Контроль расхода топлива

Варианты организации

Вариант 1. Учет расхода топлива, исходя из данных по пробегу ТС и данных о норморасходе.
Контроль расхода топлива ведется на основе данных о пробеге ТС, подсчитанном системой GPS мониторинга на основе информации о передвижении ТС, а также информации о норморасходе топлива транспортным средством, введенным оператором или взятым из справочника. При этом возможно учитывать загрузку ТС на разных участках пути, различные надбавочные коэффициенты (зимний, условия эксплуатации, дорожное покрытие и пр.). Расчет расхода в программе FortMonitor ведется на основе документа - "Нормы расхода ГСМ на автомобильном транспорте", утвержденного распоряжением Минтранса России от 14 марта 2008 года, №АМ-23-р. При подключении датчика моточасов возможен также автоматический учет расхода топлива при стоянках ТС с работающим двигателем или специальным оборудованием.
Учет по норморасходу - это самый дешевый способ контроля, он не требует покупки дополнительного оборудования, но чтобы по нему получить достаточно точный результат, пользователю необходимо учесть множество коэффициентов. Также данный способ, не контролирует фактов слива и заправок топлива (место и количество), о сливах можно узнать только косвенно, сравнив расчеты норморасхода и реальных отчетных документов водителя.

Достоинства и недостатки контроля расхода топлива по норморасходу.
+ самый экономичный метод учета, не требует установки дополнительного оборудования, и вмешательств в топливную систему автомобиля;
+ метод расчета легко сочетается с методом списания ГСМ в бухгалтерской отчетности автотранспортных предприятий;
- требует от оператора много ручной работы, хорошей точности расчета для грузовых ТС можно достичь только при условии учета его загрузки на каждом участке пути;
- метод не позволяет определить факты слива и заправки топлива.

Вариант 2. Подключение к штатному (поплавковому) датчику топлива транспортного средства.
Это достаточно экономичный вариант, не требующий установки дополнительного оборудования. Обычно штатные датчики уровня топлива бывают поплавкового типа. Основными элементами поплавкового датчика уровня являются поплавок и резистор переменной величины. Подъем и опускание поплавка вместе с уровнем топлива в баке, механически изменяет сопротивление резистора, а как следствие, падение напряжения на нем. Однако штатный поплавковый датчик топлива имеет малую точность, на его показания оказывает влияние характер движения автомобиля (разгон, торможение, подъем в гору), показания необходимо математически обрабатывать и усреднять, что также вносит погрешность. Конечная погрешность полученного результата может составлять до 10%, а иногда и более. На рисунке ниже представлен график изменения напряжения (показаний уровня топлива) для штатного датчика до программной фильтрации (А) и после (Б).

Достоинства и недостатки использования штатного датчика топлива.
+ для измерений не требуется установка дополнительного оборудования;
+ возможно как измерение расхода топлива, так и определение фактов слива и заправки;
- низкая точность;
- невозможно подключить GSM-терминал к штатным датчикам топлива некоторых иностранных автомобилей из-за их конструктивных особенностей (напряжение на датчики подается не постоянное, оно меняется бортовым компьютером).

Вариант 3. Подключение GSM-терминала к CAN-шине тренспортного средства.
CAN-шина используется в автомобилях для взаимодействия бортового компьютера и "интеллектуальных" датчиков, исполнительных механизмов, диагностического оборудования. Многие европейские производители грузовиков и автобусов (MAN, Scania, Mercedes Benz, Volvo, DAF) поддерживают стандарт J1939 CAN FMS, в соответствии с которым наиболее важные параметры функционирования транспортного средства передаются по CAN-шине в едином формате. Имеется возможность подключить GSM-терминал FORT к CAN-шине, используя для этого специальный адаптер TEC-TR-FMS (производитель TEC Electronics).

Адаптер подключается к CAN-шине автомобиля, осуществляет сбор необходимых данных, и выдачу их в GSM-терминал через интерфейс RS-232. Используя адаптер возможно получать следующие данные о функционировании транспортного средства:

• Уровень топлива в баке;
• Расход топлива за период эксплуатации автомобиля;
• Общий пробег за время эксплуатации автомобиля;
• Весовая нагрузка на ось и т.д.

