Об упрощении практики считывания информации с регистраторов параметров грузоподъемных кранов

В.А. Коровин, докт. техн. наук, генеральный директор НПП «Резонанс», М.И. Чернышов, начальник отдела по надзору за ПС и строительством Ростехнадзора по Челябинской области

В последние годы в России наблюдается расширение номенклатуры и повышение технического уровня выпускаемых грузоподъемных кранов. Все более актуальными становятся и вопросы повышения безопасности эксплуатации ранее изготовленных кранов, в том числе выработавших свой нормативный ресурс. Это приводит к необходимости совершенствования существующих и создания новых микропроцессорных приборов и систем их защиты, контроля и управления. К ним относятся регистраторы параметров, применение которых является обязательным на мостовых кранах грузоподъемностью более 10т и группы классификации (режима) не менее А6 по ИСО 4301/1, на башенных кранах грузоподъемностью более 5т, на портальных, железнодорожных и стреловых кранах [1].

Опыт эксплуатации свидетельствует о том, что около половины аварий и несчастных случаев происходит из-за низкой трудовой и производственной дисциплины, нарушений крановщиками требований промышленной безопасности и технологических режимов эксплуатации кранов [2]. Распространенность совершаемых крановщиками нарушений во многом обусловлена отсутствием контроля соблюдения ими требований инструкций со стороны руководителей и специалистов, назначенных ответственными за безопасное производство работ и содержание кранов в исправном состоянии. Поэтому применение регистраторов, позволяющих выявлять эти нарушения, включая самовольные отключения ограничителя грузоподъемности и случаи превышения грузоподъемности кранов, а также позволяющих получать объективную информацию о наработке и режимах работы кранов, с последующим анализом этой информации и реализацией на практике соответствующих профилактических мероприятий, реально снижает аварийность грузоподъемных кранов.

В настоящее время наиболее распространенным является регистратор параметров, встроенный в многофункциональный прибор безопасности типа ОНК-140, выпускаемый ОАО «АПЗ» (г. Арзамас). Кроме него, выпускается также большое число как автономных регистраторов — РП-ГМ-1 и РП-БК-1 (ООО «Яуза-10», г. Мытищи), РП-СК-1 и РП-СК-2 (ООО «Приборы безопасности», г. Мытищи), РПБК-01 (НПФ «Радар-Эско», г. Москва), так и регистраторов, входящих в состав многофункциональных приборов безопасности — ОГМ240 и АЗК110 (НПП «Резонанс», г. Челябинск), ПРИЗ-1 (ООО «БИЦ-Техносенсор», г. Санкт-Петербург), ПЗК-10 (НПП «Элекран», г. Одесса, Украина), ПС-80 (ООО «Сила +», г. Москва), МОСТ-1 (ЗАО ИТЦ «Крос», г. Ивантеевка), ОГМК1-1 (ОАО «Новосибирский завод им. Коминтерна»), ПБТ-1 (ООО «Яуза-10», г. Мытищи), АС-АОГ-01  (НПК «АС», г. Ростов на Дону) и др.

Выпуск большого количества разнообразных регистраторов можно только приветствовать, поскольку потребители имеют возможность выбора регистратора, наиболее подходящего для конкретных условий применения, а конкуренция является мощным стимулом для их совершенствования.

Однако такое разнообразие имеет и негативную сторону. Она обусловлена тем, что для переноса информации из регистратора, установленного на грузоподъемном кране, в стационарную ЭВМ для обработки и анализа этих данных, каждый производитель предлагает свой прибор считывания оригинальной конструкции, а также свое оригинальное программное обеспечение. Например, прибор считывания СТИ-1 регистратора, встроенного в ОНК-140, может работать только с ОНК-140. Применение СТИ-1 для работы с другими регистраторами параметров, например встроенными в комплексные приборы безопасности типа ПРИЗ-1, ПЗК-10 и т.п., невозможно. Равным образом, программа вторичной обработки и анализа на ЭВМ информации, считанной с регистратора параметров прибора ПРИЗ-1, не может использоваться для работы с приборами считывания ОНК-140, ПЗК-10, МОСТ-1 и т.д.

В итоге, по мере распространения регистраторов, приборы считывания, именуемые различными производителями как «Устройство считывания информации», «Копировщик регистратора параметров», «Считыватель телеметрической информации» и т.п., распространяются во все возрастающей номенклатуре. Их многообразие стало печальной реальностью, причиняющей в эксплуатации массу неудобств, вызванных необходимостью приобретения и ремонта приборов считывания, причем зачастую без необходимой ремонтной документации. Другой проблемой, порожденной этим многообразием, является сложность обучения специалистов работе со всей гаммой приборов считывания. В настоящее время даже в г. Москве можно пройти обучение считыванию и анализу информации только 4-х типов регистраторов — ОНК-140, РП-ГМ, РП-БК и ПРИЗ-1. Обучение работе с регистраторами других типов учебные центры, как правило, не проводят. 

