Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии
В современных офисах работают тысячи людей. И еще тысячи приходят в них как посетители, клиенты, партнеры. В случае начала пожара люди на верхних этажах могут быть отрезаны от выходов и погибнут. Поэтому автоматизированные системы пожаротушения становятся обязательным элементом современных офисов. Эти системы включают датчики определения загазованности воздуха и датчики температуры в помещении. Эта информация поступает в центр пожарной безопасности, где проводится анализ поступившей информации. В случае необходимости не только извещаются сотрудники и посетители здания о начале пожара, но и включаются водораспылители в тех помещениях, из которых поступил сигнал тревоги.
Стоимость отопления и особенно охлаждения (кондиционирования) сегодня очень велика. И продолжает увеличиваться. Поэтому вопрос энергосбережения сегодня очень важен для всех стран. Одним из важнейших элементов решения этого вопроса стали системы управления энергосистемами. Подобные системы следят за температурой воздуха в помещении и устанавливают различные режимы работы кондиционеров и отопительных приборов, в зависимости от температуры на улице, времени суток, количества людей в помещении и т. д. Самый наглядный режим их работы – понижение зимой температуры в офисе ночью, когда он пустой, и повышение температуры перед приходом сотрудников на работу.
Эти и другие технические системы делают современный офис интеллектуальным и удобным. И все они управляются компьютерами, связанными по внутренним сетям с множеством датчиков и исполнительных механизмов.
* * *Можно сказать, что современная недвижимость представляет собой не только стены и крышу, но и сложные информационные системы, обеспечивая своим обитателям современный уровень жизни и работы.
Автомобиль – это компьютерная сеть с мотором и колесами
Знакомясь с новым автомобилем, мы интересуемся его основными характеристиками – мощностью и типом двигателя, приводом (на передние или задние колеса), коробкой переключения передач (автоматическая или ручная) и т. д. Но вторжение (по-другому не скажешь) информационных технологий в автомобиль начинает менять наше представление не только о характеристиках машины, но и о самом автомобиле.
Компьютер «управляет» автомобилем
Современный автомобиль имеет множество [110] связанных между собой процессоров, которые обеспечивают управление различными системами, в том числе двигателем, подушками безопасности, индикаторами приборной панели, навигационной системой, устойчивостью движения, охранной системой и т. д. Кроме того, компьютер двигателя проводит расчет оптимальной схемы его работы, обеспечивает контроль состояния агрегатов автомобиля и решает многие другие функции.
Сегодня ставится задача максимально автоматизировать автомобиль. Стеклоподъемники и наклон кресел, вентиляция и «дворники», а также многое другое – все исполняется без участия человека. Для этого в автомобилях устанавливаются десятки датчиков и электромоторов. Так, в новом автомобиле BMW седьмой серии в различных системах и узлах использовано 85 электромоторов и еще 32 – для вентиляции сидений! Даже солнцезащитные шторки на задних дверях поднимаются автоматически. И для управления всем этим хозяйством применяются микропроцессоры и микрокомпьютеры, входящие в различные автомобильные системы. Вот только некоторые из этих систем.
Двигатель. Для управления инжектором двигателя применяется микрокомпьютер, который оптимизирует работу двигателя. Для своего флагмана Maybach концерн Mercedes разработал новый двигатель – 24-цилиндровый V-образный. Здесь предполагается использовать три микрокомпьютера – по одному для управления каждой группой из 12 цилиндров, а третий – должен синхронизировать работу первых двух микрокомпьютеров.
Toyota создала двигатель семейства WTi (Variable Valve Timing intelligent) с компьютерным контролем фаз газораспределения. В этом двигателе обеспечивается лучшее сжигание топлива, что повышает КПД двигателя и уменьшает вредные выбросы. Аналогичную схему имеет и Honda.
Моторы автомобилей BMW стали оснащаться системой постоянно изменяемых фаз работы впускных и выпускных клапанов Bi-VANOS. Здесь же применяется система непрерывной регулировки подъема клапанов Valvetronic, которая управляет подачей топливной смеси в цилиндры. Еще одна система, применяемая в двигателях той же фирмы, – непрерывное изменение длины впускного тракта (DIVA), что улучшает подачу топлива в цилиндры.
Во всех этих системах для управления двигателем применяются микрокомпьютеры, и часто – несколько на один двигатель.
В результате двигатель стал более экономичным, меньше размером, с более чистым выхлопом. Кроме того, такой «интеллектуальный» двигатель требует значительно меньше сил для ухода – компьютер проводит тестирование мотора и сообщает о неисправностях.
