SYSTEMY MONITOROWANIA POJAZDÓW PRZEGL D ISTNIEJ CYCH ROZWI ZA I KIERUNKI ICH ROZWOJU

SYSTEMY MONITOROWANIA POJAZDÓW PRZEGL D ISTNIEJ CYCH ROZWI ZA I KIERUNKI ICH ROZWOJU STANISŁAW RADKOWSKI, KRZYSZTOF ROKICKI Streszczenie W niniejszym opracowaniu zebrano podstawowe informacje o rynku usług telemetrycznych w Polsce oraz o najpopularniejszych systemach monitorowania pojazdów. Bli ej przedstawiono trzy z nich AutoControl firmy AutoGuard, wykorzystuj cy sie GSM do przesyłania informacji do centrum zarz dzania oraz sygnał GPS do lokalizowania pojazdów, system rejestruj cy CarChip firmy DAVIS Instruments bazuj cy na danych dost pnych poprzez zł cze diagnostyczne w poje dzie oraz rejestrator SuperVisor GPS wykorzystuj cy sygnał GPS i typowy no nik danych. Przedstawiono równie systemy opracowane w ramach prac prowadzonych na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej. Przedstawiono tak e dalsze kierunki rozwoju systemów monitoruj cych pojazdy. Słowa kluczowe: systemy monitorowania pojazdów, diagnostyka pokładowa 1. Wprowadzenie W ostatnich latach odnotowano dynamiczny rozwój systemów wspomagaj cych zarz dzanie i monitorowanie flot pojazdów firmowych. Wzrost zainteresowania takimi systemami mo na przypisa z jednej strony szybkiemu rozwojowi nowych technologii, z drugiej rosn cym kosztom utrzymania pojazdów, a w szczególno ci wzrostowi cen paliw. W wielu firmach istnieje problem wykorzystywania przez pracowników samochodów słu bowych niezgodnie z przeznaczeniem. Dzi ki obni eniu cen, stosowanie systemów monitorowania pojazdów opłaca si ju nie tylko du ym, ale i rednim czy nawet małym firmom. Niektóre systemy dost pne na rynku oferuj tak e szereg dodatkowych funkcji zwi zanych np. z diagnostyk pokładow czy te umo liwiaj cych odnalezienie pojazdu po kradzie y [3]. Według bada przeprowadzonych przez firm AutoGuard S.A. rynek usług zwi zanych z telemetri w roku 2010 przekroczył 200 mln zł, a ilo pojazdów wyposa onych w urz dzenia do monitorowania i zarz dzania flot miała wzrosn do 171 tysi cy co oznacza wzrost o blisko 55% w przeci gu dwóch lat. Kryzys finansowy, który od roku 2009 szczególnie dotkn ł bran motoryzacyjn, paradoksalnie przyczynił si do dynamicznego rozwoju rynku telemetrii. Instalacja tego typu urz dze w pojazdach pozwala obni y koszty zwi zane m.in. z zu yciem paliwa czy zni kami w ubezpieczeniach [4]. Wi kszo produktów dost pnych na rynku posiada podstawowe funkcje pozwalaj ce na ledzenie pozycji pojazdu na mapie na ekranie komputera z dost pem do Internetu, ledzenie zu ycia paliwa i pr dko ci pojazdu. Cze pozwala na obserwacj temperatur w jednym lub kilku