Из-за этих проблем, сервисные центры по приборам безопасности, имеющие на своем обслуживании большое количество кранов различных типов, как правило, не имеют возможности считывания информации со всей гаммы регистраторов параметров, установленных на этих кранах. РД 10-399-01 [3] предусматривает возможность считывания информации с регистраторов специалистами предприятий — владельцев кранов. Но владельцы кранов имеют в штате своих организаций, как правило, лишь автоэлектриков, но не квалифицированных электронщиков-программистов, способных разобраться с многочисленными приборами считывания и с различными программами работы с ними. Проблематично для них также приобретение и поддержание в рабочем состоянии широкой номенклатуры приборов считывания. Поэтому возможность считывания информации с регистраторов владельцами кранов на практике не реализуется.

Очевидно, что по мере дальнейшего процесса «размножения» разнообразных приборов считывания и программного обеспечения к ним, будет неизбежно происходить дальнейшее усложнение эксплуатационного сопровождения регистраторов и снижение эффективности их применения. Если накопленную информацию некому считывать или если нет подходящего прибора считывания или программы работы с ним, то установленный на кран регистратор становится бесполезным устройством.

Можно выделить две основные причины, которые привели к создавшемуся положению:

• существующих РД [1, 3, 4, 5] вопросы унификации приборов считывания не рассматриваются и требований к простоте и удобству считывания информации с регистраторов не предъявляется;
• производители регистраторов параметров, как правило, заинтересованы не в упрощении их применения, а в освоении производства новых приборов считывания и в получении дополнительного дохода от их продаж.

В отношении РД отметим, что по приборам безопасности мы не имеем нормативных документов ни по приборам безопасности в целом, ни по координатной защите, ни по защите от ЛЭП, ни типовых программ и методик испытаний. Не существует также и организации, которая имела бы опыт работы и необходимые возможности для сбора и анализа информации по современным зарубежным и отечественным техническим решениям в области микроэлектроники, информатики, автоматизации и приборостроения, имела бы возможность приобретать и анализировать лучшие зарубежные образцы приборов безопасности грузоподъемных кранов. А без этого разработка какого-либо стандарта или РД по современным приборам безопасности, к которым относятся и регистраторы параметров, практически невозможна. Поэтому вполне естественно, что достаточно сложное РД по унификации приборов считывания микропроцессорных регистраторов параметров не разработано и в ближайшее время не следует ожидать его появления.

Кроме того, даже если какой-либо стандарт или РД и будет разработан, в настоящее время он вряд ли будет применяться на практике. Дело в том, что, во-первых, соблюдение всех требований существующих РД к приборам безопасности у нас всегда было и необязательно и невозможно. Например, через 4 года после выхода в свет РД 10-399-01, прибор безопасности ОНК-140 пусть с разрешения Ростехнадзора, но все же продолжает серийно выпускаться без часов реального времени, хотя их установка на плату контроллера ОНК-140 не представляет технических сложностей, а наличие таких часов согласно п.3.5 этого РД является обязательным. Технически невозможно обеспечить, например, требование п.2.2 РД 10-399-01 о записи в память регистратора параметров «координат груза относительно крана», невозможно обеспечить эту запись не периодически, а «постоянно в течение всего времени работы крана», что требует п.3.6 этого РД, и т.д. 

И, во-вторых, после вступления в силу с 1 июня 2003 г. федерального закона № 184-Ф3 «О промышленном регулировании», любой вновь разработанный стандарт или РД может иметь только рекомендательный характер. Это дает возможность разработчикам и изготовителям приборов безопасности игнорировать любые требования к их продукции, если это не соответствует их интересам. В данном случае речь, конечно, не идет об обязательных требованиях к продукции, касающихся защиты жизни или здоровья граждан, защиты имущества, охраны окружающей среды и предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей.

Из этого следует, что никакой стандарт или РД не может стать основной движущей силой при решении проблем упрощения практики считывания информации с регистраторов параметров. Решающую роль может играть только заинтересованность в таком упрощении их разработчиков и производителей.

Рассмотрим, что именно можно сделать для упрощения считывания информации о работе кранов. 

