Сельское хозяйство/ 2. Механизация сельского хозяйства

Фролова И. В.

Новокубанский филиал ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса»

КубНИИТиМ, Россия

Информационно-техническая система

для автоматизированного сбора данных хронометража

и удаленного мониторинга в рамках проведения

эксплуатационно-технологической оценки

сельскохозяйственной техники

В настоящее время развитие современной техники влечет за собой все увеличивающуюся потребность машиноиспытательных станций, а также других испытательных центров в более точных и современных методах и средствах проведения испытаний, возможности мониторинга процесса испытаний в реальном времени и передачи получаемых данных испытаний на большие расстояния.

Одним из видов оценок, проводимых при испытаниях сельскохозяйственной техники является эксплуатационно-технологическая оценка – оценка эксплуатационных качеств (свойств) сельскохозяйственной техники, характеризующих способность выполнять технологический процесс в пределах агротехнического срока, с оптимальной производительностью, при соблюдении заданного зональной технологией качества выполнения технологической операции, минимальными потерями сменного времени. [2] В настоящее время в России при проведении этой оценки в чаще всего используется хронометраж, при котором оператор фиксирует интервалы времени с помощью секундомера и заносит их в бумажную ведомость (хронокарту). Иногда применяют электронные регистраторы, позволяющие отмерять и фиксировать в памяти прибора интервалы времени и вид операции с последующей обработкой полученной информации на компьютере.

При этих вариантах ведения хронометража присутствует человеческий фактор, который влияет на точность измерений, что в свою очередь сказывается и на результатах конечных расчетов.

Метод проведения эксплуатационно-технологической оценки регламентируется ГОСТ Р 52778-2007 «Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки». [2] В современных условиях научно-технический прогресс диктует необходимость в дополнение к этому методу разработать методику автоматизированного сбора информации в ходе эксплуатационно-технологической оценки, удаленного мониторинга рабочей смены, автоматизированного вычисления всех необходимых показателей с использованием современных технических средств и разработанного программного обеспечения.

Впервые об автоматизации процесса проведения эксплуатационно-технологической оценки задумались исследователи Кубанского научно-исследовательского института по испытанию тракторов и сельскохозяйственных машин в 1977 году. Тогда ими была разработана система «АРИСА ИП155», которая при наличии множества датчиков была способна в автоматическом режиме определять элементы времени смены и необходимые показатели (расход топлива, пройденный путь и др.). Из-за громоздкости системы, процесс навешивания датчиков и другого оборудования занимал большую часть рабочего дня, после окончания рабочей смены испытатель, должен был переносить зафиксированные элементы времени смены со светодиодных индикаторов на бумажную хронокарту. Дальнейшая обработка проводилась операторами ЭВМ, которые вносили данные в DOS-программу, вычисляющую необходимые результаты. В 1983 году эти система была технически модернизирована, программа была приведена в соответствие с новой методикой расчетов (в то время действовал ГОСТ 24055-80 «Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Общие положения» [1]), но все равно избежать влияния человеческого фактора на конечные результаты полностью не удавалось.

С появлением персональных компьютеров и широкого распространения микропроцессорной техники пришло время компактных измерительных систем, и старый громоздкий комплекс стал не актуален. Потребовалась разработка программного обеспечения для соответствия с изменившимися требованиями нового ГОСТ Р 52778-2007 «Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки». [2] Учеными нашего института позднее разрабатывались портативные средства для измерения отдельных показателей (простой электронный регистратор элементов времени «ИП261» и регистратор с определением расхода топлива и пройденного пути «ИП254», расходомеры-топлива в разных модификациях) с соответствующим программным обеспечением. [3]

Однако необходимость избавиться от человеческого фактора вынуждает исследователей снова обратить внимание на автоматизацию проведения эксплуатационно-технологической оценки.

На рисунке 1 изображена блок-схема новой информационно- технической системы, которая состоит из двух основных частей: «мобильной» и «стационарной». Мобильная часть размещается в кабине испытуемого агрегата и регистрирует в автоматическом режиме все операции контрольной смены. Стационарная часть представляет собой компьютер ведущего специалиста расположенного в офисе, его назначение – удаленный мониторинг контрольной смены.

Мобильная часть состоит из микропроцессорного модуля, к которому подключаются до 10 измерительных датчиков, сенсорный экран, разъем для SD-карты, термопринтер, GPS – модуль, GSM-модем. Полученная информация с измерительных датчиков оперативно обрабатывается и отображается на сенсорном экране, сохраняется в памяти (SD-карта) и по линии GSM передается на ПК ведущего специалиста.

