Примеры технических средств с использованием автоматической регистрации данных

(Слайд 5)

Одним из примеров регистрирующего устройства может являться бортовой самописец.

Бортовой самописец, или бортовой регистратор — устройство, в основном используемое в авиации для записи основных параметров полёта, внутренних показателей систем летательного аппарата, переговоров экипажа и т. д. Информация из бортовых самописцев обычно используется для выяснения причин лётных происшествий. Бортовой самописец является частью системы объективного контроля воздушного судна, которая собирает сведения о состоянии материальной части (давление топлива на входе в двигатель, давление в гидросистемах, обороты двигателей, температура воздуха за турбиной и т. д.), о действиях экипажа (степень отклонения органов управления, уборка и выпуск взлетно-посадочной механизации, нажатия на боевую кнопку), навигационные (скорость и высоту полёта, курс, прохождение приводных маяков) и другие данные.

Обычно на воздушное судно устанавливаются два бортововых самописца: речевой, записывающий переговоры экипажа, и параметрический, фиксирующий параметры полёта. Кроме того, многие современные авиалайнеры имеют два комплекта самописцев: эксплуатационный (не имеющий защитного корпуса и предназначенный для контроля работы систем и экипажа после полёта) и аварийный (в прочном герметичном корпусе). Запись информации может производиться на оптические (фотоплёнка), либо магнитные (металлическая проволока или магнитная лента) носители, в последнее время начала широко применяться флэш-память.

(Слайд 6)

Аварийные самописцы с магнитными носителями выдерживают ударную перегрузку в 1000g(Н/кг, м/с²) и могут сохранять информацию при полном охвате огнём в течение 15 минут; по требованиям современного стандарта TSO-C124 сохранность данных должна обеспечиваться в течение 30 минут полного охвата огнём, ударных перегрузках 3400 g в течение 6 мс, статических перегрузках более 2 т в течение 5 минут, и погружении на глубину 6000 м в течение месяца. Для облегчения поиска самописцев в них встраивают радиомаяки и акустические «пингеры», автоматически включающиеся в случае аварии (последние облегчают поиск самописцев под водой).

Считывание информации производится после каждого полёта. Информация расшифровывается и анализируется с целью определить, не производил ли экипаж на протяжении полёта недопустимых действий— не был ли превышен максимальный крен или тангаж, разрешённый производителем; не была ли превышена перегрузка на посадке, не превышено ли установленное время работы на форсажных или взлетных режимах и т. д. Эти данные позволяют следить за выработкой ресурса летательного аппарата и своевременно производить регламентные работы, тем самым позволяя снизить частоту отказов и повысить надёжность авиационной техники и безопасность полётов.

Очень часто аварийные бортовые самописцы называют «чёрными ящиками». Один из первых регистраторов полётной информации был создан французами Уссено и Бодуэном в 1939 году. Он представлял собой многоканальный светолучевой осциллограф. Изменение каждого параметра полёта (высоты, скорости и т. д.) вызывало отклонение соответствующего зеркальца, отражавшего тонкий луч света на движущуюся фотоплёнку. Корпус самописца был выкрашен в чёрный цвет для защиты фотоплёнки от засветки. По одной из версий, отсюда и возникло название «чёрный ящик». Однако на самом деле корпуса таких самописцев обычно имеют форму шара или цилиндра, поскольку оболочки такой формы лучше сопротивляются внешнему давлению, и окрашиваются в яркий оранжевый или красный цвет для облегчения их обнаружения среди обломков на месте авиационного происшествия.

Рис.3 Современный БУР на флэш-памяти

(Слайд 7)

Так выглядит «черный ящик» типичной современной компоновки. В него входят:

1) подводный акустический маяк (при попадании БУРа под воду маяк активизируется и начинает ежесекундно выдавать ультразвуковой импульс частотой 37,5 кГц).

2) корпус для плат с твердотельными накопителями;

3) корпус блока питания и аппаратного интерфейса;

4) непременная надпись «Бортовой регистратор – не вскрывать!»