Достаточно эффективным шагом в этом направлении может быть унификация формата данных регистратора параметров, передаваемых из прибора считывания в ЭВМ для вторичной обработки. Она предполагает вполне определенную разрядность и размерность каждого аналогового параметра работы грузоподъемного крана, а также определенную последовательность расположения информации о каждом параметре в информационных кадрах. Очевидно, что такая унификация должна учитывать как существующую в настоящее время номенклатуру регистрируемых параметров для различных типов грузоподъемных кранов, так и перспективы совершенствования их систем контроля, защиты и управления. Для хранения такого единого формата данных целесообразно использовать широко распространенную стандартную файловую систему, например FAT16.

В случае такой унификации, программы обработки данных регистратора параметров на ЭВМ, разработанные различными производителями, будут работоспособны с любым прибором считывания любого регистратора. Это автоматически приведет к тому, что в эксплуатации постепенно получит распространение одна из лучших таких программ, которая станет унифицированной. Очевидно, что это позволит существенно упростить эксплуатацию регистраторов.
Вторым перспективным направлением упрощения эксплуатации регистраторов является применение универсального прибора считывания, пригодного для работы с регистратором параметров любого типа и любого производителя. Причем очевидно, что такой прибор считывания должен представлять собой стандартное и широко распространенное электронное устройство.

Первый шаг в этом направлении был сделан ООО «БИЦ-Техносенсор». В приборе безопасности ПРИЗ-1 в качестве прибора считывания применено хоть и несовместимое с приборами считывания других регистраторов, но, по крайней мере, стандартное устройство — прибор Айбаттон (iButton) компании Dallas (США), представляющий собой микросхему энергонезависимой статической памятью (SRAM) в дисковом металлическом корпусе с литиевой батарейкой. В этом случае потребитель имеет возможность приобрести подобный прибор считывания по цене порядка $10 не только у производителя прибора ПРИЗ-1, но и у многих поставщиков импортных электронных компонентов.

Но, к сожалению, приборы iButton не являются широко распространенными. Ещё более существенно то, что максимальный объем памяти у iButton в настоящее время не превышает 8 кбайт (у DS1996L-F5) и увеличения этого объема у подобных приборов не наблюдается. Такого объема памяти недостаточно уже в настоящее время. А в перспективе следует ожидать увеличения количества регистрируемых параметров, применения видеорегистраторов, идентификации личности крановщика и т.д. Поэтому объем памяти регистраторов неизбежно будет возрастать. Соответственно, хотя применение приборов iButton в качестве прибора считывания и является красивым техническим решением, они не могут использоваться в качестве перспективного универсального прибора считывания.
Тем не менее, отдадим должное специалистам ООО «БИЦ-Техносенсор» — они впервые, причем не теоретически, а на практической конструкции показали перспективный путь реализации приборов считывания и упрощения эксплуатации регистраторов. 

Интересный подход к считыванию регистратора параметров реализован в приборе безопасности ПС-80 для мостового крана. В качестве прибора считывания ООО «Сила +» предлагает использовать стандартное устройство — карманный персональный компьютер (КПК) Palm с соответствующей программой PalmКран. Теоретически КПК Palm можно использовать для считывания информации с любых регистраторов параметров. Но этому препятствует программная и аппаратная несовместимость сигналов на разъемах регистраторов с портами КПК Palm и упомянутое отсутствие единого формата данных о параметрах работы крана. 

В целом, в применении КПК Palm для считывания накопленной в регистраторе информации не просматривается существенных преимуществ по сравнению с прямым подключением к регистратору ноутбука. Они имеют достаточно высокую стоимость (цена простейших КПК Palm составляет порядка $300) и мало распространены — на практике их пришлось бы специально покупать именно для работы с регистраторами. Поэтому развитие идей ООО «Сила +» в направлении создания на основе КПК Palm универсального прибора считывания вряд ли окажется продуктивным, хотя было бы неправильным и полностью игнорировать это направление. В любом случае, применение КПК Palm, в силу большей универсальности и независимости от изготовителя регистратора, является большим шагом вперед по сравнению с применением любого специально изготовленного прибора считывания.

Чтобы понять, что из себя может представлять универсальный прибор считывания, обратим внимание на существующие современные технические средства аналогичного назначения.

Известно, что в качестве накопителей информации для её переноса в компьютер широко применяются магнитные (дискеты, в том числе ZIP-диски и т.п.), оптические (например, компакт-диски CD-ROM, DVD-ROM и т.д.) и твердотельные портативные накопители (жесткие диски типа IBM Drive, накопители на энергонезависимой Flash-памяти и т.д.).

