Hastighetslogg för Voyage Data Recorder: Varför ditt val av sensor betyder mer än du tror

Det finns ett tyst antagande som går igenom de flesta VDR-diskussioner. Folk pratar om den skyddande kapseln, det fria-minnet, uppspelningsmjukvaran. De oroar sig för ljudkanaler och radarbildskomprimering. Men nästan ingen pratar om att hastighetsloggen matar in data i den svarta lådan i första hand.

Det är ett misstag. Och det är ett misstag som vanligtvis upptäcks under den första hamntillståndskontrollen efter att ett VDR-prestandatest misslyckats.

Vi designar och tillverkar hastighetsloggar-doppler-, elektromagnetisk- och satellitbaserade--tillsammans med vår andra navigerings- och undervattensdetekteringsutrustning. Vi har sett insidan av tillräckligt många VDR-installationer för att veta att hastighetslogggränssnittet är där många annars solida system utvecklar svaga punkter. Inte för att VDR:n är felaktig. Eftersom hastighetsloggmatningen designades aldrig med VDR-integration i åtanke.

Vad VDR faktiskt behöver frånen hastighetslogg

Öppna IMO-resolution MSC.333(90), de reviderade prestandastandarderna för VDR som antogs i maj 2012 och som är tillämpliga på installationer den 1 juli 2014 eller senare. Avsnitt 5.5.3 är kort och rakt: "Hastighet genom vattnet och hastighet över marken, inklusive en indikation på vilken den är, härledd från den utrustning som krävs av fartygets hastighet och avståndsmätning enligt SOL".

Det är det. Två siffror. En indikator som talar om för uppspelningssystemet vilket nummer som är vilket.

Men enkelheten i det kravet döljer en mer komplex verklighet. VDR bryr sig inte om din hastighetslogg använder Doppler-, elektromagnetiska eller satellitprinciper. Den bryr sig om tre saker: noggrannhet, format och tillförlitlighet under felförhållanden.

Noggrannhetskraven går tillbaka till IEC 61023, prestandastandarden för utrustning för hastighets- och avståndsmätning. Hastigheten måste vara exakt inom 2 procent av fartygets hastighet eller 0,2 knop, beroende på vilket som är störst. Avståndsmätningar måste hålla sig inom 2 procent av sträckan på en timme eller 0,2 nautiska mil, beroende på vilket som är störst. Dessa siffror är inga förslag. De är golvet.

Gränssnittet som gör eller bryter anslutningen

Det är här de tekniska detaljerna börjar spela roll. VDR:n tar emot hastighetsdata via seriella gränssnitt som definieras av IEC 61162-serien-den internationella standarden som styr NMEA 0183-kommunikation för marin navigationsutrustning.

De specifika NMEA-meningarna som innehåller hastighetsinformation är VBW (Dual Ground/Water Speed) och VLW (Distance Traveled through Water). VBW bär både längsgående och tvärgående hastighetskomponenter, tillsammans med statusindikatorer som talar om för den mottagande enheten om data är giltig. VLW har ackumulerade och trippavståndssummor.

En hastighetsloggsom matar ut dessa meningar i rätt format med rätt baudhastighet-vanligtvis 4800 baud för IEC 61162-1 - kommer att prata med VDR. En hastighetslogg som använder proprietära meningar, eller som inte inkluderar de statusflaggor som VDR förväntar sig, kommer att få VDR:n att spela in skräp eller ingenting alls.

Vi har sett installationer där hastighetsloggutgången fungerade perfekt för radarn och AIS men misslyckades med VDR-gränssnittstestet eftersom tillverkaren aldrig hade testat VBW-satsstrukturen mot VDR:s specifika parser. Uppgifterna såg rätt ut på ett omfång. VDR avvisade det ändå.

 

Tre teknologier, tre olika överväganden

Valet av hastighetsloggteknik påverkar VDR-integration på sätt som inte alltid är uppenbara.

Dopplerhastighetsloggarmäta hastighet genom vatten genom att sända ultraljudspulser i en vinkel mot kölen och mäta frekvensförskjutningen av retursignalen som reflekteras från partiklar i vattenpelaren. De är exakta ner till mycket låga hastigheter, vilket gör dem värdefulla för manövrering och dockning. För VDR-ändamål matar dopplerloggar vanligtvis ut VBW- och VLW-meningar över IEC 61162-1-gränssnitt. Det viktigaste är om loggen tillhandahåller både longitudinella och tvärgående hastighetskomponenter-några enstaka-enheter endast utmatar hastighet framåt och bakåt, vilket begränsar VDR:s förmåga att rekonstruera fartygets fulla rörelse under en incident.

