Маленькие датчики, делающие любую технику умной

Маленький умник

«За разработку и внедрение уникального технического решения российского производства, направленного на повышение эффективности в агропромышленном комплексе, „Золотая звезда“ выставки АГРОСАЛОН присуждена ФГУП „Ростовский-на-Дону НИИ радиосвязи“ с изделием датчик событий „Логгер-SFC“ — электронный малогабаритный регистратор». Эти слова прозвучали на награждении победителей выставки АГРОСАЛОН-2024. Попробуем разобраться, что же это такое — датчик событий «Логгер-SFC».

Во-первых, нужно пояснить, что такое SFC. Это сокращение от Smart Facility Control — официально зарегистрированного в Роспатенте товарного знака (в переводе — «управление умными устройствами»). Эта концепция предполагает, что любые машины и агрегаты должны быть умными и способными «общаться» с любыми облачными сервисами. При этом важно, что концепция SFC не требует внесения изменений в существующую электронную начинку, например, серийных борон и культиваторов. И это бесспорное достоинство такого подхода, ведь любой собственник техники знает, какими техническими проблемами иногда оборачивается благородная, на первый взгляд, затея народных умельцев влезть в систему управления, скажем, трактора с прицепным агрегатом, чтобы улучшить эффективность их работы. И это не говоря о проблемах с гарантией на серийную технику, которая пропадает вместе с перерезанными проводами...

У SFC принципиально иной подход: вся сельскохозяйственная техника, которая попадает под патронаж системы, принимается такой, какая она есть, со всеми ее достоинствами и недостатками. В конструкцию техники не вносится НИКАКИХ изменений и доработок — ни в механическую, ни в электронную часть. Потому что вносить изменения в конструкцию серийной техники и проводить ее модернизацию может только завод-изготовитель этой техники с соблюдением требований всех ГОСТов и проведением всех испытаний.

Именно потому все электронные устройства, входящие в линейку датчиков SFC, представляют собой малогабаритные устройства с электронной начинкой и автономным питанием, которые по беспроводным протоколам передают информацию потребителям. Крепятся такие датчики к рамам или шасси сельхозагрегатов при помощи саморезов или нейлоновых стяжек. Чтобы максимально упростить использование этих датчиков, в качестве беспроводных протоколов передачи информации разработчики выбрали наиболее распространенные стандарты — Wi-Fi и Bluetooth, что делает возможным прием сообщений от устройств SFC на любой смартфон или планшет.

Из-за автономного питания и небольших габаритов датчики системы SFC иногда называют электронными метками. Однако, несмотря на маленькие размеры и неприхотливость в работе, эти маленькие датчики способны сделать практически любую технику интеллектуальной. С их помощью, условно говоря, даже обычная тачка может превратиться в такое устройство, которое передает данные в облако и становится полноценным элементом цифровых платформ. Что уж говорить о более продвинутых боронах или культиваторах!

Основные функции:

— счетчик наработки техники (счетчик машино-часов);

— датчик удара;

— датчик угла поворота;

— датчик свободного падения;

— датчик внешнего воздействия;

— датчик магнитного поля;

— датчик температуры;

— журнал событий (архив измерений с привязкой ко времени);

— трансляция уникального идентификатора (идентификация оборудования);

— конфигурирование с помощью смартфона по технологии NFC;

— режим энергосбережения («сна») при простое техники;

— совместимость с подавляющим большинством телематического оборудования и систем мониторинга.

Итак: «Логгер-SFC» представляет собой электронный малогабаритный энергонезависимый регистратор, устанавливаемый на любую сельскохозяйственную технику (комбайны, тракторы, бороны, культиваторы и др.) с целью фиксации основных параметров работы (значений вибрации по трем осям, ударов, ускорений, углов поворота и наклонов), а также параметров внешней среды (температуры и др.) с привязкой измеряемых параметров ко времени.

Накопленная информация в режиме реального времени может передаваться удаленному оператору на его смартфон или сервер. Кроме того, информация из памяти устройства может быть считана потребителем по беспроводному протоколу во время суточного (сменного) обслуживания — для этого достаточно поднести смартфон к корпусу регистратора.

Устройство позволяет вести учет машино-часов с определением степени нагруженности механизмов (за счет фиксации как средних значений вибрации и ударов, так и аномальных); определять с привязкой ко времени режим эксплуатации механизма (транспортировка, основной режим, сервисное обслуживание, выключенное состояние); фиксировать нарушения предусмотренных документацией условий эксплуатации техники (например, эксплуатацию при аномально низких или высоких температурах, невыглубление рабочих органов и др.).

Что это дает владельцу техники?