Ходовая часть. Сегодня в большинстве автомобилей применяются автоблокировочная система тормозов (ABS) и система стабилизации движения ESP – Electronic Stability Program. Первая из них обеспечивает изменение тормозного усилия при торможении автомобиля. При этом электроника постоянно контролирует тормоза и не дает заблокироваться колесам. За счет изменения прижимной силы тормозов обеспечивается оптимальный режим торможения автомобиля на данной дороге (сухой или мокрой, ровной или наклонной). Управляет тормозами компьютерная система, получающая данные от различных датчиков. В некоторых автомобилях существует также и система контроля тяги (антипробуксовочная система), которая работает «инверсно» относительно ABS: она не позволяет прокручиваться колесам при плохом зацеплении колеса за грунт. В системе используются те же датчики, что и в ABS. Эти системы применяются и для решения не основной задачи. Так, на Mercedes М-класса (это внедорожник) нет блокировки дифференциала, которая необходима для обеспечения высокой проходимости машины по бездорожью. Было найдено следующее решение. Система ABS подтормаживает буксующее колесо, а усилие передается на цепляющие колеса. Тем самым машина может продолжать движение. Можно считать, что здесь реализована функция блокировки дифференциала (а это дорогое и тяжелое устройство) за счет добавления одного микропроцессора (а это маленькое и дешевое устройство).
ESP, электронику для которой производит фирма Bosch, гарантирует устойчивое поведение автомобиля при различных перестроениях машины. Система, кроме микрокомпьютера, состоит из датчиков угла поворота руля, угловой скорости, поперечного ускорения, частоты вращения колес. Информация с датчиков, а также с электронного блока управления двигателем (который также имеет свой процессор), поступает в блок управления ESP. Микрокомпьютер, являющийся основой этого блока, по полученным данным и по имеющейся в нем программе, проводит вычисления и определяет оптимальное «поведение» амортизаторов. Процессор дает команды на изменение жесткости амортизаторов (с помощью управляемого гидравлического насоса). Тем самым обеспечивается устойчивость машины при различных режимах движения. Самый маленький Mercedes – А-класс, оказался неустойчивым на дороге: при резких перестроениях он мог перевернуться. Конструкторы задействовали ESP. И машина смогла выполнить все тесты, сохраняя необходимую устойчивость.
Но этими двумя базовыми системами не ограничивается перечень «интеллектуальных» ходовых комплексов современного автомобиля – многие компании разрабатывают и применяют собственные системы.
Система EDC, разработанная компанией BMW, обеспечивает бесступенчатую регулировку жесткости амортизаторов. Так, на поворотах, при торможении и во время старта жесткость амортизаторов автоматически увеличивается. Кроме того, водитель сам может ввести преднастройки в систему EDC, сделав на свой вкус подвеску более мягкой или более жесткой. В подвеске BMW появились активные стабилизаторы поперечной устойчивости Dynamic Drive. Команды подаются компьютером и вырабатываются на основе информации, полученной от датчика поперечных ускорений. Чем больше ускорение, тем выше давление в гидроприводе и тем на больший угол поворачиваются относительно друг друга половинки стабилизатора, удерживая кузов в горизонтальном положении.
В автомобилях компании Mercedes применено «дистанционное» управление тормозами. В системе SBC (Sensotronic Brake Control) давление в тормозных магистралях изменяется. В зависимости от условий движения, SBC может передавать на каждый из колесных тормозных механизмов различное усилие. Система следит за тем, чтобы тормозные диски и колодки все время были сухими. Время от времени, в зависимости от интенсивности дождя, система чуть подтормаживает все колеса, причем делает это так деликатно, что водитель ничего не замечает. Система узнает о том, сильный ли идет дождь по частоте взмахов «дворников». SBC интегрирована с другими, «традиционными» системами активной безопасности, включая ESP и ABS. Другая мерседесовская система ABC (Active Body Control) позволяет выбрать один из двух режимов работы подвески – Sport или Comfort. Первый режим – для активной езды, а второй – для более спокойной. Но и в том, и в другом случае кузов при повороте будет крениться только на 3,4°. Здесь в разных частях кузова установлено 13 датчиков, подающих на компьютер сигналы о величине и направлении ускорений. Анализируя эту информацию, компьютер, в свою очередь, подает команду исполнительным механизмам, которые, открывая или закрывая соответствующие клапаны, увеличивают или уменьшают подачу жидкости из магистрали в гидроцилиндры пружинных стоек. В результате система способна самостоятельно подавлять колебания кузова. Эта же система делает ненужными стабилизаторы поперечной устойчивости, увеличивая давление в гидроцилиндрах нагруженных колес и сводя крены к минимуму. Кроме того, ABC изменяет дорожный просвет: на плохих дорогах по усмотрению водителя можно увеличить клиренс либо на 25, либо на 50 мм. А на больших скоростях дорожный просвет автоматически уменьшается на 10 мм. В компании Volvo разработана интеллектуальная система полного привода, названная AWD. Система действует без участия водителя: мощность автоматически распределяется между передними и задними колесами, что обеспечивает наилучшее сцепление с любой дорожной поверхностью. При разгоне на поверхности с большим сопротивлением, например на песке, обеспечивается быстрое и эффективное включение. Во время поворота или парковки при малых оборотах двигателя система учитывает, что разница в скоростях вращения колес не требует использования насоса, поэтому отсутствует инерционность, характерная в подобных ситуациях для других систем. Новая AWD соединена в автомобиле с электронной системой Miltiplex. Поэтому она обменивается данными с другими автомобильными системами для постоянной оптимизации полного привода в соответствии с любыми условиями вождения. Например, в обмене цифровыми данными участвует система контроля тяги (TRACS).