Твердотельные накопители на энергонезависимой Flash-памяти — USB Flash-drive и Flash-карты (Secure Digital Card (SD), Smart Media-ID (SM), Content Protection Secure MMC (CP-SMMC), Memory Stick Magic Gate (MS MG), Secure Compact Flash и т.п.) отличаются высокой надежностью (ввиду отсутствия движущихся частей), устойчивостью к механическим ударам и воздействию магнитных полей и не требуют дополнительного источника питания. По этим причинам они уверенно начинают занимать лидирующие позиции среди накопителей информации. Поэтому первоочередными претендентами на использование в качестве универсального прибора считывания можно считать USB Flash drive и Flash-карты.

Накопитель USB Flash drive — это миниатюрное устройство, по своему размеру и виду напоминающее зажигалку. Он отличается высокой механической прочностью, защищенностью от электромагнитных излучений и от воздействия пыли и грязи, работоспособен в широком диапазоне температур. С этой точки зрения он очень удобен для применения в качестве универсального устройства считывания. 

Однако USB Flash drive не имеет аппаратной защиты информации от несанкционированного случайного или преднамеренного изменения, что приведет к снижению достоверности считывания информации с регистратора. Кроме того, реализация ведущего устройства USB интерфейса, в качестве которого, очевидно, будет выступать установленный на грузоподъемном кране регистратор, достаточно сложна и приведет к заметному увеличению стоимости регистратора. Поэтому предложение оснащать регистраторы параметров интерфейсом USB и применять USB Flash drive в качестве универсального прибора считывания, хотя и оправдано технически, но в настоящее время вряд ли будет поддержано разработчиками регистраторов.

Более простой для реализации является идея применения в качестве прибора считывания стандартной Flash-карты. Обмен данными микроконтроллера регистратора параметров с Flash-картой существенно проще, чем с USB Flash drive и не требует дополнительной аппаратной поддержки. Кроме того, несомненным преимуществом Flash-карт является их общедоступность. Они выпускается миллионными тиражами и широко применяются в цифровых фотоаппаратах и цифровых видеокамерах, в сотовых телефонах, аудиоплейерах, навигационных системах и т.д. Существуют различные модели Flash-карт. Одной из наиболее интересных из них является карта SD — Secure Digital Card, созданная в 1999 г. компаниями Matsushita (Panasonic), SanDisk и Toshiba, отличающаяся всесторонней защитой данных и имеющая хорошие перспективы. Выпускаются новые модели SD Card. Например, SD Сamera Card имеет мини-видеокамеру, благодаря чему может использоваться для видеорегистрации работы крана. Предложены SD Bluetooth Card и SD Mobile Communication Card, обеспечивающие беспроводное соединение с различными устройствами. Массовость выпуска Flash-карт предопределяет и их низкую стоимость. Например, Flash-карты типа SD Card с объемом памяти 64…128 Mбайт продаются по цене порядка $25. 

Для переноса информации из регистратора параметров в ЭВМ кроме Flash-карты требуется устройство для чтения этой карты — картридер (card reader). Это не является существенным недостатком Flash-карты, поскольку картридеры являются распространенными и дешевыми устройствами — их цена составляет порядка $9. Картридер, как и Flash-карту, в отличие существующих в настоящее время приборов считывания, не нужно нигде специально заказывать и не нужно ремонтировать. Их можно свободно купить в магазинах компьютерной техники и, в случае выхода из строя, заменить.

Первый российский комплексный прибор безопасности для стреловых кранов типа ОГМ240 с прибором считывания регистратора в виде Flash-карты был продемонстрирован ООО НПП «Резонанс» (г. Челябинск) в апреле 2005 г. на 3-й специализированной выставке «Подъемно-транспортная техника и технологии» ПТТиТ-2005. Этот прибор прошел типовые испытания на автомобильном кране КС-55722-1 ОАО «Юргинский машиностроительный завод» (г. Юрга Кемеровской обл.) и готовится к серийному производству. Перспективность такого подхода подтверждается также тем, что на VI-й международной выставке «Строительная техника и технологии 2005», проходившей в Москве с 31 мая по 4 июня 2005 г., французская компания SMIE представила опытный образец регистратора параметров для башенного крана типа DLZ-331, в котором в качестве прибора считывания также используется стандартная Flash-карта SD.

Однако, несмотря на перспективность применения стандартных Flash-карт и USB Flash drive в качестве приборов считывания, навязывать изготовителям приборов безопасности их применение какими-либо РД, письмами или рекомендациями Ростехнадзора и т.п., как уже отмечалось, было бы и неправильным и бесперспективным. 

Ответ на вопрос о том, каким образом можно добиться унификации и упрощения считывания информации с регистраторов параметров, дает федеральный закон № 184-Ф3 «О промышленном регулировании», заложивший принципиально новый подход к взаимоотношениям между производителями, потребителями и контролирующим органом — Ростехнадзором. Основой этого подхода является развитие и гармонизация рыночных отношений. 

