現(xiàn)代化人機界面讓控制更靈活

　　【在結構復雜的運輸船中，當發(fā)現(xiàn)傳感器的設置需要調整時，操控者可以不必再在狹窄的機艙里費力往返了。利用現(xiàn)代化具有防爆能力的、通訊性能極好的儀表控制臺，就可以在船長室中對傳感器的設定進行調整了。】

　　Mellum是一條多功能運輸船。為了能夠完成多種多樣的物資運輸任務，其設備配置也充滿了多樣性。除了配備消防水炮和破冰器之外，還有其他一些船舶日常操作所需的特殊裝備,其中就包括網(wǎng)絡系統(tǒng)和特殊的船舶操作技術，使得該船在技術改造后一直保持先進的技術水平。重要的是：船舶控制網(wǎng)絡系統(tǒng)更換的新HMI(人機界面)系統(tǒng)不僅要滿足當前的技術要求，計劃的更新改造方案還要考慮到應盡可能地不用其他輔助設備就能支持數(shù)據(jù)傳輸。

　　每天使用的船舶操作技術

　　長期以來，在機艙中的船舶操控信息都是通過串行電纜進行傳輸?shù)模軌蛲ㄟ^超級終端顯示在Windows系統(tǒng)中。將來，計劃在船舶的操控系統(tǒng)中采用光纖網(wǎng)絡，轉換到現(xiàn)代化的過程控制系統(tǒng)中，有計劃、有步驟地實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。船長室的工作環(huán)境對HMI提出了特殊的要求：它應是一個自我封閉的防爆燃系統(tǒng)，同時還保證能夠在海洋環(huán)境中可靠使用。船舶的操作和控制系統(tǒng)是R.Stahl公司Open系列HMI中使用非常靈活的Panel PC系統(tǒng)。借助于匹配性能極好的接口技術，這一系列的人機界面不僅僅支持現(xiàn)在的通訊解決方案，而且也能適應未來通訊解決方案的需要。

　　利用這一儀器，能夠非常舒適地完成各項船舶自動化操控任務。例如，當發(fā)現(xiàn)傳感器的設置需要調整時，操控者可以不必再在狹窄的機艙中往返。利用現(xiàn)代化具有防爆能力的、通訊性能極好的儀表控制臺，就可以在船長室中對傳感器的設定進行調整了。而在過去，則需要回到控制臺進行調整設置。采用新技術之后，省略了大量的來回過程。

　　大批量生產(chǎn)的Open HMI的總模塊通過了DNV挪威船級社安全認證，不僅有在易燃易爆危險場合中使用的類型，在安全環(huán)境中使用的類型也都由獨立第三方測試實驗室進行了船舶操作和監(jiān)控試驗;其他的設施平臺和近海運輸設備也都能夠獲得世界上其他船級社認證。借助于耐海水腐蝕的金屬材料，抗振的結構設計和足夠的抗電磁干擾保護，保障了所使用的HMI系統(tǒng)在海洋運輸中可靠地工作之外，還具有很長的使用壽命。由于其工作環(huán)境非常惡劣，因此沒有使用傳統(tǒng)的硬盤，取而代之的是使用閃存卡。

　　模塊化易燃易爆安全防護

　　在沒有其他特殊要求的情況下，Open HMI可以在船舶上除指揮臺以外的各種地方使用，而在指揮臺中使用時則還需要進行專門的認證。Open HMI有著強大的性能和不同規(guī)格的系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的需求配置為各種立式嵌入式的控制儀器(圖1)。借助于性能強大的PC硬件和大型顯示器，能夠全面地展示復雜的船舶操作過程。顯示屏為19in(1in=0.0254m)的觸摸屏。從軟件技術方面來講，由于其開放性平臺，使其有著極高的使用靈活性，除了能夠采用Windows XP系統(tǒng)之外，也可以根據(jù)用戶的需求安裝Windows XP Professional系統(tǒng)。船舶的操作者可以用25種語言對船舶進行控制，用150種不同的鍵盤進行操作。

　　Open HMI不僅可以作為標準的獨立系統(tǒng)使用，在必要時也可以方便地與控制面板連接起來配套使用。與其他的儀表控制計算機不同，該系列的儀表控制計算機有單獨的易燃易爆防護模式;經(jīng)過專業(yè)培訓人員有目的地更換儀器中的個別元器件，可以對儀器設備進行自我維護和修理。而傳統(tǒng)的HMI在易燃易爆危險場合中，在修理或者更換配置時必須完全拆卸下來，離開危險環(huán)境(如防爆安全等級Ex m);或者在受到嚴格監(jiān)控的條件下進行修理(如防爆安全等級Ex q)。在Open HMI系統(tǒng)中，每一個零部件都最佳地滿足了防爆安全等級的要求，從而使得在易燃易爆危險場合中費時費力的儀器檢修工作變得更加輕松方便了。

　　該系統(tǒng)中的少數(shù)零部件滿足了Ex m級的要求(反向澆鑄);有些元器件，例如CPU和網(wǎng)絡元器件滿足了Ex d級的要求，連接用的電路板滿足Ex e級或者Ex i級的防爆要求。接線盒的安全保護等級為Ex e，提供了與2.0版USB 16GB閃存驅動連接的能力，也滿足了大量數(shù)據(jù)存儲的需要。除了兩個2.0版USB接口之外，該儀器還有兩個串行接口，一個以太網(wǎng)連接接口和鍵盤、軌跡球以及條碼和卡片識讀設備的接口，其輕巧的外殼無需特殊的認證許可。

　　Stahl公司的產(chǎn)品在出廠時，為用戶配備防爆安全保護HMI系統(tǒng)的是DNV挪威船級社認證證書。依據(jù)其靈活的通訊能力，性能強大的硬件和軟件，操作非常舒適的觸摸屏和具有眾多優(yōu)點的結構設計，使得Open HMI支持不同的數(shù)據(jù)通訊方式(圖2)，在船舶操作和可視化方面成為一個新的里程碑，提供了屬于未來的解決方案。

　　船舶現(xiàn)代化改造中的五點技巧

　　技巧1：在定期對船舶進行現(xiàn)代化技術改造時，應注意技術改造使用的所有元器件具有升級換代的能力。例如安裝在Mellum船舶上的HMI就帶有串行接口，隨著技術的發(fā)展將來也會通過以太網(wǎng)接口進行通訊。

　　技巧2：海洋運輸船舶要求結構非常堅固，有些機械裝配的解決方案比電氣自動化技術方案更有利。

　　技巧3：采取有效的措施保障工作環(huán)境惡劣的船舶正常運行，例如選擇耐海水腐蝕的材料，足夠的電磁干擾防護以及使用對機械影響因素不敏感的閃存卡替代IT技術中常規(guī)的硬盤。

　　技巧4：是否滿足海運安全是由挪威船級社DNV認證來確認的。船舶技術改造的新裝備在出廠時帶有DNV認證證書或者類似的認證，以便能夠順利地使用這些元器件。

　　技巧5：防爆系統(tǒng)的維護保養(yǎng)和改造一般都比較困難，而安裝使用具有防爆保護的單獨元器件會使這一工作變得非常簡單。Open HMI系統(tǒng)就是一個很好的例子，其各個元器件都滿足一定的防爆等級要求，從而使元器件、模塊的更換工作更加簡單。