Стоимость адаптера составляет 5-6 т.р., но монтаж его значительно проще, чем дополнительных датчиков топлива, а одновременно с показанием уровня и расхода топлива вы также получаете дополнительные данные, передаваемые по CAN шине. Точность определения уровня топлива в баке и его расхода в данном случае зависит напрямую от точности установленных в транспортное средство штатных датчиков.

Достоинства и недостатки использования CAN адаптера.
+ Простота монтажа адаптера в автомобиле;
+ Получение дополнительных данных о работе автомобиля, помимо уровня и расхода топлива;
- Не во всех моделях автомобилей имеется CAN шина с поддержкой стандарта J1939 CAN FMS (о данной возможности Вашего ТС можно узнать у производителя, дилера или изучив документацию).

Вариант 4. Подключение дополнительных датчиков топлива.
Дополнительные датчики топлива, монтируемые на транспортное средство, имеют высокую точность - порядка 1%. Различают датчики уровня топлива - ДУТ (измеряют текущий уровень топлива в баке), и датчики расхода топлива - ДРТ (измеряют общий объем топлива, прошедшего по топливной системе за время эксплуатации автомобиля).

4.1 Датчики уровня топлива (ДУТ)

4.1.1 Емкостные датчики уровня топлива
Наиболее распространенным типом датчиков уровня топлива являются емкостные датчики (бывают также ультразвуковые и т.п.). Принцип действия емкостных датчиков уровня топлива основан на изменении электрической емкости между двумя цилиндрическими пластинами при изменении уровня жидкости, в которую они помещены. Обычно ДУТ способны измерять уровень любых не проводящих ток жидкостей, поэтому они могут быть использованы как на бензиновых, так и на дизельных ТС. Установка емкостных ДУТ требует сверления отверстия в топливном баке (см. рисунок). Длина датчика должна быть не меньше высоты бака, в который он будет установлен. Если длина датчика превышает высоту бака, датчик обрезается до необходимой высоты. Однако, в некоторых моделях датчиков запрещается проводить обрезку более, чем на 30% от исходной длины, поэтому нужно быть внимательными при оформлении заказа на конкретную модификацию (исходную длину) датчика.

Подключение датчика уровня топлива к GSM-терминалу может быть произведено через аналоговый или импульсный вход или через интерфейс RS-232, в зависимости от того, каким выходом оборудован датчик. Большинство дополнительных датчиков топлива для достижения высокой точности измерений проводят усреднение показаний (для исключения пульсаций из-за естественного колебания уровня в процессе движения) и коррекцию в зависимости от температуры топлива. Наиболее предпочтительными являются датчики с интерфейсом RS-232 (датчики с аналоговым выходом не проводят самостоятельно усреднения значений). В таблице ниже представлена сравнительная таблица датчиков уровня топлива, взаимодействие которых с GSM-терминалами FORT было протестировано.

Производитель	Сапсан-Контроль		Омникомм
Модель	Стрела-А	Стрела-D232	LLS
Тип выхода	аналоговый	RS-232	RS-232
Погрешность измерения	0.1% от длины датчика		1% от объема бака
Максимальная длина датчика	4000 мм.		2000 мм.
Температура эксплуатации	от -40 до +55 C		от -50 до +80 C
Фотография

Процесс монтажа емкостных датчиков уровня топлива включает следующие основные этапы:
1. Сверление отверстия в баке (рекомендуется устанавливать датчик как можно ближе к геометрическому центру бака).
2. Измерение высоты бака в месте монтажа и соответствующее ей обрезание датчика.
3. Установка и крепление датчика.
4. Подключение датчика к электропитанию и GSM-терминалу.
5. Калибровка датчика.

Достоинства и недостатки емкостных ДУТ:
+ высокая точность;
+ контроль заправок и слива топлива напрямую из бака;
+ высокая надежность т.к. нет движущихся деталей;
- не контролируют постепенный слив топлива водителями через врезание в канал подачи или возврата топлива;
- сложность монтажа и сложность калибровки (тарирования) датчика.

