южный федеральный университет
 Скачать 1.15 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт компьютерных технологий и информационной безопасности
ПЕРВЫЙ ОТЧЕТ К ТВОРЧЕСКОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ВвИД»
Таганрог 2022 г. Список исполнителей с указанием обязанностей по реализации проектаПавлюченков Данил Сергеевич – капитан, ответственный за документацию Дюсембаев Никита Алексеевич – ответственный за документацию Дакукин Станислав Дмитриевич – экономист Попов Алексей Андреевич – программист Дулькин Анатолий Игоревич – инженер Суржанский Владислав Андреевич – дизайнер Бобров Вадим Дмитриевич – помощник программиста Гриненко Владислав Алексеевич - программист РЕФЕРАТСодержание Список исполнителей с указанием обязанностей по реализации проекта 3 РЕФЕРАТ 4 Техническое задание 6 Введение 7 1Аналоги проекта 8 1.1Какие существуют аналоги? 8 1.2Особенности данной системы 8 1.3Названия системы у разных производителей 10 2СИСТЕМА «СТАРТ-СТОП»: ЕСТЬ ЛИ ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА? 13 2.1Может ли система повредить двигатель? 13 2.2Нужна ли система вообще? 14 2.3Есть ли экономия на самом деле? 16 3Используемые средства разработки 18 3.1Человеческие 18 3.2Оборудование 18 3.3Программные ресурсы 18 4Диаграмма ганта 19 5Возможные стейкхолдеры проекта 20 6Аппаратная часть 25 7Программная часть 26 8Конечный продукт 27 Заключение 28 Список использованных источников 29 Техническое заданиеЦель проекта: спроектировать и разработать нейросетевую систему оптического распознавания сигналов светофора для модернизации системы «старт-топ» двигателя автомобиля. Получить навыки в создании нейросетевых систем. Требования к проекту: Использование новых технологий; Изучение материала по тематике проекта; Распределение ролей участников проектной группы; Расчет стоимости реализации проекта; Разработка программного обеспечения системы; Разработка аппаратного обеспечения системы; Подготовка работоспособного продукта; Подготовка документации; Подготовка презентации; ВведениеВ 2022 не является странным наличие автомобиля у большинства людей по всему миру. Автомобили ещё с 19 века стали неотъемлемой частью в жизни и развитии человечества. Ими пользуются, когда нужно быстро переместиться из одной точки в другую, для удобной транспортировки каких-либо предметов и людей, на производстве и т. д. Но при всех положительных качествах и удобстве в применении, автомобили являются одним из главных загрязнителей природы. Также автомобили потребляют огромное количество такого невосполняемого ресурса, как нефть. Целью нашего проекта является улучшение системы «старт-стоп» с помощью нейросетевой системы. Это сократит потребление топлива и выброса газов при простое на красный сигнал светофора. Аналоги проектаКакие существуют аналоги?На сегодняшний день существуют разные компании, помогающие разрабатывать систему «Старт-Стоп». Самой простой и надежной считается «установка» от компании Bosch. Именно ею оснащаются такие премиальные модели авто как Ауди, Фольцваген Тигуан, БМВ. Конструкция обладает все теми же описанными элементами, включая ЭБУ и стартер со всевозможными датчиками. Единственным отличием этой системы от других является отсутствие электронного блока. Отключение «движка» возникает при полном торможении, либо при перемещении рычага на нейтральное положение (для МКПП). На работу системы влияют t двигателя, частота вращения коленвала. Больше влияние также имеют особенности функционирования аудио и кондиционирования. Эти системы считаются «прожорливыми». Они способны «разрядить» аккумулятор, не дав мотору завестись. Еще одной востребованной системой является Valeo. Она функционирует на базе реверсивного генератора. Он представляет собой электроузел, который генерирует переменный ток. Он применяется и как генератор, и как стартер. Систему устанавливают на автомобили марок Citroen и Mercedes. Считается, что расход горючего снижается на 10%. Узел