Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 апреля 2016 года; проверки требуют 26 правок.
Как мы на яхте бортовой компьютер заменили
Расскажу об одном интересном кейсе, как мы меняли и модернизировали бортовые системы на частной яхте, заменили полностью бортовой компьютер, освежили интерфейс пользователя и добавили новые функции.
В мае 2018г. к нам обратился клиент с проблемой: в порту стоит яхта, вышла из строя половины автоматики, в рейс выходит, но многими системами приходится управлять в ручном режиме. Для нас такая задача была, мягко говоря, не стандартная. Мы сделали много различных систем управления и мониторинга, новые и восстанавливали старые, но в рамках зданий и производств, а тут корабль.
Спойлер: принципиальной разницы между бортовыми системами корабля и инженерными системами здания нету.
Задача показалась интересной. Контроллеры, на чем была сделана автоматика были нам более-менее знакомы, по крайней мере, было понимание как с ними работать и был необходимый софт. Порт находился недалеко от офиса, на следующий день мы съездили на яхту и провели обследование того, что вышло из строя
Примерно вот так она выглядит. Фото из интернета.
Яхта Итальянская, 2007 года постройки, оснащена многими инженерными системами жизнеобеспечения и комфорта пассажиров. Есть большая щитовая на нижней палубе с основными элементами управления и небольшой шкаф управления под рубкой. Там и там стоят контроллеры, отвечающие за автоматическое управление, которые связаны с бортовым компьютером. С точки зрения программиста, мы имеем 2 контроллера Wago с набором модулей расширения, которые собирают и обрабатывают данные со всех систем и передают их на верхний уровень — скаду, которая установлена на встроенном ПК под управлением сильно урезанной Windows XP. Само собой, нет никаких исходников на программное обеспечение, даже не понятно вообще, что это за скада, скорее всего что-то самописное Итальянцами. Программы на контроллер тоже нет. Были некоторые электрические схемы на сами шкафы и обвязку, на Итальянском языке, местами они помогли. Вся проблема оказалась в том, что контроллер в основном шкафу приказал долго жить.
Слева сам контроллер, CPU, там вся логика и алгоритм. И к нему около 30 модулей расширения.
В целом, что делать было понятно. План «капкан»: оживляем контроллер, вытаскиваем программу, заливаем в новый, ставим на место и все работает- не прошел, контроллер не ожил, да и вытащить программу не получилось бы, так как вышел из строя внутренний flash накопитель. Пошли по длинному пути, заменили контроллер, после этого переводя схемы с Итальянского, попутно прозванивая все контакты, выявляли какие входы за что именно отвечают. Это очень муторная работа и отнимает много времени, тем более в очень тесном помещении.
Самая сложная часть была «подружить» новую программу с существующей скадой. Скада полностью закрыта, нет даже ОРС сервера, она обменивается с контроллером по протоколу Modbus TCP/IP, и как именно она это делает не понятно. Мы использовали программу Wireshark, чтобы «подслушать» какие запросы и на какие адреса отправляет компьютер на контроллер, после чего симулировали ответы контроллера, чтобы узнать, как на них будет реагировать интерфейс скады. Это очень тонкая, деликатная и длительная работа, подбирать переменные, чтобы потом под них уже написать программу. Вся внешняя адресация алгоритма должна полностью совпадать со старой программой, чтобы бортовой компьютер работал точно так же, как и раньше.
В итоге с задачей мы справились, получилось все восстановить, ушло на это около двух месяцев. Мы здорово выручили ребят и упростили им плавание. По стоимости работ заработали неплохо, но не наглели. Как потом нам рассказали, производитель яхты за такой ремонт запросил стоимость примерно в 20-30 раз выше нашей, это с учетом выезда и проживания их программиста.