Решающую роль в вопросах унификации и упрощения считывания информации с регистраторов параметров может играть только заинтересованность в этом их разработчиков и производителей. А для этого принципиально необходима реальная конкуренция на рынке приборов безопасности. Поскольку автономные регистраторы параметров не так распространены, основное значение имеет конкуренция производителей комплексных приборов безопасности со встроенными регистраторами параметров.

Например, для работы с наиболее массовым прибором безопасности ОНК-140 применяется считыватель телеметрической информации СТИ-1. Этот считыватель имеют многие сервисные центры. Имеются обученные специалисты для работы с ним. Можно было надеяться, что с учетом этого, в новых модификациях этого прибора сохранится возможность применения считывателя СТИ-1, может быть с некоторой корректировкой программы считывания и обработки считанной информации в связи с введением часов реального времени. Но, вместо этого произошел переход на новый прибор считывания СТИ-2 с инфракрасным портом IrDA, несовместимый со считывателями и приборами старой конструкции. Причем переход от контактного соединения к инфракрасному порту не дает потребителям регистраторов ощутимых преимуществ. Применение IrDA упрощает конструкцию корпуса прибора безопасности благодаря возможности передачи данных через прозрачное окно на его передней панели. Но на этом преимущества IrDA заканчиваются. Известно, что IrDA представляет собой дешевый и относительно низкоскоростной канал передачи данных с невысокой надежностью, в чем каждый неоднократно убеждался при управлении собственным телевизором. Инфракрасные импульсы слишком малой мощности приемник не «видит», а слишком большая мощность «ослепляет» приемник. Передачу данных осложняют внешняя засветка, загрязнение прозрачного окна и приемника и т.д. В итоге, применение прибора считывания с IrDA дает технические и коммерческие преимущества производителю прибора безопасности, но никак не его потребителям. 

Нетрудно понять, почему производители, несмотря на явные преимущества стандартных устройств, предлагают приборы считывания собственного производства. Дело в том, что если считывание информации с прибора возможно только с помощью оригинального прибора считывания, то при массовом производстве прибора безопасности прибыль от продажи приборов считывания составит многие миллионы рублей. Поэтому в данной ситуации предлагать производителю отказаться от применения приборов считывания оригинальной конструкции, унифицировать формат передачи данных регистратора и применить для считывания какое-либо стандартное устройство, это то же самое, что предложить своими руками убить курицу, несущую золотые яйца.

Очевидно, что потребителям в большинстве случаев удобнее, быстрее и дешевле купить USB Flash drive или Flash-карту в компьютерном магазине за (около 25$), чем заказывать оригинальный прибор считывания у производителя приборов, стоимость которого многократно выше. И если потребителям без каких-либо административных ограничений были бы предложены различные конкурирующие приборы, один из которых отличался бы простотой считывания и применением дешевого стандартного прибора считывания, то тогда потребители своим рублем проголосовали бы и за простоту считывания регистратора и за её унификацию. Но это все осуществимо лишь при развитой конкуренции приборов на рынке. При доминирующем положении одного прибора, предприятие-монополист убедительно «докажет», что такая унификация невозможна, что Flash-карты и USB Flash drive являются «китайским ширпотребом» и их применение на грузоподъемных кранах неоправданно, а также с привлечением организаций, зависящих от этого доминирующего положения, будет препятствовать выходу на рынок приборов безопасности других производителей, создающих угрозу снижению продаж как его систем безопасности, так приборов считывания.

Выводы

1. Конструктивная и программная несовместимость многообразных приборов считывания информации с регистраторов параметров существенно усложняет их эксплуатацию и снижает эффективность применения регистраторов на грузоподъемных кранах.
2. Значительное упрощение практики считывания информации с регистраторов параметров может быть достигнуто путем унификации формата данных регистраторов, выпускаемых различными предприятиями-изготовителями, а также путем применения в качестве приборов считывания стандартных накопителей информации, серийно выпускаемых в массовом порядке. Чтобы это стало возможным, необходима реальная конкуренция на рынке комплексных приборов безопасности грузоподъемных кранов со встроенными регистраторами параметров.
3. Целесообразно существенно расширить перечень регистраторов параметров, по которым проводится централизованное обучение считыванию их данных. Обучение считыванию должно охватывать все регистраторы параметров, которые в настоящее время серийно выпускаются или поставляются в Российскую Федерацию.

25 ноября 2005 г.

1

2

7

8

9

10

Оглавление