(Слайд 8)

Будь то магнитная лента или современный чип флэш-памяти, этим носителям не под силу выдержать колоссальные ударные перегрузки, агрессивные среды и особенно огонь. Поэтому осуществляется комплексная защита хранилища данных от поражающих факторов аварии. Эта многослойная защита состоит из:

1) платформы, на которой монтируется БУР;

2) платы с чипами памяти;

3) термоизоляции;

4) гидроизоляции;

5) внешней оболочки из титана или сверхпрочной стали

Рис.4 Многослойная защита

(Слайд 9)

Контрольный бортовой регистрирующий прибор в составе транспортного средства – т ахограф. Он предназначен для контроля и регистрации таких параметров как: скорость движения, пробег автомобиля, периоды труда и отдыха экипажа.

Поскольку тахографы используются при международных перевозках и контролируются на территории различных стран, а эксплуатируются водителями различных национальностей, то прибор имеет наднациональный интерфейс общения: — в тахографе используются пиктограммы, а не национальный язык того или иного государства. Пиктограммы — это графические изображения режимов работы, событий и команд, которые позволяют пользователю управлять прибором, даже не зная языка общения, установленного в данном приборе ранее.

(Слайд 10)

Тахографы производятся двух типоразмеров: круглые, устанавливаемые в гнездо спидометра и радиоформата, устанавливаемые в гнездо автомагнитолы. По типу тахографы бывают цифровые и аналоговые (механические и электронно-программированные).

(Слайд 11)

Принцип работы тахографа основан на обработке электрических сигналов, поступающих с импульсного датчика пути/скорости, устанавливаемого на коробке передач. Переключение режимов работы тахографа осуществляют водители. Параметры автоматически регистрируются на персональном диаграммном диске для каждого водителя.

Рис.5 Диаграмный диск.

Диаграммный диск изготовлен из специальной бумаги, на которую последовательно нанесены: слой черной краски, слой прозрачного пластика и белый слой оксида цинка. Поверх этих слоев типографским способом нанесены шкалы и знаки. Когда игла самописца тахографа производит запись, происходит удаление слоя оксида цинка и проступает черный цвет подложки. Одновременно игла оставляет характерный след на слое пластика, который используют при идентификации диаграммного диска и тахографа. Диск имеет отверстие грушевидной формы, позволяющее установить его только в одном, строго скоординированном, положении. На обороте диска нанесены графы, необходимые для записей от руки, а также знаки официального утверждения, в прямоугольниках которых проставлена буква , за которой следует отличительный номер страны (например: 1 - Германия, 2 - Франция, 22 - Российская Федерация), перечень номеров официального утверждения тахографов и значение предельнодопустимого скоростного режима.

Центральное поле диаграммного диска занимают записи, вносимые водителем от руки, это: фамилия и инициалы водителя, наименования пунктов отправления и прибытия, даты установки и снятия диска, регистрационный номер автомобиля, показания одометра в начале и конце рабочего дня, суточный пробег.

По периферии от заполняемого от руки центрального поля , находятся зоны автоматической записи пробега, режимов "работа-отдых" и скорости движения.
Зона записи пробега ограничена двумя двойными штриховыми линиями. На стоящем автомобиле перо самописца пробега прописывает в этой зоне часть окружности, а при движении зигзагообразно отклоняется вверх-вниз. Каждый 1мм отклонения соответствует 1 км пробега. Вся ширина зоны записи составляет 5 мм и соответствует 5 км пробега, следовательно, полный период линии записи соответствует 10 км пробега. Для подсчета пробега достаточно сосчитать число вершин полных зигзагов и умножить на 10, а потом прибавить значение неполных зигзагов из расчета 1 мм - 1 км пробега.
Запись времени работы и отдыха водителя осуществляется в зоне, расположенной по периферии зоны записи пробега . Для определения длительности периода или конкретного времени, когда произошло то или иное записанное событие, диаграммные диски снабжены шкалами времени на 24 часа (с градуировкой 1, 2, 3......24 часа) и делениями с интервалом 5 мин. Одна шкала времени расположена по наружному краю диска , вторая - снаружи зоны записи режима работы и отдыха водителя .
Зона записи скорости расположена между шкалами времени. Определение скорости движения заключается в сравнении диаграммы скорости с пунктирными линиями шкалы скоростей, градуированных 20; 40; 60; 80; 100; 120 и 125 км/час.