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 247 miejscach pojazdu np. w chłodni. Niektóre systemy maj bardziej zaawansowane funkcje, pozwalaj ce na przykład na wykonywanie podstawowej diagnostyki pokładowej. Wi kszo systemów pozwala równie powiadomi wła ciciela o kradzie y pojazdu i zlokalizowa go za po rednictwem GPS i sieci GSM. Tylko nieliczne pozwalaj na odnajdywanie pojazdu za po rednictwem innych dróg radiowych, bardziej odpornych na zakłócenia. Warto zwróci uwag, e przegl du dokonano na bazie danych krajowych, które s reprezentatywne dla krajów europejskich. 2. System AutoControl firmy AutoGuard Nadzorowanie floty pojazdów odbywa si za pomoc autorskiej aplikacji AutoControl oraz urz dzenia monitoruj cego GPS/GSM, zamontowanego w poje dzie. Moduł wysyła z pojazdu regularny sygnał zawieraj cy dane okre laj ce jego poło enie oraz informacje na temat pr dko ci, zu ycia paliwa oraz innych parametrów jezdnych pojazdu. Dane z pojazdu s wysyłane za po rednictwem sieci GSM do Centrum Monitorowania, gdzie s dekodowane i nanoszone na map. Tak przetworzone informacje trafiaj do klienta, który mo e na bie co analizowa tras pojazdu oraz wybrane parametry eksploatacyjne takie jak: czas pracy kierowców, zu ycie paliwa, stan techniczny auta. Lokalizacja i transmisja danych mi dzy pojazdem i dyspozytorem odbywa si za po rednictwem niewielkich rozmiarów modułów nadajników ukrytych w poje dzie. Urz dzenia posiadaj awaryjne zasilanie, którego zadaniem jest podtrzymanie sprawno ci systemu, gdy napi cie w instalacji elektrycznej samochodu spadnie poni ej 10,5 V lub gdy zostanie odł czony akumulator. Wła ciciel pojazdu mo e by informowany równie o próbie włamania lub kradzie y pojazdu. Aplikacja AutoControl pozwala na ci gł analiz i optymalizacj wykorzystania taboru transportowego. Pozwala na tworzenie ró norodnych raportów o charakterystyce pracy poszczególnych pojazdów. Zasi g działania systemu AutoControl obejmuje cał Europ [5]. Firma AutoGuard S. A. przewiduje w najbli szych latach wprowadzenie nowej wersji systemu, umo liwiaj cej zdaln komunikacj z systemami diagnostyki pokładowej pojazdu OBD- II. Obecna wersja systemu nie ma takich funkcji.

248 Stanisław Radkowski, Krzysztof Rokicki Systemy monitorowania pojazdów przegl d istniej cych rozwi za i kierunki ich rozwoju Rysunek 1. Schemat działania systemu AutoControl firmy AutoGuard ródło: http://www.autoguard.pl. 3. Auto Gaz l sk DAVIS Instruments CarChip / DriveRight [6] Systemy firmy DAVIS Instruments dystrybuowane przez AUTO GAZ L SK Sp. z o.o. opieraj si na urz dzeniach CarChip Fleet Pro i DriveRight 600E. Ich funkcje i zastosowanie ró ni si mi dzy sob. Urz dzenie CarChip Fleet Pro instalowane jest w zł czu diagnostycznym OBDII tym samym jest urz dzeniem nieinwazyjnym. Wystarczy wło y urz dzenie do gniazda diagnostycznego by dane były automatycznie zapisywane. ródło: http://www.carchip.pl. Rysunek 2. Urz dzenie CarChip Fleet Pro

249 Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 Urz dzenie rejestruje dane dotycz ce przebiegów, podobnie jak konsola pokładowa DriveRight, ponadto umo liwia rejestracj dodatkowych danych, takich jak: parametry pracy silnika i jego podzespołów, oraz odczytywanie i kasowanie kodów bł dów pracy silnika. Umo liwia weryfikacj pracy samochodu w warunkach drogowych, rejestruje i zapami tuje 4 z 23 dowolnie wybranych parametrów pracy silnika w odst pach od 5 do 60 sekund. Mo e rejestrowa : RPM pr dko obrotow silnika, poło enie przepustnicy, obci enie silnika, stan układu paliwowego, korekt krótkoterminowa dawki paliwa, korekt długoterminow dawki paliwa, napi cie akumulatora, wyprzedzenie zapłonu, temperatur silnika, ilo powietrza zasysanego, temperatur powietrza zasysanego, ci nienie w kolektorze, napi cie sond lambda. Pokazuje, które elementy systemu kontroli emisji spalin w samochodzie mo na testowa poprzez zł cze OBDII. Monitoruje wypadanie zapłonów, korekty mieszanki i zachowanie si elementów układu paliwowego. Urz dzenie nie posiada modemu GSM do zdalnego przesyłania danych do centrali dane mog by dost pne dopiero po podł czeniu terminala do komputera przez zł cze USB lub sie WiFi. Jest to urz dzenie pełni ce funkcj czarnej skrzynki. Drugi z systemów firmy DAVIS Instruments oparty o urz dzenia DriveRight 600E posiada mo liwo zdalnej transmisji danych do centrali za po rednictwem sieci GSM. ródło: http://www.carchip.pl. Rysunek 3. Urz dzenie Driveright600e