работает без шума, запускается за 0,4 сек. Управление происходит через ЭБУ. Он взаимодействует с блоком силового агрегата. [1] Особенности данной системыСуть технологии «старт-стоп» заключается в остановке работы ДВС при долгом (относительно) простое автомобиля и последующем запуске при выжиме сцепления. Если авто с АКПП, ДВС запускается, когда водитель отпускает тормоз. Система объединяет в себе: Узел, осуществляющий запуск ДВС; Электронные элементы управления. Что требуется для многократного пуска ДВС? Производители используют для этого: Усиленный стартер; Стартер-генератор; Технологию впрыска горючего и воспламенения смеси. Наиболее простой и надежной на данный момент является система от «Бош». Она применяется на марках «Фольксваген», «БМВ», а также «Ауди». Технология позволяет снизить расход до 8 процентов (но реальные измерения показывают совсем другие цифры – порядка 4 процентов в обычных условиях эксплуатации). Преимущества системы: Экономия горючего. Транспортное средство способно сэкономить до 10% топлива; Экологичность. Это ещё один важны «плюс» системы, поскольку забота об окружающей среде – это проблема №1 современного мира; Уменьшение нагрузки на двигатель, что приводит к уменьшению износа. Как только автолюбитель «встаёт в пробку», двигатель отключается и соответственно меньше шумит. Минусы системы: Из-за высокой нагрузки на электрическую часть стартер и аккумулятор быстро ломаются. Для частых запусков обычный стартер не годится, требуется усиленный; Далеко не все помнят то, что для запуска двигателя с помощью кнопки требуется жать на тормоз; Система требует больших затрат на установку и обслуживание. Эффективность работы установки снижается в случае, когда водитель едет «рывками». Если в автомобиле активирована функция «старт-стоп», то при разгоне ТС с места возникает задержка. Разница между активированной и деактивированной системой составляет 1–2 сек. [2] Названия системы у разных производителейBMW — Auto Start Stop; Mercedes-Benz: ECO start/stop; Mazda — i-STOP[16], i-ELOOP; Citroën — Stop & Start system; Peugeot — Stop/Start system; Porsche — Auto Start-Stop-Funktion; Smart — Micro Hybrid System (mhd); Hyundai — Idle Stop & Go; Volkswagen — Start-Stop System; Volvo — Start/Stop; KIA — Intelligent Stop and GO system (ISG). [2]  Рисунок 1 – Функционирование и принципы работы  Рисунок 2 – Функционирование и принципы работы  Рисунок 3 – Схема системы  СИСТЕМА «СТАРТ-СТОП»: ЕСТЬ ЛИ ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА?Многие новые модели автомобилей, появившихся в последние годы на российском рынке, оснащаются системой автоматического выключения двигателя при остановках. Все больше производителей устанавливают систему «старт-стоп» на базовые комплектации автомобилей. Но есть ли у этой системы будущее? Как работает система «старт-стоп», и почему ее популярность в будущем сомнительна? Не многие технические решения сделали такую быструю карьеру в автопромышленности, как система «старт-стоп», несмотря на то что большинству водителей она совсем не нравится. Так откуда же берется популярность системы? Почему ее так полюбили автопроизводители? Может быть, она позволяет серьезно экономить топливо при повседневных поездках? Нет. На самом деле настоящая причина иная. Все дело в новых экологических требованиях, а также в изменении процедуры измерений автомобилей на экологические нормы (NEDC). В отличие от замеров уровня выхлопных газов при стоящем, работающем на холостых оборотах автомобиле, процедура замера уровня ОГ (отработанных газов) по протоколу NEDC заключается в экологических замерах во время имитации движения и кратковременных остановок. Напомним, что протокол требований NEDC к процедуре измерений ОГ автомобилей действовал практически без изменений с 1990-х годов. Может ли система повредить двигатель?