Так как результатом все остались довольны, я предложил клиенту в следующем году модернизацию: полностью заменить бортовой компьютер и добавить туда новые системы. Нам получилось донести идею, что в долгосрочной перспективе она экономически обоснована и выгодна, что после модернизации у них будет все программное обеспечение на руках и они будут полностью независимы от производителя и не попадут больше в такую ситуацию. Имея у себя исходники, при выходе из строя элемента автоматизации, клиент его меняет и загружает заново программу, при этом теряют пару дней и около 15 т.р на выезд программиста и загрузку программы. А если организовать ЗИП основного оборудования на борту, то такие проблемы можно вообще исключить.
К уже существующим системам яхты:
- огни и подсветка,
- вентиляция и кондиционирование,
- водоснабжение и водоотведение,
- насосы, танки с топливом и технологическими жидкостями,
- генераторы, питание, батареи,
- освещение в каютах,
- горн,
- дворники,
- люки.
Поставим новую сенсорную панель вместо старого компьютера, обновим интерфейс, добавим Русский язык и обновим программу на существующих контроллерах, чтобы у нас имелись все исходники. Мы составили КП на эти работы, договорились и в 2019 году приступили к модернизации.
Вместо компьютера мы поставили сенсорную панель Weintek MT8121XE, 12 дюймов и разрешение 1024х768. Экран резистивный, но для наших целей он подходит. Хорошая яркость и углы обзора.
Вот так выглядел интерфейс бортового компьютера. Честно скажу, мне он очень нравится, все очень конкретно и понятно, ничего лишнего, вся информация прекрасно читается. Да, немного уже устарел, но это 2007 год. Обратите внимание, интерфейс сделан в темных тонах. Мы уже очень давно в инженерных системах используем темную тему. Причина не в том, что это модно и современно, а в том, что интерфейсами пользуются в темное время суток или в слабоосвещенных помещениях. Хотя с этого года стали делать и светлые интерфейсы тоже, я напишу об этом отдельную статью и расскажу, что об этом думаю.
Итак, мы сразу заказали панель себе в офис, чтобы было время протестировать ее еще до того, как яхта приплывет с зимовки. Интерфейс разрабатывали очень долго, так как привычные наработки для наших систем диспетчеризации не подходили сюда вообще никак. Подобрали заново размеры тумблеров, они должны быть большими, чтобы не промахнуться пальцем, но не сильно большими, чтобы не занимать много места. Сделали внизу навигацию по окнам, а строчку аварийных сообщений вверху, иначе, когда пользователь пальцем листает окна, рукой закрывает весь экран с информацией. Хотя при этом по умолчанию в большинстве скада-системах навигация расположена вверху экрана.
Много времени отнимает компоновка информации по экранам. Экран не должен быть перегружен информацией, текст должен хорошо читаться, не должно быть больших пробелов и пустых мест.
Среда разработки для панели очень гибкая и функциональная, но тем не менее, всю подложку отрисовывали в фотошопе, в среде разработки оставили только переменные и кнопки, это позволило существенно повысить скорость загрузки экрана.
Дополнительно мы сделали светлую тему, так как днем, при свете солнца информация с темного экрана считывалась недостаточно хорошо.
После, все это еще и продублировали на английский язык
Так как алгоритмы для контроллера мы писали заново, уже под новую панель, то сразу сделали нормальную настраиваемую сигнализацию аварийных и предаварийных событий со звуковым оповещением. Капитан может сам назначить приоритет событиям или выключить оповещение совсем.
Дополнительно поменяли цифровые анализаторы тока на генераторах, аккумуляторах и береговом питании, теперь больше параметров мы можем передавать на панель. Сама панель все эти данные может архивировать и выгружать отчеты на флешку.
Еще мы сделали специальную кнопку, которая блокирует любые нажатия экрана, чтобы можно было протирать его и не бояться случайно что-то нажать.
На все работы по модернизации у нас ушло около 3 месяцев, нужно было тщательно проверить все возможные сценарии событий, чтобы не доставить клиенту проблем во время рейса.
В нашем портфолио это один из самых необычных и интересных кейсов, есть, о чем рассказать. Если у вас есть своя яхта и вы хотите модернизировать бортовые системы на ней, обращайтесь, с удовольствием поработаем!