250 Stanisław Radkowski, Krzysztof Rokicki Systemy monitorowania pojazdów przegl d istniej cych rozwi za i kierunki ich rozwoju W porównaniu do CarChip nie posiada jednak mo liwo ci rejestracji kodów bł dów i wyboru parametrów pracy silnika do odczytu. 4. SuperVisor GPS Firma Supervisor Sp. z o.o. z Gdyni oferuje urz dzenie SuperVisor GPS. Jest ono nowoczesnym rejestratorem, słu cym do monitorowania tras jazd pojazdów, oraz do kontrolowania efektywno ci wykorzystania taboru. Umo liwia rozliczanie czasu pracy pojazdów, zu ytego paliwa, ilo ci zatankowanego paliwa w baku. Rejestruje ilo, czas i miejsce, w którym zatankowano paliwo. Do zapisu tras, oraz do rozliczenia czasu jazdy pojazdów wykorzystano satelitarny system GPS. System ten pozwala na rejestrowanie tras pojazdów z dokładno ci do 15m. Rejestrator zapisuje ponadto wiele innych istotnych parametrów jazd samochodów, w tym zu ycie paliwa. Dane po przeniesieniu z rejestratora do komputera (przy pomocy karty pami ci) mog by poddawane szczegółowej analizie przy pomocy specjalistycznego oprogramowania (stanowi ono integraln cz oferowanych przez nas systemów); trasy jazd samochodów mog by analizowane przy pomocy mapy komputerowej [7]. System SuperVisor GPS monitoruje nast puj ce parametry podczas pracy pojazdu [8]: czas przebyta droga pr dko rednia i maksymalna czas przekroczenia pr dko ci granicznej obroty silnika (analiza graficzna) poziom paliwa w zbiorniku (pełne rozliczenie zu ycia paliwa i weryfikacja tankowa ) indywidualna identyfikacja kierowcy czas pracy pojazdu na "biegu jałowym" temperatura w chłodni praca dodatkowych urz dze zamontowanych w poje dzie (podno niki, betoniarki, urawie, pompy itp. rejestracja prób ingerencji w zainstalowany sprz t w poje dzie System zarz dzania flotami pojazdów SuperVisor GPS do zbierania danych wykorzystuje dwie metody pomiaru poziomu paliwa w zbiornikach. Pierwsza z nich, dedykowana do mniejszych pojazdów dokonuje pomiaru z wykorzystaniem fabrycznego pływaka. Sonda paliwowa jest natomiast urz dzeniem przeznaczonym do bardzo precyzyjnego pomiaru poziomu paliwa w zbiornikach o du ej pojemno ci. Wysoka dokładno pomiaru jest niezwykle przydatna w przypadku pojazdów ci arowych, autobusów oraz maszyn budowlanych, drogowych i rolniczych.

Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 251 ródło: http://www.supervisor.pl/. Rysunek 4. Urz dzenie SuperVisor GPS 5. Proponowane kierunki rozwoju W ostatnim czasie Zintegrowane rodowiskowe Laboratorium Systemów Mechatronicznych Pojazdów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej prowadzi prace nad telemetrycznymi systemami przejmowania danych z pojazdów. ródłem danych s znormalizowane systemy diagnostyki pokładowej OBD-II oraz komunikaty przesyłane za po rednictwem cyfrowych magistral pojazdowych CAN-bus. Pierwszy etap prac polegał na opracowaniu koncepcji interfejsu autonomicznego układu monitoruj cego parametry pojazdu. Zało ono, e parametry powinny by monitorowane podczas jazdy, bez konieczno ci monta u w samochodzie dodatkowych sensorów poprzez zł cze diagnostyczne w systemie OBD-II. System ten umo liwia komunikacj mi dzy pojazdem a interfejsem diagnostycznym w jednym z pi ciu znormalizowanych protokołów. System OBD II słu y mi dzy innymi do wymiany danych diagnostycznych mi dzy sterownikami takich podzespołów pojazdu jak silnik, skrzynia biegów, systemy bezpiecze stwa, a urz dzeniami zewn trznymi np. czytnikami diagnostycznymi. Dost pne dane obejmuj równie bie ce parametry pracy i chwilowe warto ci wielko ci mierzonych przez szereg czujników w poje dzie. Dane te mog by odbierane, a nast pnie przetwarzane i analizowane lub zapisywane np. w celu analizy off-line przez zewn trzne urz dzenie, jakim ma by projektowany Interfejs. Komunikacja ze sterownikami w poje dzie odbywa si z wykorzystaniem magistrali CAN. Jest to obecnie jedna z najcz ciej stosowanych sieci przesyłu danych mi dzy układami sterowania dzi ki temu na rynku dost pnych jest szereg tanich urz dze wspieraj cych komunikacj po CAN. Do wykonania prototypu systemu wykorzystano zestaw ewaluacyjny Keil MCB2300 oparty o mikrokontroler ARM7 z zabudowanym tekstowym wy wietlaczem LCD, zł czem sieci CAN, zł czem kart pami ci SD, dwoma portami szeregowymi, portami USB i sieci Ethernet oraz

