VDR系统－船舶通信与导航的安装与操作

任务目标

1.掌握VDR系统的组成;

2.识读VDR设备的系统图和接线图;

3.能正确安装VDR系统,并正确接线,会操作VDR设备。

任务分析

本任务的最终目的是能够对VDR系统进行安装和操作。为了实现这个目的,必须掌握VDR系统的组成、识读系统图和接线图的方法,并能对VDR设备进行有效操作。

一、VDR系统组成及各部分作用

FURUNO VR-3000基本的VDR包括以下几部分:

(1)数据采集单元(Data Collecting Unit,DCU),也称为主机,安装在驾驶台附近的航行设备间等。其内部程序与接口、传感器等配合,完成采集数据、数据格式转换、数据刷新和数据备份等任务,是系统的核心,如图12-1所示。

(2)数据记录单元(Data Recording Unit,DRU):结构上表现为最终记录介质(Final Recording Medium,FRM)装载在数据保护舱(Protective Capsule)里,如图12-2所示。FRM一般采用闪存(Flash Memory)。数据保护舱通常安装在罗经甲板龙骨正上方离开船舶建造结构1.5 m外的空旷处,以方便维护和事故后的回收。通常工作环境下所记录的数据能够在记录结束后保持至少两年。

图12-1　数据采集单元

图12-2　数据记录单元

保护舱有固定式和自由浮离式两种。其外壳为高可见度荧光橙色,用反光材料标识“VOYAGE DATA RECORDER—DO NOT OPEN—REPORT TO AUTHORITIES”。保护舱带有一个在25～50 k Hz频段的水下声响信标,信标所用电池至少可以工作30 d。

1)固定式保护舱。固定式保护舱在任何情况下都固定在安装的位置上,并设有分离螺栓或释放杆或转锁等机械释放机关与底座相连,舱体上设有金属拉环或把手,以方便水下回收。在事故发生后,保护舱可以承受冲击(50 g半正弦脉冲11 ms)、穿刺(250 kg 100 mm直径尖头物体3 m坠落)、耐火(260℃10 h及1 100℃1 h)、深海压力和浸泡(6 000 m深24 h及3 m深30 d)等恶劣环境,并保持数据完好性。对于S-VDR,保护舱可不要求满足穿刺的标准。

2)自由浮离舱。自由浮离舱在船体沉没时能够自动脱离船体上浮,并能够在海水浸泡至少7 d保持数据完好性。但如果保护容器经历了高于国际标准对无线电发射装置的防火性能所应承受的火烧温度时,则自由浮离释放装置自动禁止释放保护容器。自由浮离舱还带有昼夜工作的指标灯和在121.5 MHz工作的自引导发射机,周期性发射摩尔斯码“V”指示最后已知或即时位置(如果有内置EPFS设备)。也有的自由浮离舱集成了EPIRB发射机,能够通过卫星搜救系统发出遇险报告。为指标灯和无线电发射机供电的电池至少可工作7 d。

(3)远程报警板(Remote Alarm Panel,RAP):远程指示系统的状态(有的设备报警指示器集成在主机上)。

(4)接线盒(Junction Box,JB):能够减少电缆敷设量,增加输入端口数量(VR-3000 S的可选件)。

(5)桥楼麦克风(Bridge Microphone):即室内麦克风,与室外麦克风加在一起的数量最多6个。

(6)VHF接口单元IF-5200及VHF麦克风和扬声器(Loudspeaker)。

系统工作时主电源采用100～230 VAC,也要提供24 VDC电源。当供电主回路失电时,要求备用电池能够记录桥楼音频2 h。

系统能够连续存储12 h以上的数据。系统整体工作过程可以简述如下:VDR/S-VDR通过传感器接口及信息处理电路采集传感器信息,在数据处理器中对这些数据进行变换、压缩、编码等处理,然后输入存储器和FRM记录保存,并不断滚动覆盖翻新。其主要工作过程可概括为信号采集、数据存储和备份以及自检和故障报警。

二、识读VDR系统图

1.FURUNO VR-3000标准配置清单

FURUNO VR-3000标准配置清单见表12-2。

表12-2　FURUNO VR-3000标准配置清单

续表

2.识读设备说明书的VDR系统图

设备厂家的VDR系统图如图12-3所示。图中的主要英文释义如下:

Waterproof MIC:防水麦克风(用于驾驶室外);

Bridge MIC:桥楼(驾驶室内)麦克风;

VHF Audio:VHF音频(即说话声音);

Radar:雷达(记录雷达显示器上的全部信息);

Serial Data:串行数据;

Alarm Monitoring System:报警监控系统;

Live Player Pro:在线播放处理器;

Analog:模拟的;

Digital:数字的;

Serial:串行的;

GPS:全球定位系统(记录船位,即经纬度和坐标系);

Speed Log:计程仪(记录速度);

Heading:船首向(记录船首向,即罗经指示);

Echosounder:回声测深仪(记录龙骨以下水深、测深仪量程和其他状态信息);

Autopilot:自动舵(记录操舵指示器舵令及其响应角度);

Engine Telegraph:轮机命令和响应[记录所有车钟的或直接的轮机/螺旋桨控制器的位置、轴转数(或等效速度)、反馈指示、前进后退指示器及首尾侧推(如果有)];

Steering Gear:舵机起动器;

M/E Remote System:主机遥控系统;

Main Air Compressor:主空气压缩机;

Bow Thruster:艏侧推装置;

Shell Door System:船体开口/门系统(记录船体开口/门状况);

Watertight Doors:水密门;

Fire Doors:防火门;

Anemometer:风速风向仪;

Fire Detection:火灾探测;

Main Alarms:主报警(记录所有IMO强制要求在驾驶台内报警的状态,报警声音通过麦克风记录);

Others:其他的重要航行安全数据,如ECDIS、CCTV等。

VDR系统(VR-3000/3 000 S)的实物连接图如图12-3(b)所示。

图12-3　VDR系统图及实物连接图

(a)设备厂家的(FURUNO VR-3000)VDR系统图

图12-3　VDR系统图及实物连接图(续)

3.识读船厂的VDR系统图

各船厂根据船舶建造规范、各种建造标准及船东的要求,再结合设备的实际情况,设计绘制本船厂的VDR系统图。图12-4所示是某船厂一艘散货船的VDR系统图。此图中的VDR不是FURUNO的,因此与图12-3相比信号采集有了不同,但总体系统构成是相同的。

图12-4　某船厂散货船VDR系统图

注:(1)电力电缆选用CJ86/SC,通信电缆选用CHJP86/SC;(2)带***号电缆由VDR厂家提供;(3)带*电缆由设备厂家提供

技能一 VDR的安装

一、数据采集单元(Data Collecting Unit,DCU)的安装

DCU安装在室内的甲板或舱壁上。安装位置要便于与相关传感器及相关的设备的连接。对于舱壁安装,请确保安装位置足够坚固,在船舶遭遇的正常振动范围内足以支撑DCU。

1.安装注意事项

(1)安装面必须平整。

(2)安装位置应远离受水溅和有雨水的地方。

(3)选择位置要考虑电缆长度、相关传感器和设备的连接、访问连接器和该单元门的通道。

(4)不能离磁罗经太近。

2.安装过程及细节提示

为了抬高DCU,在单元顶部提供了有眼螺栓。注意:在安装好DCU后,用提供的装饰帽塞住有眼螺栓孔。

将DCU用M10螺栓或φ10方头螺栓紧固到所选位置,安装如图12-5所示。

DCU内部的安装细节如图12-6所示,DCU内部同轴电缆的固定细节如图12-7所示。

图12-5　DCU安装

图12-6　DCU内部的安装细节

图12-7　DCU内部同轴电缆的固定细节

二、数据记录单元(Data Recording Unit,DRU)的安装

1.安装注意事项

(1)必须与燃料或其他潜在的火警危险分开。

(2)必须与可能的机械损伤源分开。

(3)安装地点必须便于常规维护和复制数据。

(4)选择便于潜水员或水中搜寻机械人取回设备的地方。

(5)DRU四周空旷,没有阻碍,以便潜水员或水中搜寻机械人进行作业。

2.DRU的安装过程

(1)数据记录单元(DRU)的安装支架与安装底座的连接。DRU原厂装有安装支架(Mounting Bracket)。要求造船厂为DRU制作一个安装底座(Mounting Base),焊接在甲板上。安装支架要用M8螺栓和螺母(双螺母)安装在安装底座上,减振器和螺栓之间的间隙至少应有3 mm,如图12-8所示。