История создания бортового компьютера в России начинается с появления в отечественном автопроме инжекторных автомобилей. Диагностические устройства для этих автомобилей разрабатывала (единственная в Союзе) научно-исследовательская лаборатория № 15 при Тольяттинском государственном университете (заказчиками НИЛ-15 были ЗИЛ, МВД и Министерство обороны).Самый первый бортовой компьютер под названием ПКСУ (позже модифицированный и переименованный в Штат Х1) был разработан в этой лаборатории в 1987 году для микропроцессорной Лады-2108.
Нашла инвесторов, доработала конструкцию и довела до серийного выпуска данное изделие — компания «Штат».
«AutoPC» является моделью карпьютера, совместно разработанной Clarion и Microsoft.
AutoPC был создан Microsoft Automotive Business Unit (эта группа пошла на разработку нескольких продуктов для производителей автомобилей, в том числе Ford Sync, выпущенный в 2007 году).
Первый (и единственный) продукт был продан Clarion в качестве дополнительной услуги. Этот продукт использовал 60 МГц Hitachi с SH3 процессор, работал на Windows CE. Устройство было оснащено 256×64 8-цветным LCD экраном, способным отображать информацию из программы навигации, также имело распознавание речи и возможность говорить. Оно также включало контакты и календарные приложения. Стандартная версия AutoPC (иногда называется Auto PC) также включала простые приложение, которые использовали дополненый GPS модуль для получения пользователем направления к месту назначения. Clarion продолжил эту работу с более сложными навигационными приложениями с отображением карты от поворота к повороту. Он имел рекомендованную розничную цену в $1799.
Clarion позже создала автомобильную операционную систему Joyride с использованием следующей версии поколения Windows CE. Она включала воспроизведения MP3 с помощью CD-R и CompactFlash карт. Она также включала улучшенную систему навигации, в том числе GPS-приемник и гироскоп для инерциальной навигации.
В автомобильном компьютере чаще всего управление организовано через сенсорный жидкокристаллический монитор (размеры от 7″ до 15″ по диагонали). Мониторы могут быть моторизированные и ручные, встраиваемые в консоль, имеют монтажные размеры 1\2DIN,1DIN или 2DIN, встраиваемые в крышу, отдельно стоящие (съёмные). Для разных марок автомашин есть мониторы, встраиваемые в приборную панель и полости.
Кроме ставших уже стандартными автомобильных функций — (телевизор, GPS, DVD) — автомобильный компьютер позволяет использовать в дороге интернет, что позволяет отслеживать пробки на дорогах, слушать интернет-радио, просматривать электронную почту, участвовать в видеоконференции, искать необходимую информацию вдали от дома или офиса, а также имеет множество других полезных функций. При подключении к ЭБУ с помощью кабеля OBD II, компьютер диагностирует электронику автомобиля, а при подключении видеокамер производит видеозапись дорожной ситуации. Автомобильный компьютер позволяет управлять режимами GPS — оперативно менять карты, использовать как векторные, так и растровые карты. Автомобильный компьютер может выполнять функцию антирадара (или подключиться к имеющемуся).
Для любителей быстрой езды на автомагистралях и частых поездок по многокилометровым пробкам автомобильный компьютер может иметь функцию управления инжектором. Можно в режиме реального времени делать мощнее или, наоборот, уменьшать мощность автомобиля для понижения расхода топлива и реализации более плавного начала движения (для пробок) у мощных двигателей. Для этого понадобится кабель (OBD II, ELM327, VAG-com и другие), для подключения процессора инжектора к карпьютеру, и соответствующее программное обеспечение.
Бортовые компьютеры российского производства «специализируются» в основном на получении информации с контроллера автомобиля, а также режимах оповещения об аварийных сбоях и калькуляции маршрутных и иных параметров.
В отличие от персонального компьютера, «бортовой маршрутник» имеет узкую ориентированность, направленную в первую очередь на диагностику и корректировку систем функционирования автомобиля.