Рисунок 1 – Блок-схема информационно-технической системы

для автоматизированного сбора данных хронометража и удаленного

мониторинга в рамках проведения эксплуатационно-технологической оценки

В качестве исходных данных Микроконтроллер получает информацию с измерительных датчиков («Д1» … «Д10»). Датчики «Д1» … «Д8» – датчики положения орудий (жатки, выгрузного шнека и др.), «Д9» – датчик пройденного пути, «Д10» – датчик расхода топлива. Пройденный путь также может определяться вычислением координат, полученных со спутников с помощью GPS-модуля.

GPS - координаты дают большую точность вычислений, но с небольшой задержкой (от нескольких секунд), что в рамках контрольной смены не позволительно, зато по окончанию смены может быть получено точное значение общего пройденного пути. Поэтому для более точного и оперативного измерения длины гона предпочтительно использовать другой датчик, предназначенный для определения линейного пути – ультразвуковой радар, оптический сенсор или пятое колесо.

Благодаря множеству датчиков, которые определяют положение орудий, система автоматически распознает выполняемую операцию. Но все же, иногда требуется и вмешательство испытателя в моменты, когда невозможно определить выполнена остановка для регулировки или произошел технический отказ, вид отказа и др.

Система позволяет отображать в реальном времени текущую информацию о хронометраже на экран мобильного блока и на экран ПК ведущего специалиста посредством GSM связи. Система может работать и автономно, т.к. вся информация сохраняется в памяти на SD-карте.

На компьютере ведущего специалиста установлено специально разработанное программное обеспечение для работы с удаленной измерительной системой [5], а также импорта данных хронометража с SD-карты и вычисления эксплуатационно-технологических показателей. Результаты расчетов выдаются на принтер в форме, предусмотренной ГОСТ Р 52778-2007. [2]

В микроконтроллер «прошита» специальная программа, обеспечивающая взаимодействие измерительных датчиков, средств связи, а также способная вычислять все необходимые эксплуатационно-технологические показатели. [4] По завершению контрольной смены при наличии всех необходимых данных на экран выводится баланс элементов времени смены и все необходимые показатели (производительность за час времени, удельный расход топлива, коэффициенты рабочих ходов, технологического обслуживания и т.д.). Если в полевых условиях необходимо предоставить информацию на бумаге, то к системе можно подключить компактный термопринтер.

Удаленный мониторинг контрольной смены позволяет ведущему специалисту анализировать отображаемую на экране монитора информацию, оперативно вмешаться в процесс проведения испытаний, дать указания механизатору, а при необходимости самому прибыть на место испытаний, при наличии технического отказа организовать доставку требуемых запчастей или выезд специалиста. Автоматизированный процесс получения исходных данных и вычислений полностью исключает случайные ошибки человека (значительные погрешности при измерениях, невнимательность при фиксировании элементов смены, неточности при округлении в ручных расчетах). Так же имеет место и экономия затрат ручного труда (нет необходимости отдельно привлекать хронометражиста), с обслуживанием такого технического средства с легкостью справиться один испытатель. Таким образом, используя новую информационно-техническую систему при проведении эксплуатационно-технологической оценки во время испытаний сельскохозяйственной техники, можно максимально избавиться от человеческого фактора, что означает повышение точности и достоверности измерений и вычислений, облегчение труда испытателя и оперативность действий.

Литература:

1 ГОСТ 24055-80. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Общие положения. М.: Государственный комитет ССР по стандартам, 1980, 24 стр. (Государственные стандарты Союза ССР)

2 ГОСТ Р 52778-2007. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки. М.: Стандартинформ, 2007, 38 стр. (Национальный стандарт Российской Федерации)

3 Каталог средств измерений и испытательного оборудования для переоснащения системы МИС/ Табашников А.Т. [и др.]. – Новокубанск, Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» КубНИИТиМ, 2012, 95 стр.

4 Программа для ЭВМ «ЕТО»: свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ / авт. Фролова И.В.; заявитель и правообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ» № 2009610320; заявл. 17.11.2008; зарег. 11.01.2009, 1 стр.

5 Программа для ЭВМ «Мониторинг»: свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ / авт. Таркивский В.Е., Фролова И.В.; заявитель и правообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ» № 2011614111; заявл. 17.01.2011; зарег. 25.05.2011, 1 стр.