Merielektroniikan teollinen internet

In English – englanniksi

Teollisessa internetissä ideana on yhdistää erilaisia älykkäitä laitteita toisiinsa ja laittaa tieto kulkemaan. Automaattisesti tapahtuva tiedon kerääminen, jakaminen ja jalostaminen tekee mahdolliseksi uusia ennennäkemättömiä käyttäjille arvokkaita palveluita.

Aluksissa käytettävät elektroniset laitteet (esim, kompassi, loki, tutka, kaikuluotain, VHF-radiopuhelin, satelliittipaikannin, moottorin mittarit) olivat käytännössä 80-luvun loppuun saakka täysin toisistaan riippumattomia erillisiä itsenäisiä laitteita, joilla oli oma toisistaan riippumaton käyttäjäliityntänsä. Mitään laitteen keräämää tai jalostamaa tietoa ei pystynyt jakamaan muuten kuin manuaalisella työllä laitteiden käyttäjän toimesta.

USA:n merielektroniikkayhdistys (National Marine Electronics Association) alkoi kehittää 80-luvun alussa laitteiden väliseen tiedonsiirtoon standardia. Laitevalmistajat omaksuivat NMEA0183-standardin käyttöön maailmanlaajuisesti ja se oli myös pohjana maailmanlaajuiselle merielektroniikan digitaaliselle rajapintastandardoinnille (IEC61162-standardit). NMEA0183 (IEC61162-1 ja IEC61162-2) on teknisesti hyvin yksinkertainen ja syntyaikainsa mukainen. Kyseessä on viestien määrittely (ASCII-tekstinä) ja siirto sarjaliikenteenä (RS-422 tai RS-232) 4800 tai 38400 bit/s nopeudella. Laitteita voidaan kytkeä yhteen siten, että kaisi laitetta on vuorovaikutuksessa keskenään jakaen ja kuunnellen. Sarjaväylällä voi kuitenkin olla yhden tietoa jakavan laitteen lisäksi useita muita kuuntelijoita. Jos on tarve saada useampi laite lähettämään tietoa, tarvitaan lukuisia erillisiä sarjaväyliä tai erillinen multiplekseri, joka yhdistää useamman jakavan laitteen samalle sarjaväylälle estäen päälekäiset puhujat. Asennustyönä antureiden ja laitteiden liittäminen toisiinsa NMEA0183:lla on hyvin sekavaa ja vaatii paljon kokeiluja varsinkin, jos antureita ja laitteita on paljon.

NMEA2000 (IEC61162-3) on uudempi merielektroniikan standardi. Se perustuu ajoneuvoissa ja teollisuudessa käytetyyn CAN-väylästandardiin (ISO11898) ja protokollan ylemmät kerrokset ovat SAEJ1939-standardin mukaisia lisättynä merielektroniikan viestien määrittelyllä. NMEA2000-väylällä kaikki laitteet voivat keskustella keskenään. Väylään kytketyt anturit ja laitteet muodostavat verkon. Tiedonsiirtonopeus on 250 kbit/s. Merielektroniikan valmistajat ovat usein brändänneet omat NMEA2000-väylänsä (esim. Raymarine SeaTalkNG, Simrad SimNet, Furuno CAN) ja niissä käytettävät liittimet ovat erilaisia. Asennustyönä laitteiden liittäminen toisiinsa NMEA2000:lla on yksinkertaista ja suoraviivaista. Eri valmistajien laitteet toimivat hienosti yhdessä.

NMEA OneNet on seuraava askel merielektroniikan tiedonsiirron standardoinnissa. NMEA2000-verkon tiedonsiirtonopeus ei riitä esimerkiksi tutka-anturin kuvan siirtämiseen näytölle. NMEA OneNet perustuu Ethernet-standardiin (IEEE802.3). TIedonsiirtonopeus on 100 Mbit/s – 10 Gbit/s. Valmistajilla on tarkoituksena standardoida NMEA2000-viestien siirto Ethernet-verkossa ja liitynnät NMEA2000-verkkoon. Standardointityö on vielä kesken ja tämän päivän laitteet käyttävät valmistajakohtaisia protokollia Ethernet-tiedonsiirrossa.

Myös avoimelle merielektroniikan tiedonsiirron standardille on kysyntää. Signal K -kehittäjäryhmällä on visio ja toteutus, jossa NMEA-verkon tieto liikkuu helposti erilaisiin laitteisiin ja sovelluksiin – jopa alusten välillä tai mantereelle.

laitteet

Päkiään sunnitellut anturit, laitteet, NMEA2000-verkko ja Ethernet-verkot. (Klikkaa kuva suuremmaksi.)

IMG_2649

Kokeiluja edellisen kuvan antureilla, laitteilla ja väylillä ennen veneeseen asentamista. OpenSkipper -sovellus PC:ssä osoittautui mainioksi työkaluksi. Siinä on jopa kuvattuna täsmällisesti XML:llä kaikki NMEA0183 ja NMEA2000 viestien rakenteet! Neljän laitteen firmwaren päivityskin sujui sisätiloissa huomattavasti helpommin kuin telakalla.

IMG_2641

NMEA2000-verkosta tulevaa anturitietouttta esitettynä Raymarinen a75 MFD:llä. Oma sijainti näkyy kartalla pienenä mustana veneenä. Kilpilahden satamassa näkyy yksi alus AIS-maalina. (Klikkaa kuva suuremmaksi.)

IMG_2640

Olohuoneen TV on kytketty PC:n näytöksi. PC:ssä on käynnissä SeaClear -karttaohjelma. NMEA2000-verkon tieto siirtyy NMEA2000-NMEA0183 -sillan ja serial-ethernet -sillan kautta naapurihuoneesta tänne karttaohjelmalle. Näkymä isolla näytöllä ja antureista tuleva tieto on lähes reaaliaikaisesti täsmälleen sama kuin taustalla vasemmalla naapurihuoneessa (ja edellisessä kuvassa) MFD:llä. (Klikkaa kuva suuremmaksi.) Olohuoneen PC jakoi samanaikaisesti myös järjestelmän AIS-vastaanottimen vastaanottamat maalit NMEA0183-muodossa MarineTraffic -verkkoon Kplex -ohjeman avulla.

Tässä tulikin esille joitain merielektroniikan internetin tuomia uusia mahdollisuuksia. Niitä on nyt helppo ideoida loputtomasti lisää.

Jukka Wallinheimo

You Have Already Voted For This Poll!!

In my boat the equipments and sensors

 are not connected  are connected with NMEA0183 bus  are connected with NMEA2000 network  No vote

Total voters: 3

          100%      

 

 

Share on Tumblr