Умение БК можно разделить на категории:
- Диагностика
- Это — диагностический тестер системы впрыска автомобиля (коды ошибок с расшифровкой).
- Определение мгновенных параметров
- Это — диагностический тестер параметров работы двигателя (температура охлаждающей жидкости, напряжение бортовой сети, частота вращения вала, положение дроссельной заслонки, массовый расход воздуха, угол опережения зажигания, положение регулятора холостого хода)
- Расчет маршрутных параметров
- Это — маршрутный компьютер (остаток топлива в баке, прогноз пробега на остатке топлива, общий расход топлива, расход топлива за поездку, пройденное расстояние за поездку, средний расход топлива, цифровой спидометр, средняя скорость, движения за поездку, черный ящик скорости, время поездки, стоимость поездки).
- Аварийный сигнализатор
- Это — визуальное и звуковое оповещение водителя о нештатных ситуациях (опасный перегрев двигателя, недопустимое напряжение в борт сети, превышение порога скорости).
- Дополнительные функции
- Это — программирование сроков техобслуживания, ОСАГО, органайзер, функция такси, прогрев/прожиг свечей, управление порогом включения вентилятора охлаждения, дополнительные корректировки параметров, автоматический октан-корректор и т. д. и т. п. Также — функции голосовой поддержки.
- ЖКИ 8-разрядный (RGB-выбор спектра цвета пользователем), возможность отображения одновременно 4-х параметров;
- ЖКИ МАГНУМ 16-разрядный (синий фон/светлый текст, зеленый фон/черный текст или RGB-выбор спектра цвета пользователем, световой фильтр – улучшение контраста при попадании прямого солнечного света), возможность отображения одновременно 6-и параметров;
- ЖКИ графический (синий фон/светлый текст, зеленый фон/черный текст), возможность отображения одновременно 4-х параметров и графического изображения;
- ЖКИ 24-разрядный (синий фон/светлый текст, зеленый фон/черный текст или RGB-выбор спектра цвета пользователем), возможность отображения одновременно 8-и параметров;
- PLED/OLED 8-разрядный (черный фон/зеленые буквы, особоконтрастный/незамерзающий-до минус 40 градусов), возможность отображения одновременно 6-и параметров;
- PLED / OLED 16-разрядный (черный фон/зеленые буквы, особоконтрастный/незамерзающий (до -40 градусов), возможность отображения одновременно 6-и параметров;
- PLED / OLED графический (черный фон/бирюзовые буквы, черный фон/желтые буквы, особоконтрастный/незамерзающий (до -40 градусов), возможность отображения одновременно 11-и параметров и графического изображения;
- Сегментный цифровой индикатор (зеленые/красные цифры), 3/4/6-разрядный.
- Вячеслав Пшеничников. Век новейших технологий ворвался в наши жизни. // Ladaonline.ru : информационно-аналитический портал АвтоВАЗ. — 2006. — .
- Антон Титов. Цифровой автомобиль // Major : журнал. — 2008. — .
- Марк Бельский. Онбордеры и мы // Паровоз : журнал. — 2008. — .
- А. Коротков. Умный автомобиль, или ПК под капотом // Upgrade : журнал. — 2007. — .
- Денис Чиликин. Карпьютеры // За рулем : журнал. — 2006. — .
- Артем Богданов. Проект века // Автозвук : журнал. — 2006. — .
- Константин Курбатов. Бортовой самодержец // Терралаб (Компьютерра) : журнал. — 2006. — .
- Автомобильный компьютер NAVISURFER II UBU-3G. Дата обращения: 1 марта 2011. Архивировано 4 марта 2011 года.
- Леонид Попов. Седан Aston Martin Lagonda достанется заслуженным клиентам. История. drive.ru (6 октября 2014). Дата обращения: 29 апреля 2021. Архивировано 29 апреля 2021 года.
- «Microsoft Wants Information To Travel the Real Highway» // New York Times (англ.)