Elektromagnetiska hastighetsloggarmät hastighet genom att generera ett magnetfält genom vattnet och känna av spänningen som induceras av vattnets rörelse genom det fältet. De har inga rörliga delar och kräver minimalt underhåll. Enheter som Wärtsilä SAM 4642 tillhandahåller dubbla-axelmätningar och relähastighetsinformation till radar, AIS och VDR via NMEA-formatanslutningar som överensstämmer med IEC 61162-specifikationerna. Den elektromagnetiska principen ger stabila avläsningar men kan påverkas av nedsmutsning eller förändringar i vattenledningsförmåga. För VDR-integration är den kritiska faktorn om loggens NMEA-utgång inkluderar statusflaggor som talar om för VDR när data är misstänkt.

Satellithastighetsloggarmäta hastighet över mark med GNSS-signaler. De ger hastighet över marken (SOG) snarare än hastighet genom vatten (STW), vilket är den viktigaste skillnaden. SOLAS kräver hastighet genom vattnet för den primära hastighetsloggen på de flesta fartyg. Satellitloggar är användbara som sekundära källor eller för fartyg över 50 000 GT som kräver separat SOG-mätning. De matar ut vanliga NMEA-meningar som VTG (Course Over Ground och Ground Speed). Integreringsutmaningen med satellitloggar är att de beror på GNSS-tillgänglighet-om satellitsignalen sjunker förlorar VDR:n hastighetsdata helt.

 

Vad VDR gör med hastighetsdata

VDR lagrar inte bara hastighetssiffror isolerat. Den korrelerar hastighetsdata med position, kurs, radarbilder, ECDIS-displaysignaler, ljud och larmstatus för att rekonstruera den kompletta bilden av vad som hände före, under och efter en incident.

Hastighet genom vattnet berättar för utredarna hur fartyget rörde sig i förhållande till vattenmassan-som är avgörande för att förstå framdrivnings- och manövreringsprestanda. Hastighet över marken berättar hur fartyget rörde sig i förhållande till jorden-av avgörande betydelse för att förstå drift, strömeffekter och positionsnoggrannhet.

Om hastighetsloggen som matar VDR:n tappar, eller om den tillhandahåller STW när VDR förväntar sig SOG, eller om statusflaggor saknas, förlorar uppspelningen upplösning. Utredningen blir svårare. Frågorna blir obesvarade.

Den praktiska checklistan för VDR-Ready Speed ​​Logs

När du väljer en fartlogg för ett fartyg med en VDR-och det betyder praktiskt taget alla passagerarfartyg eller lastfartyg på 3 000 GT och över-är det här vad du behöver verifiera:

Bekräfta först att hastighetsloggen har typgodkännande enligt IEC 61023 och relevanta IMO-resolutioner, inklusive A.824(19) och A.694(17). Detta är grunden för noggrannhet och miljöprestanda.

För det andra, verifiera NMEA-utgången. Loggen måste producera VBW- och VLW-meningar i IEC 61162-1- eller IEC 61162-2-format. Kontrollera att statusflaggorna i VBW-satsen är korrekt ifyllda. Vissa loggar matar ut meningarna men lämnar statusfälten tomma, vilket gör att VDR behandlar data som ogiltiga.

För det tredje, bekräfta att stocken ger både hastighet genom vattnet och, där så krävs, hastighet över marken. För fartyg över 50 000 GT byggda efter 1 juli 2014 krävs separata anordningar för varje mätning.

För det fjärde, testa gränssnittet under verkliga förhållanden. Vi har sett hastighetsloggar som klarade bänktestet men misslyckades när de var anslutna till den faktiska VDR-enheten på grund av jordningsproblem, överföringshastighetsfel eller elektriskt brus på serielinjen. Gränssnittsstandarden är bara halva historien. Genomförandet är den andra hälften.

 

Varför vi bygger vårt eget

Vi designar Dopplerloggar, elektromagnetiska loggar och satellitbaserad-hastighetsmätningsutrustning eftersom vi har sett för många fartyg där hastighetsloggen och VDR helt enkelt inte kommer överens. Inte för att någon av enheterna är defekta. Eftersom ingen någonsin testade dem tillsammans före installationen.

När vi bygger en hastighetslogg testar vi den mot VDR-gränssnitt. Vi verifierar VBW- och VLW-meningarna. Vi kontrollerar statusflaggorna. Vi kör enheten genom de miljötester som krävs enligt IEC 61023 och IEC 60945. Vi gör detta eftersom våra kunder inte har tid att upptäcka integrationsproblem efter att fartyget redan är till sjöss.

VDR är bara så bra som data den registrerar. Och hastighetsloggen är en av de mest kritiska datakällorna på den listan. Välj därefter. Utredningen efter en incident kommer att bero på det.