成功大學系統暨船舶機電系應用PAC於客製化遊艇監控系統

Author(s):
趙 儒民 - 國立成功大學 系統暨船舶機電工程學系
林 易賢 - 國立成功大學 系統暨船舶機電工程學系
莊 金章 - 嘉信遊艇股份有限公司
龔 俊豪 - 嘉信遊艇股份有限公司
柯 仕鴻 - 國立成功大學 系統暨船舶機電工程學系

Industry:
University/Education

Products:
LabVIEW, Compact FieldPoint Controllers

The Challenge:
遊艇與其他船舶內的監控系統，對於海上人員之生命安全至關重要，國內目前幾套船舶監控系統的研發，大多是利用電腦主機作為資料監控與記錄的處理設備，但海上嚴峻多變的氣候與環境，相當考驗電腦的穩定性，此外，資料擷取設備與處理設備的佈置，也增加了系統的複雜性。

The Solution:
我們選擇利用NI cFP（Compact FieldPoint）做為現場監控之主機，並以LabVIEW配合作軟體開發，提供給國內廠商一套系統整合、具有加值型經濟效益的監控系統。

本文榮獲2007第六屆虛擬儀控徵文比賽學術組第二名

應用領域

其他：遊艇、船舶監控

 

研究動機

    遊艇與其他船舶內的監控系統，對於海上人員之生命安全至關重要，國內目前幾套船舶監控系統的研發，大多是利用電腦主機作為資料監控與記錄的處理設備，但海上嚴峻多變的氣候與環境，相當考驗電腦的穩定性，此外，資料擷取設備與處理設備的佈置，也增加了系統的複雜性。能否將這兩者合併處理呢？此即本次研究的出發點，試想，若利用PAC（Programmable Automation Controller）既有的資料擷取、網路通訊、資訊處理、運算等功能，正好可以解決上述的難題，且適用於工業標準，而其穩定性相較於電腦，更是有過之而無不及。在此次與嘉信遊艇公司的合作中，我們嘗試了解與測試PAC究竟能在船舶監控系統方面發揮多大的效益與功用。台灣是遊艇王國、電腦王國，但始終缺少自行開發、配合客製化遊艇的監控設備，是以整合NI硬體、開發軟體介面，並提供給國內廠商一套系統整合、具有加值型經濟效益的監控系統，為本團隊此次主要之研究動機。

 

摘要

    臺灣從事遊艇製造出口由來已久，不論是在出口量或者品質方面，質與量之水準在國際間可謂有口皆碑，不過，遊艇上的監控系統，大多卻還是採用國外直接進口、安裝的方式，雖然國內一直有人從事此方面的研究工作，但總礙於整體系統的維護不易，以及架構過於複雜難以上手，致使推廣不易，畢竟真正切合需要的，是架構更為單純簡鍊的系統。PAC除了具有PLC的穩定性，更有完整的網路支援功能，而其模組化的功能設計，使得系統在規劃上擁有很高的彈性，極為適用於船舶監控系統。

 

研究方法及目的

在本研究中，我們選擇利用NI cFP（Compact FieldPoint）做為現場監控之主機，並以LabVIEW8.2配合作軟體開發。研究之目的，在於設計一套監控系統，其監控主機除了具備將現場狀況即時回報給遠端的功能，並可同時進行資料儲存的動作。這個系統的架構單純，規模在一定的大小範圍內，現場不需要備有電腦主機，只要有cFP即可獨立運作；在與遠端溝通方面，可允許多名使用者同時登入，透過電腦察看現場狀態，或者查詢歷史資料庫。

實驗架構

在與嘉信遊艇公司實際合作時，為符合公司需求程度，現場僅配置一台觸控螢幕，隨時監控系統狀況，以及調整系統參數的設定。

此監控系統包括兩個部份：

1. 監控主機：採用Compact FieldPoint（cFP-2120、cFP AI-110、cFP DI-301及cFP CB-1），負責現場資料的擷取，並依據使用者所設定的警戒值，判斷是否發出警報，另外，在送出警報的同時，將發送時間與相關資訊記錄於主機內的記憶卡中，如此，不但平時可以由客戶端的程式讀取資料，在船東需要技術支援時，可直接將記憶卡替換下來，寄回原廠以供技術人員參考。

2. 客戶端：利用遠端電腦登入監控主機，獲得現場的訊息或歷史資訊。

成果介紹

    在與嘉信遊艇合作規劃的系統當中，我們利用NI Compact FieldPoint做為現場監控的主機，以研華的觸控螢幕來做遠端監控，兩者之間，以網路線互相連接。監控範圍包括船上的燈號（Navigation Light）、幫浦（Pump）、油水櫃（Tank）、消防（Fire）、鼓風機（Blower）與GPS等系統。使用者透過觸控螢幕可直接掌握船上各系統的實際運作情形，而發生警報時，系統也會立即在其介面上以醒目的標題提示使用者注意。經過初步的測試，不論是穩定性或運行速度，都相當令人滿意，使用者可以直接切斷cFP的電源，而不必擔心主機的穩定性是否會受影響。

結論

    目前，此研究已成功完成了Compact FieldPoint與觸控螢幕的結合，但尚有若干可望再改進之處：其一，本次的觸控螢幕作業系統，基於某些因素考量，所採用的是Windows XP，雖然不至於影響監控主機端的穩定性，但若能改為Windows CE之類的嵌入式系統，相信對於客戶端硬體的穩定性，能有更進一步的提升；再者，此系統原本的架構，是同時容許船上多部電腦登入主機做查詢的動作，不過由於遊艇廠目前沒有這樣的需求，是以未有機會進行實際測試；又，之後如能引進PDA等設備做搭配，則可使監控系統的功能更具彈性，以上，是此研究計畫的未來展望。

若您想閱讀完整的文章內容或觀看更多徵文比賽參賽文章，請點選下面連結，下載最新資料

http://digital.ni.com/worldwide/taiwan.nsf/web/all/1B65588C5C6DB209482573D0000DE905

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
趙 儒民
國立成功大學 系統暨船舶機電工程學系
Tel: 06-2757575
rmchao@mail.ncku.edu.tw

Browse All Case Studies »