图12-8　DRU的安装支架与安装底座

(2)DRU火线(Fire Wire Cable)的连接。将火线连接至DRU时,插头要插入最内侧。连接至DRU的电缆插头不能受到损伤,也不能受到雨淋。必须缠绕胶带,以进行防护防水处理。DRU的火线如图12-9所示。DRU的火线连接如图12-10所示。

图12-9　DRU的火线

图12-10　DRU火线的连接(www.xing528.com)

拧紧DRU盖型螺母,直到只能看见一条螺纹,如图12-11所示。注意:不要将盖型螺母拧紧至螺纹末端。拧好后做防水处理,如图12-12所示。

图12-11　拧紧DRU的盖型螺母

图12-12　防水处理

(3)多余电缆的处理。多余电缆不能剪断,应按图12-13所示的方法进行处理。

图12-13　多余电缆的处理

(4)装上铰链销(Hinge Pin)。装上铰链销是安装DRU的最后一步,请不要忘记,如图12-14所示。

图12-14　装上铰链销

3.DRU主体分离的步骤

当需要将DRU的主体分离时,应按以下步骤进行:

(1)松开手动拧紧的盖型螺母(Cap)。

(2)直接拉出DRU的电缆(Cable)(电缆也许在事故发生后已经切断)。

(3)先取下卡销(Snap Pin),再取下铰链销(Hinge Pin)。

(4)提起释放拉杆(Release Lever),分离主体,如图12-15所示。

图12-15　DRU主体的分离

三、远程报警板的安装

要确保有足够的空间用于后盖的安装和布线。远程报警板采用嵌入式安装。在远程报警板附近贴上“IMPORTANT”的标签。安装如图12-16所示。图12-17所示为报警板的电缆处理。

图12-16　远程报警板的安装

图12-17　远程报警板实物

(a)前面;(b)后面

四、麦克风(Microphone)的安装

1.桥楼麦克风(Bridge Microphone VR-5011)的安装

桥楼麦克风带有嵌入式安装板。用6个4×16自攻螺钉固定安装板。单个麦克风的有效使用尺寸约为直径10 m、高度2 m,如图12-18所示。图12-19所示为雷达位置的麦克风安装实例。

图12-18　麦克风的有效使用尺寸

图12-19　雷达位置的麦克风安装实例

麦克风安装在可录制桥楼所有对话的位置。例如,海图桌、雷达控制台、GMDSS无线控制台、驾驶台、发动机控制台等的顶棚面上。本机最多可连接6个麦克风。

2.防水麦克风(Waterproof Microphone VR-3012W)的安装

防水麦克风,即室外麦克风,安装在桥楼两翼(Wing),有两种类型:舱壁安装(Bulkhead Mount)或嵌入式安装(Flush Mount)。

有关麦克风的具体安装方法、接线盒的安装,以及初始化设置和检查等详见厂家安装说明书。

五、识读VDR接线图

图12-20所示为VRD的接线图(以FURUNO航行数据记录仪VR-3000为例)。以数据采集单元为核心,图中给出了各种选配模块。

图12-20　VDR 接线图

技能二 VDR的操作

VDR配有钥匙锁住DCU以防止任何未经授权的访问。安装完毕后必须妥善保管好钥匙。

配置数据的装载和更改应由正式授权人在VDR/S-VDR启用时完成。具体操作根据设备的厂家与型号不同而不同,通常通过Web连接由专用软件完成配置操作。配置操作有密码保护。只有在配置完成后,系统方可正常进行数据记录。

VDR/S-VDR在正常工作状态下的运行是完全自动的,无须人为干预。当报警单元发出告警时,航海人员应按操作说明书的要求进行操作。VDR/S-VDR通常设有电源、存储、记录终止、报警确认和测试等操作按钮。

一、打开电源并记录数据(Powering,Recording)

在DCU的电源控制面板(Power Control Panel)上按照下列顺序依次打开交流供电主电源(AC SUPPLY MAINS)、直流供电主电源(DCSUPPLY MAINS)和备用电池(BATTERY BACK-UP)的开关(Switches)。确认电源控制面板和远程报警面板(REMOTE ALARM PANEL,RAP)的正常指示灯(NORMAL LED)亮,如图12-21所示。VDR在DRU和备份硬盘(HDD)中自动记录数据。