4.1.2 Ультразвуковые датчики уровня топлива (УЗ ДУТ)
Ультразвуковые датчики уровня топлива используют эффект отражения ультразвуковой волны от границы раздела двух сред воздух-жидкость. Таким образом, измеряя время прохождения сигнала, можно получить текущий уровень жидкости в баке. Ультразвуковые датчики не требуют вмешательства в конструкцию топливного бака (его сверления), их установка проще, но несколько дольше по времени, чем установка емкостных ДУТ (требуется процесс приклеивания датчика к дну бака).
Несомненным преимуществом УЗ ДУТ является возможность измерения уровня самых различных жидкостей в т.ч. и токопроводящих (в отличии от емкостных ДУТ). Однако стоимость УЗ ДУТ обычно выше, чем емкостных (порядка 8-10 тыс. руб.).
Использование УЗ ДУТ рекомендуется в случаях, когда применение емкостных ДУТ невозможно: нельзя сверлить бак т.к. автомобиль на гарантии или требуется измерение уровня токопроводящих жидкостей.

Производитель	ТрансСенсор
Модель	УЗИ-0.8 (УЗИ-2.5, УЗИ-6.5)
Тип выхода	аналоговый
Погрешность измерения	менее 0.5% в статике, 3% в динамике
Максимальная длина датчика	от 18 до 6500 мм.*
Температура эксплуатации	от -40 до + 80 С
Фотография

* - зависит от модели;

Достоинства и недостатки емкостных ДУТ:
+ все преимущества емкостных ДУТ;
+ не требуется сверление отверстий в баке;
+ возможность измерения уровня любых жидких сред в т.ч. токопроводящих;
- все недостатки емкостных ДУТ;
- большая цена по сравнению с емкостными ДУТ.

4.2 Датчики расхода топлива (ДРТ)
Датчики расхода топлива (их также называют проточные датчики) имеют электромеханический принцип действия. Топливо, протекающее через камеру ДРТ, приводит в движение крыльчатку, вращение которой в свою очередь преобразуется в электрические импульсы. ДРТ подключается к счетному входу GSM-терминала, а подсчитанное количество импульсов в программном обеспечении преобразуется к количеству израсходованных литров топлива. Однако, не все топливо, поступившее из бака к двигателю расходуется, некоторая его часть по обратному каналу возвращается в бак. Для правильного подсчета израсходованного топлива необходимо учитывать этот факт. Возможны следующие варианты:
1. Монтаж второго аналогичного ДРТ в обратный канал.
2. Использование дифференциальных ДРТ, объединяющих в единой конструкции, два ДРТ для прямого и обратного каналов.
3. Модификация топливной системы, при которой топливо из обратного канала направляется снова к двигателю, а не в топливный бак.

Использование двух ДРТ (1-ый вариант) требует их точного подбора и согласования (число импульсов на 1 литр у них должно совпадать). В дифференциальном датчике данная задача решена изначально, к тому же обычно стоимость одного дифференциального датчика ниже, чем 2 обычных. Реализация третьего варианта на некоторых автомобилях может привести к падению мощности двигателя и увеличению расхода топлива. В любом случае, подбор датчиков расхода топлива и их монтаж на транспортное средство должен осуществлять специалист, хорошо знакомый с устройством и особенностями топливной системы конкретной модели автомобиля. В таблице ниже представлена сравнительная таблица датчиков расхода топлива, взаимодействие которых с GSM-терминалами FORT было протестировано.

Производитель	"Aquametro" AG	Технотон	Flowmate
Модель	DFM-8D	DRT-5.2	Oval M-III
Измеряемый тип топлива	дизельное	дизельное	любые жидкости
Дифференциальный датчик	Да	Нет	Нет
Допустимый расход	4 ... 150 л/час	2 ... 80 л/час	3 ... 500 л/час*
Погрешность измерения	1%	1%	1%
Температура эксплуатации	от -40 до +125 C	от 40 до +60 C	от -20 до +80 C
Фотография

* - зависит от модели;

Цены на ДРТ достаточно высоки (порядка 15 т.р.). При выборе ДРТ необходимо учитывать также их вандалостойкость (защиту от вскрытия, защиту от "намотки" показаний с помощью магнитов и т.п.)

Достоинства и недостатки ДРТ:
+ высокая точность;
+ при правильном выборе и монтаже ДРТ их значительно сложнее обмануть водителю, чем любые другие виды датчиков;
- не позволяет определить факты слива и заправки топлива (сливы возможно определить только косвенно, сравнив измеренный расход с чеками на оплату заправок топливом);
- сложность монтажа датчиков;
- меньшая надежность по сравнению с ДУТ, т.к. в конструкции имеются движущиеся детали.