252 Stanisław Radkowski, Krzysztof Rokicki Systemy monitorowania pojazdów przegl d istniej cych rozwi za i kierunki ich rozwoju przyciskami interfejsu u ytkownika. Mikrokontrolery ARM7 maj wystarczaj c moc obliczeniow do zastosowa w diagnostyce pokładowej [1]. ródło: Materiały własne. Rysunek 5. Prototyp systemu oparty o zestaw Keil MCB2300 Zaprojektowany układ mo e pełni szereg funkcji, których nie maj czytniki diagnostyczne ani komputery pokładowe w samochodach. Mo liwe jest udost pnienie kierowcy wielu danych o stanie układów czujników oraz elementów wykonawczych ju podczas jazdy. Na ich podstawie do wiadczona osoba mo e oceni stan techniczny pojazdu. Mo liwe jest tak e odczytanie kodów bł dów zapami tanych przez sterowniki w poje dzie, a tak e ich kasowanie. Interfejs mo e sam przetwarza, analizowa oraz interpretowa przechwytywane dane i na ich podstawie planowa strategi eksploatacji pojazdu. Przykładem mo e by sugerowanie kierowcy zmiany biegu w celu zmniejszenia zu ycia paliwa, czy odci enia silnika, pracuj cego na niekorzystnym fragmencie charakterystyki. Funkcja czarnej skrzynki umo liwia gromadzenie danych w celach badawczych do pó niejszej analizy. Dane mog by zapisywane s na karcie pami ci SD o dost pnej pojemno ci. Na tak zarejestrowanych danych mog by wykonywane skomplikowane algorytmy diagnostyczne. Mo liwe jest tak e porównywanie warto ci wielko ci mierzonych w poje dzie z wzorcowymi, jakie s rejestrowane w stanie zdatnym układu i na podstawie analizy wielko ci residualnych podejmowane s decyzje o konieczno ci kontroli lub naprawy poszczególnych elementów wcze niej, ni b dzie to sugerował system OBD. Port szeregowy został wykorzystany do komunikacji z odbiornikiem GPS, od którego pobierane s informacje o pozycji geograficznej pojazdu.

253 Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 Wydajno systemu, przy pobieraniu danych z OBD-II, pozwala na komfortow obserwacj kilku parametrów. Cz stotliwo od wie ania danych si ga 50 rekordów na sekund. Na obecnym etapie trwaj prace zwi zane z rozszerzeniem funkcjonalno ci o komunikacj z zewn trznym centrum zarz dzania poprzez sie GSM/UMTS. Zaimplementowane zostan tak e funkcje wykorzystuj ce informacje dost pne w sieci CAN pojazdu, bez po rednictwa systemu OBD-II. Równolegle prowadzono prace nad wykorzystaniem popularnych i tanich urz dze nawigacji samochodowych do diagnostyki pokładowej. Opracowano koncepcj i zbudowano prototyp urz dzenia opartego o układ OBD-II ELM327 BT oraz nawigacj GPS Navroad Hugo. Komunikacja pomi dzy urz dzeniami odbywa si za pomoc wbudowanych odbiorników sieci bezprzewodowej bluetooth. Układy ELM327 pełnia funkcj translatora mi dzy pojazdem a urz dzeniami diagnostycznymi mog pobiera dane z OBD-II w ka dym z pi ciu istniej cych protokołów wymiany danych, a nie tylko CAN jak w przypadku układu Keil MCB2300. Dane przesyłaj dalej wykorzystuj c przewodowy lub bluetoothowy port szeregowy. Wi kszo nawigacji samochodowych oraz przeno nych urz dze PDA działa pod kontrol systemów operacyjnych Windows CE/Mobile lub Android, które s stosunkowo proste w programowaniu i pozwalaj na uruchomienie w tle aplikacji diagnostycznej [2]. Rysunek 6. System diagnostyczny oparty o urz dzenia ELM327 i nawigacj samochodow Navroad Hugo ródło: Materiały producentów. Próby przeprowadzone na urz dzeniu Navroad pokazały, e w prosty sposób mo na stworzy aplikacj z interfejsem przyjaznym dla u ytkownika i mo liwo ciami analizy i zapisu danych pozyskanych z pojazdu. Wad systemu okazała si niewielka przepustowo układu ELM327, nie przekraczaj ca 20 rekordów na sekund.

