного устройства. Был проведен экономический расчет сравнительной эффективности при эксплуатации внедряемой системы экстренного реагирования. В процессе написания дипломного проекта был доказан положительный эффект в области ресурсосбережения и охраны окружающей среды при эксплуатации разрабатываемого устройства.

Во всем мире наиболее перспективным методом позиционирования, обладающим достаточной для служб спасения точностью, признан способ с использованием спутниковых систем навигации. Основным препятствием к его внедрению в сетях подвижной связи в Республике Беларусь в настоящее время является отсутствие массового распространения пользовательского оборудования с приемниками A-GPS или с аналогичными функциями для системы ГЛОНАСС.

Несмотря на то, что на территории нашей страны существуют организации, предоставляющие услуги мониторинга транспортных средств, направление проектирования автомобильных контроллеров остается актуальным.