Владелец (или производитель) сельскохозяйственной техники сможет благодаря этому устройству снижать издержки на гарантийный ремонт за счет выявления и фиксации нарушений, связанных с эксплуатацией техники, в том числе с работой вне температурного диапазона, предусмотренного документацией. Особенно актуальны предупреждение и нейтрализация рисков неправильной эксплуатации техники в случае ее передачи в лизинг: не секрет, что зачастую недобросовестные лизингополучатели эксплуатируют такую технику, что называется, и в хвост и в гриву, невзирая на ограничения в документации и даже здравый смысл.

Кроме этого, владельцу сельскохозяйственной техники устройство позволяет выявлять отклонения от установленного задания, допускаемые оператором, включая эксплуатацию техники в ненадлежащих режимах, с ненормативной вибрацией, в условиях недопустимо низких либо высоких температур, а также в неурочное время (что является признаком обработки «чужих» площадей).

В общем, к огорчению всевозможных нарушителей, «Логгер-SFC» беспристрастно зафиксирует, что технику не только нещадно эксплуатировали, но и попирали установленные нормы и правила.

Основные технические характеристики

Материал корпуса специальный пластик

Габариты, не более, мм (ш × в × г) 90 × 65 × 30

Степень защиты (IP) 67

Рабочий диапазон температур, °C –50 ... +65

Элемент питания, тип ER14250

Срок работы от батареи до 3 лет (в зависимости от настроек измерений и периодичности вещания)

Технология связи Bluetooth BLE, Wi-Fi (опционально)

Точность определения угла поворота, ° 1

Диапазон измерения температуры, °С –40 ... +50

Точность измерения температуры, °С 0,25

Диапазон определения ускорений, G 0,0625 ... 8

Датчик внешнего воздействия «Геркон»

Технология конфигурирования

со смартфона (задание режимов работы) NFC

Золотая середина

Электронный мультимодальный датчик событий является устройством нового класса, оптимально сочетающим достоинства как электронных меток (идентификация оборудования и низкая стоимость), так и бортовых регистраторов (фиксация условий эксплуатации техники, вибрации и ударов с привязкой ко времени).

Автономность. Устройство выполнено в виде компактного изделия с автономным питанием и режимом энергосбережения на время простоя (хранения) техники, на которой установлен датчик событий. В известных аналогах контроль предельных ускорений выполняется с помощью GPS/ГЛОНАСС — терминалов с проводным питанием и низкой энергоэффективностью. Датчик событий «Логгер-SFC» не требует внешнего питания, автономный источник питания обеспечивает до 3 лет работы. При необходимости источник питания может быть заменен пользователем или сервисной службой при обслуживании датчика.

Точность. В датчике событий «Логгер-SFC» применен трехосевой акселерометр, обеспечивающий высокую точность контроля режимов работы техники, подсчета машино-часов, а также фиксации аномальной вибрации и ударов.

Идентификация сельскохозяйственной техники. Датчик событий «Логгер-SFC» может передавать по энергоэффективному радиоканалу Bluetooth BLE уникальный идентификатор (номер), что позволяет использовать его для идентификации сельскохозяйственной техники (в первую очередь прицепных агрегатов) на любых интегрированных цифровых платформах («Агротроник», Wialon и др.). Данная опция позволяет датчику «Логгер-SFC» заменить подавляющее большинство существующих радиометок.

Прочность и вандалоустойчивость. Датчик событий «Логгер-SFC» имеет степень защиты IP67, расширенный рабочий температурный диапазон, вандало- и термоустойчивый компактный корпус с возможностью скрытого монтажа. Монтаж устройства может быть произведен с помощью обычных самосверлящихся саморезов либо нейлоновых хомутов (стяжек). Дополнительно в корпусе предусмотрены пломбировочные отверстия под большинство типов пломб. Малые габариты, автономное питание и передача данных по радиоканалу при необходимости делают возможной установку датчика событий в скрытом месте, недоступном для нарушителей.

С учетом жестких условий эксплуатации (включая возможные удары комьями земли и камнями) в датчике использовано запатентованное решение, позволяющее сохранить информацию в памяти для последующего анализа даже при физическом разрушении самого датчика. Кроме того, в датчике событий используются инновационные алгоритмы (обнаружение вандальных паттернов вибраций), позволяющие за счет цифровой обработки разграничивать удары (аномальную вибрацию) сельхозтехники от ударов непосредственно по корпусу датчика. Это полностью снимает известную проблему компрометации нарушителями тех данных, которые записаны в датчике событий (как в бортовом «черном ящике»), что поэтому объявить датчик неисправным невозможно.

