Registro della velocità per il registratore dati di viaggio: perché la scelta del sensore è più importante di quanto pensi

C'è un presupposto silenzioso che attraversa la maggior parte delle discussioni sulla VDR. La gente parla della capsula protettiva, della memoria float-free, del software di riproduzione. Si preoccupano dei canali audio e della compressione delle immagini radar. Ma quasi nessuno parla innanzitutto del registro della velocità che inserisce i dati nella scatola nera.

Questo è un errore. Ed è un errore che di solito viene scoperto durante la prima ispezione del controllo dello Stato di approdo dopo che un test delle prestazioni VDR ha fallito.

Progettiamo e produciamo registratori di velocità-basati su Doppler, elettromagnetici e satellitari--insieme ad altre nostre apparecchiature di navigazione e rilevamento subacqueo. Abbiamo visto l'interno di un numero sufficiente di installazioni VDR per sapere che l'interfaccia del registro della velocità è il punto in cui molti sistemi altrimenti solidi sviluppano punti deboli. Non perché la VDR sia difettosa. Perché l'alimentazione del registro di velocità non è mai stata progettata pensando all'integrazione VDR.

Di cosa ha effettivamente bisogno la VDRun registro della velocità

Risoluzione aperta IMO MSC.333(90), gli standard di prestazione rivisti per i VDR adottati nel maggio 2012 e applicabili alle installazioni a partire dal 1 luglio 2014. La sezione 5.5.3 è breve e diretta: "Velocità sull'acqua e velocità sul suolo, inclusa un'indicazione di quale sia, derivata dall'apparecchiatura di misurazione della velocità e della distanza della nave, come richiesto dalle normative SOLAS".

Questo è tutto. Due numeri. Un indicatore che indica al sistema di riproduzione quale numero è quale.

Ma la semplicità di tale requisito nasconde una realtà più complessa. Al VDR non interessa se il tuo registro della velocità utilizza i principi Doppler, elettromagnetici o satellitari. Si preoccupa di tre cose: precisione, formato e affidabilità in condizioni di guasto.

I requisiti di precisione risalgono alla norma IEC 61023, lo standard prestazionale per le apparecchiature di misurazione della velocità e della distanza. La velocità deve essere precisa entro il 2% della velocità dell'imbarcazione o 0,2 nodi, a seconda di quale sia maggiore. Le misurazioni della distanza devono rimanere entro il 2% della distanza percorsa in un'ora o 0,2 miglia nautiche, a seconda di quale sia maggiore. Questi numeri non sono suggerimenti. Sono il pavimento.

L'interfaccia che crea o interrompe la connessione

È qui che i dettagli tecnici iniziano a contare. Il VDR riceve i dati di velocità attraverso le interfacce seriali definite dalla serie IEC 61162-lo standard internazionale che regola la comunicazione NMEA 0183 per le apparecchiature di navigazione marina.

Le frasi NMEA specifiche che trasportano informazioni sulla velocità sono VBW (Dual Ground/Water Speed) e VLW (Distanza percorsa attraverso l'acqua). VBW trasporta componenti di velocità sia longitudinale che trasversale, insieme a indicatori di stato che indicano al dispositivo ricevente se i dati sono validi. VLW trasporta i totali della distanza cumulativa e del viaggio.

Un registro della velocitàche restituisce queste frasi nel formato corretto alla velocità di trasmissione corretta-tipicamente 4800 baud per IEC 61162-1, comunicherà con il VDR. Un registro della velocità che utilizza frasi proprietarie o che non include i flag di stato previsti dal VDR, farà sì che il VDR registri spazzatura o nulla.

Abbiamo visto installazioni in cui l'output del log di velocità funzionava perfettamente per il radar e l'AIS ma non superava il test dell'interfaccia VDR perché il produttore non aveva mai testato la struttura della frase VBW rispetto al parser specifico del VDR. I dati sembravano corretti su un ambito. La VDR l'ha comunque respinta.

 

Tre tecnologie, tre considerazioni diverse

La scelta della tecnologia di registrazione della velocità influisce sull'integrazione VDR in modi non sempre ovvi.

Registri della velocità Dopplermisurare la velocità attraverso l'acqua trasmettendo impulsi ultrasonici ad angolo rispetto alla chiglia e misurando lo spostamento di frequenza del segnale di ritorno riflesso dalle particelle nella colonna d'acqua. Sono precisi fino a velocità molto basse, il che li rende preziosi per le manovre e l'attracco. Per scopi VDR, i registri Doppler in genere restituiscono frasi VBW e VLW sulle interfacce IEC 61162-1. La considerazione chiave è se il log fornisce componenti di velocità sia longitudinali che trasversali-alcune unità a singolo-asse restituiscono solo la velocità da prua a poppa, il che limita la capacità del VDR di ricostruire il movimento completo dell'imbarcazione durante un incidente.