图12-21　VDR打开电源的正常指示

(a)电源控制面板;(b)远程报警面板

二、停止记录数据(Stopping Recording)

只有在下列情况下才能终止数据记录:

(1)船舶在港口内进行必要的维护。

(2)船舶处于闲置状态。

要停止记录,请按照下列顺序关闭电源:BATTERY BACKUP,DC SUPPLY MAINS and AC SUPPLY MAINS。

注意:当BATTERY BACKUP的开关打开时,千万不要通过关闭主开关去关闭系统。如果这样做,系统就会由备用电池供电继续运行,2 h后系统停止工作。

三、远程报警面板的操作(Operation on Remote Alarm Panel)

在远程报警面板上没有电源开关。它的打开和关闭由DCU上的电源开关控制。当远程报警面板上的错误指示灯[ERROR LED(red)]亮时,在错误代码表(Error Code Tables)中核对错误代码编号,识别确认错误。远程报警面板的功能按钮如图12-22所示。

图12-22　远程报警面板的功能键

ACK Button:报警确认键。每次连接到VDR的雷达被关闭时,蜂鸣器就鸣叫。按下[ACK button]键使报警静音。

Save Button:存储键。按下存储键则停止向DCU中的备份硬盘记录数据。如果发生事故,按此按钮以停止录制数据到备份硬盘,然后取出硬盘。

四、取出备份硬盘(Removing HDD)

VDR的信息自动地复制到备份硬盘上,能存储超过12 h的信息(最多48 h),然后自动地被新信息刷新覆盖。如果可能的话,事故发生后将备份硬盘带走。参照图12-23按照下列步骤进行:

(1)长时间按住远程报警面板上的[Save]按钮,黄色LED灯开始闪烁(Dlinking),表明记录正在被终止。

(2)等到灯光平稳(Steadily)。

(3)用钥匙打开DCU并关闭电源。

(4)拉HDD门上的把手(Knob),打开门。

(5)断开IEEE 1394电缆。

(6)取出HDD。

图12-23　HDD在DCU中的位置

任务总结

通过本任务的学习,了解了VDR的功能、特点及设备的组成,掌握了对设备进行安装和操作。

在进行设备安装和操作时一定要注意安全,同时要了解各个船级社和造船企业的要求,接线时注意线型的选择和工艺。

项目评价

项目总结

通过本项目的学习,了解了VDR系统组成及功能,学习了VDR工作原理,掌握了系统的安装过程和技巧,通过对系统图和接线图的识读,对系统进行了安装,在详细阅读设备操作说明书后,学会了对设备的操作。

练习与思考

1.VDR的主要功能是( )。

A.船舶航行数据的记录、显示、打印、自检和故障报警

B.显示船舶的动态和静态信息

C.A+B

D.以上都不是

2.VDR必须在( )h内连续记录所有数据。

A.24　B.48　C.12　D.8

3.船舶发生意外事故之后的( )h内,船长或指定人员必须将VDR的连线装置拉脱。

A.2　B.4　C.8　D.12

4.VDR与S-VDR的区别是( )。

A.安装位置不同　B.要求记录的信息数量不同

C.防水性不同　D.外形不同

5.船载航行数据记录仪的相关国际标准和建议可分为( )。

A.性能标准　B.技术标准　C.查验导则　D.A+B+C

6.VDR保护舱带有一个在25～50 k Hz频段的水下声响信标,信标所用电池至少可以工作( )d。

A.30　B.20　C.25　D.10

7.自由浮离舱在船体沉没时能够自动脱离船体上浮,并能够在海水浸泡至少( )d保持数据完好性。

A.3　B.5　C.7　D.10

8.桥楼麦克风(Bridge Microphone):即室内麦克风,与室外麦克风加在一起的数量最多( )个。

A.6　B.8　C.7　D.9

9.VDR系统工作时主电源采用100～230 VAC,也要提供( )VDC电源。

A.32　B.100　C.68　D.24

10.VDR系统能够连续存储( )h以上的数据。

A.20　B.24　C.12　D.16