Многие водители сегодня опасаются, что модная система «старт-стоп» может повредить двигатель автомобиля. В конце концов, сегодня многие новые автомобили оснащаются турбиной [3]. А мы знаем, что резкое выключение двигателя с разогретым турбонагнетателем может повредить его. Стоит иметь в виду, что используемые сегодня системы автоматического выключения двигателя, прежде чем автоматически выключать двигатель, анализируют несколько десятков различных параметров. Если окажется, что условия для выключения мотора неудовлетворительны, двигатель не заглушится при остановке автомобиля. Вот в каких случаях система «старт-стоп» может не работать: двигатель или элементы системы последующей обработки выхлопных газов недостаточно нагреты (предельная температура зависит от конкретной модели автомобиля) температура снаружи слишком низкая или слишком высокая аккумулятор недостаточно заряжен параметры работы двигателя указывают на то, что турбокомпрессор слишком горячий происходит очистка сажевого фильтра превышен лимит циклов запуска в данную единицу времени или температура стартера слишком высока автомобиль находится на значительном уклоне, поэтому тормоза и рулевое управление должны оставаться в полной готовности водитель активировал одну из энергоемких функций, например был включен обогрев сидений или обогрев заднего/лобового стекла кондиционер работает в режиме «максимум» водитель не пристегнут ремнем безопасности или двери не закрыты машина движется по дороге на большой высоте, например в горах Так что, если ваша машина оснащена этой системой и когда вы видите на приборной панели сообщение «система старт-стоп недоступна» или т. п., не стоит паниковать. В подавляющем большинстве случаев это сообщение не указывает на системную ошибку. Нужна ли система вообще?Системы «старт-стоп» по умолчанию настроены таким образом, что они включаются автоматически. Так что если мы выключим систему, то при следующем запуске двигателя она включится снова. Не во многих автомобилях после выключения системы «старт-стоп» при последующем запуске двигателя система остается неактивной до тех пор, пока водитель ее не включит снова. Поскольку во многих моделях автомобилей скорость и плавность работы этих систем оставляет желать лучшего, водители часто предпочитают ее отключать. Некоторые автовладельцы даже просят отключить систему на постоянку, обращаясь в технический центр, где специалисты деактивируют систему «старт-стоп» на программном уровне, чтобы она не включалась автоматически при каждом запуске двигателя. Многие водители, купившие автомобиль с системой «старт-стоп», считают, что она увеличивает затраты на техническое обслуживание. В первую очередь в таких автомобилях нужно чаще менять аккумулятор. И это действительно так. Правда, в автомобилях с подобными системами, как правило, используется более емкий специальный аккумулятор. В некоторых машинах для питания системы «старт-стоп» используется дополнительная батарея. Однако и стоят такие аккумуляторы значительно дороже. Некоторые владельцы стараются сэкономить, когда аккумулятор вышел из строя, приобретая обычные классические батареи для питания системы «старт-стоп». Но многие автомобили могут не воспринимать обычные аккумуляторы (будут ошибки, автомобиль может перейти в аварийный режим работы и т. д.). Кроме того, в этом случае обычная батарея при работе системы «старт-стоп» может износиться всего за несколько недель. Батарея должна иметь параметры, рекомендованные производителем. Для систем «старт-стоп» требуются батареи, устойчивые к циклическому режиму и заряжающиеся с высоким током. Стартеры для системы «старт-стоп» должны быть надлежащим образом усилены. К сожалению, они иногда стоят в 2–3 раза дороже стандартных, а найти на рынке не оригинальные, аналоговые стартеры практически нереально. Генераторы переменного тока, особенно с рекуперацией энергии и обширной электроникой, также стоят немало денег, к счастью, они обычно долговечны. Есть ли экономия на самом деле?