Каждый случай открывания крышки тахографа отмечается на диаграммном диске в виде маленьких запятых на всех линиях записи тахограммы

Опыт государств, где применение тахографов является обязательным, убедительно доказывает, что его наличие на автомобиле способствует развитию у водителей навыков безопасного и экономичного управления. Аварийность снижается в среднем в 2 раза. Исключаются конфликты между водителями и инспекторами. При расследовании причин аварий можно с секундной точностью восстановить ход событий и избежать ошибочных обвинений. Обработка записей на диаграммных дисках позволяет автоматизировать учет работы водителей и автомобиля, а также оптимизировать их работу и снизить эксплуатационные расходы на 25-30%.

(слайд12)

С целью повышения безопасности движения на железнодорожном транспорте на локомативах устанавливается комплекс контроля параметров движения. Их внедрение дало возможность регистрировать скоростемерную информацию на электронный носитель и автоматизировать процесс её расшифровки. Комплекс выступает в качестве регистратора информации поступающей от приборов, установленных на локомотиве: о количестве топлива во время движения по маршруту, состоянии тормозных систем, систем автоматической сигнализации и т.п.

Пензенское предприятие «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА» выпускает электронные комплексы контроля параметров движения локомотивов, превосходящие многие зарубежные аналоги.

По сравнению с прежними - механическими локомотивными скоростемерами, электронные комплексы серии КПД более точно измеряют величины ускорения (замедления) движения, обеспечивая тем самым оптимальные ресурсосберегающие режимы ведения поездов. Это дает возможность оперативно применять режимы торможения и тяги при управлении поездом на пути с любой сложностью профиля, контролировать троганье с места без создания опасности разрыва состава, оперативно проверять эффективность тормозов.

(Слайд 13)

Комплекс КПД-3ПВ устанавливается непосредственно в пульт машиниста. Также как и предыдущие системы он обеспечивает измерение, индикацию и регистрацию скорости, ускорения, пройденного пути, времени, давления, другой скоростемерной информации и сигнализацию превышения контролируемых скоростей.

Рис. 6 Блок-схема КПД

КПД-3 состоит из пульта переносного для проверки и настройки КПД-3 (ППН), блока управления (БУ), блока памяти локомотивного (БПЛ), блока индикации (БИ), блока регистрации (БР), модуля памяти энергонезависимого (МПЭ).

(Слайд 14)

Рис.7 Электронная схема соединения КПД

(Слайд 15)

Результаты измерения скорости, пройденного пути, давления в тормозной магистрали и тормозном цилиндре, текущего времени отображается блоком управления БУ-3ПВ и регистрируется в съёмном электронном модуле памяти МПМЭ-128 для последующей автоматизированной расшифровки.

Оснащен модулем гальванической развязки МГРД2 предназначенным для гальванической развязки по питанию датчиков угла поворота типа Л178/1 с целью защиты от выбросов напряжения бортовой сети, для гальванической развязки и разветвления сигналов, приходящих с датчиков Л178/1, для изделий КПД, КЛУБ, САУТ.

Предусмотрена возможность обмена информацией с другими локомотивными системами по интерфейсу CAN.

(Слайд 16)

Внедрение комплекса КПД-3ПВ позволяет повысить качество контроля работы локомотивных бригад по ведению поезда, на низких скоростях, частой смене направления движения.. Результаты измерения скорости, пройденного пути, давления в тормозной магистрали и тормозном цилиндре, текущего времени отображается блоком управления БУ-3ПВ и регистрируется в съёмном электронном модуле памяти МПМЭ-128 для последующей автоматизированной расшифровки.

В заключении хотелось бы добавить, что развитие регистрирующих приборов и устройств нашло широкое применение не только в авиационной промышленности, на транспорте и т.п., но и в науке (сейсмографы), медицине(экг) и многих других областях.