254 Stanisław Radkowski, Krzysztof Rokicki Systemy monitorowania pojazdów przegl d istniej cych rozwi za i kierunki ich rozwoju 6. Podsumowanie Rozwój systemów do monitorowania pojazdów b dzie szedł w parze z pracami nad inteligentnymi systemami transportowymi. By mo e w dalszej przyszło ci takie systemy zostan zintegrowane. Wcze niej jednak systemy monitoruj ce powinny zosta wyposa one w funkcje zwi zane z diagnostyk zarówno stanu pojazdu, jak i zachowania kierowcy. Przeprowadzanie zdalnej diagnostyki przy wykorzystaniu zarówno systemów OBD-II, jak i firmowych systemów diagnostycznych implementowanych przez producentów samochodów oraz ł czy bezprzewodowych np. GSM, jakie s wykorzystywane w systemach monitorowania pojazdów, znacznie ułatwi wykrywanie i usuwanie uszkodze podzespołów pojazdów. Pozwoli równie na przyj cie odpowiedniej strategii eksploatacji. Informacje przesyłane z pojazdu do centrum zarz dzania flot powinny mie ró ne priorytety, powinny by w wysyłane z ró nymi interwałami czasowymi w zale no ci od potrzeby. Kilku najwi kszych producentów samochodów wprowadza do swoich pojazdów systemy wykrywaj ce stopie zm czenia kierowcy, jak i jego koncentracj. Dane rejestrowane przez takie systemy równie powinny by dost pne dla centrum zarz dzania flot, zwłaszcza w przypadku wykrycia zm czenia czy dekoncentracji kierowcy zagra aj cej bezpiecze stwu jazdy. Istotnym problemem przy projektowaniu nowych systemów b dzie kwestia zabezpieczenia komunikacji mi dzy pojazdem a centrum zarz dzania. Je eli systemy te b d miały mo liwo ingerowania w działanie urz dze w poje dzie, ka de włamanie do systemu b dzie mogło zako czy si trudnymi do przewidzenia scenariuszami od wykradania informacji, a po przej cie kontroli nad jad cym pojazdem. Praca naukowa finansowana ze rodków na nauk w latach 2008 2011 jako projekt badawczy.

255 Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 47, 2011 Bibliografia 1. M czak J., Rokicki K., Concept of the mobile system based on ARM microcontrollers for machine monitoring, IX International Technical Systems Degradation Conference, Liptovský Mikuláš, April 7 10.2010r., 2010. 2. Rokicki K., proactive maintenance strategy for transportation system implementation of a prototype, X International Technical Systems Degradation Conference, Liptovský Mikuláš, April 27 30.2011r., 2011. 3. http://www.flota.com.pl/cms/index.php/33216/systemy_monitorowania_pojazdow_przeglad_ rynku.html. 4. http://www.autoguard.pl/centrum_prasowe/informacje_prasowe/4/15. 5. http://www.autoguard.pl/uslugi_i_produkty/podstawowe_uslugi/zarzadzanie_flota_pojazdow. 6. http://www.carchip.pl/katalog_davis.pdf. 7. http://www.toreuse.pl/read,id_6831.html. 8. http://www.supervisor.pl/. VEHICLES MONITORING SYSTEMS STATE OF ART AND DIRECTIONS OF DEVELOPMENT Summary The paper collect basic information about the services market in Poland and the telemetry of the most popular vehicle monitoring systems. Closer, three of them AutoControl AutoGuard, using the GSM network to send information to the management center and a GPS signal to locate the vehicle's registration system CarChip DAVIS Instruments based on data available through the diagnostic connector in the vehicle and a GPS recorder SuperVisor using the GPS signal and a typical medium. Also presents the systems developed in the work of the Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering, Warsaw University of Technology. It also provides future directions vehicle monitoring systems. Keywords: fleet monitoring systems, on-board diagnostic systems Stanisław Radkowski Krzysztof Rokicki Instytut Pojazdów Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Politechnika Warszawska e-mail: ras@simr.pw.edu.pl k.rokicki@mechatronika.net.pl