Для того, чтобы автомобили соответствовали требованиям, разработчики решили попросту отсечь этот режим мотора, пишет aif.ru [4]. Благодаря этому машины получали сертификаты соответствия экологическим стандартам. Экономия топлива явилась сопутствующим бонусом, за который ухватились маркетологи. Впрочем, в действительности экономия зависит от многих факторов: здесь и режим работы двигателя, и дорожные условия, и скорость потока машин. К примеру, в идеальных условиях города без пробок и с длительными остановками на светофорах 1,4-литровый Volkswagen сэкономит в пределах 3 процентов топлива. На трассе экономия будет практически незаметна. В пробках потребление бензина с системой "Старт-Стоп" может даже возрасти, поскольку на запуск двигателя тратится больше топлива, чем на холостые обороты. Если двигатель более мощный, экономия становится заметнее. К примеру, Audi A7 с 3-литровым бензиновым двигателем в тех же идеальных городских условиях без пробок смог снизить расход топлива на 7,8 процента. С заторами потребление немного выросло, но экономия все же осталась, приблизительно до 4,4 процента. Городские пробки почти обнуляют экономность системы "Старт-Стоп", поскольку двигатель замирает всего на пару секунд, водители предпочитают ее просто отключать. Зато эта опция в современном автомобиле идет в комплекте с усиленным стартером и генератором. Аккумулятор имеет укрепленные пластины, конструкция которых препятствует их осыпанию: ресурс батареи, благодаря этому решению, вырастает в 3–4 раза. Используемые средства разработкиЧеловеческие2 программиста; 1 тестировщик; Исследователь рынка; Специалист по Raspberry Pi; Специалист по Python. ОборудованиеRaspberry Pi; Видеокамеры Raspberry; Монитор; Клавиатура; Мышь; Провод; Блок питания; Светофор. Программные ресурсыОперационная система (Windows, Linux или др.); Python; Библиотека OpenCV. Диаграмма гантаМы составили план-график работы над проектом и изобразили его в виде диаграммы Ганта. Наша команда разделила весь процесс работы на три отчетных периода. Основная задача первого отчетного периода состояла в знакомстве с проектом и командой, планирование дальнейших действий. Первый отчетный период  Основная задача первого отчетного периода состояла в знакомстве с проектом и командой, планирование дальнейших действий Рисунок 4 – Диаграмма Ганта (первый отчетный период) Возможные стейкхолдеры проектаНа данном круге мы отразили группы людей и компании, которые были бы заинтересованы нашим продуктом. Для того, чтобы было более наглядно, мы разделили их на три кольца: Внутреннее кольцо - люди, которые наиболее заинтересованы нашим продуктом Среднее кольцо – люди, которые заинтересованы нашим продуктом Внешнее кольцо – люди, которые заинтересованы нашим продуктом, но меньше, чем люди из среднего кольца.   Рисунок 4 – Диаграмма Ганта (первый отчетный период) Ниже, для понимания, мы представили причины, почему эти люди и компании будут заинтересованы в продукте.
Таблица 1 – Внутреннее кольцо
Таблица 2 – среднее кольцо
Таблица 3 – Внешнее кольцо Аппаратная частьПрограммная частьКонечный продуктЗаключениеСписок использованных источниковОфициальный сайт компании CHIP-TUNING 58 http://chip-tuning58.ru/publ/vag_programmy_samoobuchenija/sistema_avtomaticheskogo_vykljuchenija_i_zapuska_dvigatelja_start_stop_v_avtomobiljakh_skoda/2-1-0-1 [Электронный ресурс] / [Режим доступа: свободный] / (Дата обращения: 28.12.2022) Официальный сайт компании Car.ru https://car.ru/news/research/95466-plyusyi-i-minusyi-sistemyi-start-stop/ [Электронный ресурс] / [Режим доступа: свободный] / (Дата обращения: 28.12.2022) Официальный сайт компании 1GAI.ru https://1gai.ru/publ/521930-ispolzovanie-mashiny-s-turbinoy-samye-vazhnye-pravila.html [Электронный ресурс] / [Режим доступа: свободный] / (Дата обращения: 27.12.2022) Официальный сайт компании aif.ru https://aif.ru/auto/about/usnut_na_sekundu_skolko_benzina_ekonomit_sistema_start-stop [Электронный ресурс] / [Режим доступа: свободный] / (Дата обращения: 27.12.2022) Приложение А Код программы |