Registratori di velocità elettromagneticimisurare la velocità generando un campo magnetico attraverso l'acqua e rilevando la tensione indotta dal movimento dell'acqua attraverso quel campo. Non hanno parti in movimento e richiedono una manutenzione minima. Unità come Wärtsilä SAM 4642 forniscono misurazioni su doppio asse e trasmettono informazioni sulla velocità a radar, AIS e VDR tramite connessioni in formato NMEA- conformi alle specifiche IEC 61162. Il principio elettromagnetico fornisce letture stabili ma può essere influenzato da incrostazioni o cambiamenti nella conduttività dell'acqua. Per l'integrazione VDR, il fattore critico è se l'output NMEA del registro include i flag di stato che indicano al VDR quando i dati sono sospetti.

Registri di velocità del satellitemisurare la velocità rispetto al suolo utilizzando segnali GNSS. Forniscono velocità sul terreno (SOG) anziché velocità sull’acqua (STW), che è la distinzione fondamentale. La SOLAS richiede la velocità sull'acqua per il registro della velocità principale sulla maggior parte delle navi. I registri satellitari sono utili come fonti secondarie o per le navi superiori a 50.000 GT che richiedono misurazioni SOG separate. Emettono frasi NMEA standard come VTG (Course Over Ground e Ground Speed). La sfida dell'integrazione con i log satellitari è che dipendono dalla disponibilità GNSS-se il segnale satellitare diminuisce, il VDR perde completamente i dati sulla velocità.

 

Cosa fa il VDR con i dati di velocità

Il VDR non memorizza solo i numeri di velocità in modo isolato. Mette in relazione i dati di velocità con posizione, direzione, immagini radar, segnali di visualizzazione ECDIS, audio e stato di allarme per ricostruire il quadro completo di ciò che è accaduto prima, durante e dopo un incidente.

La velocità nell'acqua indica agli investigatori come si muoveva l'imbarcazione rispetto alla massa d'acqua,-fondamentale per comprendere le prestazioni di propulsione e manovra. La velocità rispetto al suolo indica come si muoveva l'imbarcazione rispetto alla terra,-fondamentale per comprendere la deriva, gli effetti della corrente e la precisione della posizione.

Se il registro della velocità che alimenta il VDR si interrompe, o se fornisce STW quando il VDR si aspetta SOG, o se mancano i flag di stato, la riproduzione perde risoluzione. Le indagini si fanno più difficili. Le domande diventano senza risposta.

La lista di controllo pratica per i log di velocità VDR-Ready

Quando selezioni un registro di velocità per un'imbarcazione dotata di VDR-e ciò significa praticamente qualsiasi nave passeggeri o nave mercantile di 3.000 GT e superiore-ecco cosa devi verificare:

Innanzitutto, confermare che il registro di velocità sia omologato ai sensi della norma IEC 61023 e delle risoluzioni IMO pertinenti, comprese A.824(19) e A.694(17). Questa è la base per la precisione e le prestazioni ambientali.

In secondo luogo, verificare l'output NMEA. Il registro deve produrre frasi VBW e VLW nel formato IEC 61162-1 o IEC 61162-2. Verificare che i flag di stato nella frase VBW siano popolati correttamente. Alcuni log restituiscono le frasi ma lasciano vuoti i campi di stato, il che fa sì che VDR consideri i dati non validi.

In terzo luogo, verificare che il log fornisca sia la velocità sull'acqua che, dove richiesto, la velocità sul terreno. Per le navi di stazza superiore a 50.000 GT costruite dopo il 1° luglio 2014 sono necessari dispositivi separati per ciascuna misurazione.

In quarto luogo, testare l'interfaccia in condizioni reali. Abbiamo visto registri di velocità che hanno superato il test al banco ma hanno fallito quando sono stati collegati al VDR vero e proprio a causa di problemi di messa a terra, disallineamenti della velocità di trasmissione o rumore elettrico sulla linea seriale. Lo standard di interfaccia è solo metà della storia. L'implementazione è l'altra metà.

 

Perché costruiamo il nostro

Progettiamo log Doppler, log elettromagnetici e apparecchiature di misurazione della velocità basate su satellite- perché abbiamo visto troppe navi in ​​cui il log di velocità e il VDR semplicemente non vanno d'accordo. Non perché uno dei due dispositivi sia difettoso. Perché nessuno li ha mai testati insieme prima dell'installazione.

Quando creiamo un registro della velocità, lo testiamo rispetto alle interfacce VDR. Verifichiamo le frasi VBW e VLW. Controlliamo i flag di stato. Sottoponiamo l'unità ai test ambientali richiesti dalle norme IEC 61023 e IEC 60945. Lo facciamo perché i nostri clienti non hanno il tempo di scoprire problemi di integrazione dopo che la nave è già in mare.

La VDR è valida tanto quanto i dati che registra. E il registro della velocità è una delle fonti di dati più critiche in questo elenco. Scegli di conseguenza. L’indagine dopo un incidente dipenderà da questo.