Удобство программирования датчика событий. Программирование датчика и задание режимов его работы может быть произведено как на заводе-изготовителе, так и пользователем, когда датчик событий уже установлен на сельскохозяйственную технику. Для программирования при этом могут быть использованы беспроводные технологии Bluetooth или NFC и обычный смартфон. Само программирование датчика при этом не требует от пользователя специальных знаний и внешне выглядит так же просто и удобно, как оплата покупок на кассе путем касания смартфоном платежного терминала или настройка беспроводных наушников в интерфейсе приложения. 

Все по уму и по ГОСТу

В датчике «Логгер-SFC» не используется элементная база из недружественных стран. Изделие защищено двумя Товарными знаками, тремя Патентами РФ на изобретения и тремя Свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Наличие документации и готовность к серийному производству. Электронный мультимодальный датчик событий «Логгер-SFC» был разработан в ходе выполнения опытно-конструкторской работы в соответствии с требованиями ГОСТ 15.301-2016 «Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство». Изделие прошло все виды испытаний, в ходе которых была подтверждена правильность принятых аппаратно-программных решений. На предприятии-изготовителе ФГУП «Ростовский-на-Дону НИИ радиосвязи» имеется комплект утвержденной рабочей конструкторской документации (РКД) соответствующей литеры. Первая партия серийных образцов изделий была изготовлена в третьем квартале 2024 года. На выставке АГРОСАЛОН-2024 было представлено порядка 50 серийных образцов датчиков событий «Логгер-SFC» различного исполнения, что позволило демонстрировать в реальном времени все функции, реализованные в изделии, с передачей информации как на смартфон посетителей, так и на платформу SFC, развернутую на сайте ФГУП «РНИИРС». Фото 6

Сравнение электронного мультимодального датчика событий «Логгер-SFC» с отечественными и импортными аналогами показывает, что он обладает достоинствами как электронных меток (идентификация оборудования и низкая стоимость), так и бортовых регистраторов (фиксация условий эксплуатации техники, вибрации и ударов с привязкой ко времени). Кроме того, в изделии «Логгер-SFC» реализованы следующие уникальные функции, которые отсутствуют как в электронных метках, так и в бортовых регистраторах:

— подсчет наработки сельхозтехники (машино-часов);

— различение и подсчет времени нахождения сельхозтехники в различных режимах эксплуатации (транспортный, рабочий, хранение);

— наличие энергосберегающего «режима сна» с возможностью выбора интервала перехода в спящий режим и выбора порога и источника пробуждения (толчок или прикосновение магнитом);

— определение угла поворота с точностью до 1° по каждой из трех осей, что позволяет идентифицировать аномальные наклоны техники и ее опрокидывание;

— обнаружение вандальных ударов по корпусу датчика, что дает возможность разграничения производственных и умышленных воздействий.

Еще раз подчеркнем, что датчик событий «Логгер-SFC» является внешним устройством по отношению к «подопечному» сельскохозяйственному оборудованию. Установка датчика не требует специальных знаний об устройстве и работе сельскохозяйственного агрегата, а также не связана с подключением к бортовой питающей сети и информационным шинам сельскохозяйственной техники.

Подытожим сказанное

Для заводов-производителей и их дилеров экономическая целесообразность применения датчика событий «Логгер-SFC» заключается в снижении издержек на гарантийный ремонт за счет контроля эксплуатации гарантийной техники и фиксации нарушений требований документации. Кроме того, применение датчика «Логгер-SFC» решает проблему недобросовестной эксплуатации техники, выданной на «тест-драйв», как, например, перепробег, экстремальная эксплуатация, работа при аномально низких или высоких температурах.

Для собственников агропромышленных производств экономическая целесообразность применения датчика «Логгер-SFC» состоит в контроле режимов эксплуатации техники с целью предотвращения ее преждевременного износа, а также в контроле выполнения работниками сменных заданий. Все измеряемые параметры по беспроводному протоколу Bluetooth могут оперативно передаваться в бортовой блок (терминал GPS/ГЛОНАСС) и далее в любую используемую цифровую платформу для реагирования на нарушения в режиме онлайн. Кроме того, использование уникального идентификатора датчика «Логгер-SFC» как Bluetooth-маяка позволяет легко организовать систему опознавания «свой — чужой» и решить проблему хищения зерна, предотвращая его выгрузку из комбайна в «чужой» грузовик, а также организовать отслеживание дальнейшего пути зерна до его разгрузки в хранилище.

Электронный мультимодальный датчик событий «Логгер-SFC» является инновационным продуктом, обеспечивающим реальное и эффективное импортозамещение.