船舶機械遠距監控維修管理系統之研究(二) 中華海運研究協會 主持人：黃道祥 (海洋大學 輪機工程學系 主任/副教授) 中華海運研究協會

大綱 船舶遠距監控的目的 實施船舶遠距監控之條件與內容 遠距監控之效益與省思 實船遠距監控的設計 通用型遠距監控的設計 成果展示 結論與未來展望 中華海運研究協會

船舶遠距監控之目的 岸端管理人員可以在遠端同步掌握船舶之實際運轉資訊，以確保設備之運轉效率 藉由衛星通訊的功能，方便船端以及岸端即時溝通，藉由岸上專業顧問或技術人員的支援，讓問題之解決更為周延 有效整合船、岸兩方的資源以維護船舶運轉的最佳化 面對大量使用到第三世界的船員，船員素質參差不齊，船舶遠距監控的需求也越顯重要 中華海運研究協會

船舶遠距監控之內容 船端實際運轉資料之擷取 船、岸兩端同步之運轉資料的分析與意義呈現 輔助進行性能分析與故障診斷 提供現場以及遠端間之通訊平台 中華海運研究協會

實施船舶遠距監控之條件 船內須能提供實際的感測訊號或運轉資料之電腦記錄檔案 船內具備電腦網路系統以及電腦伺服器(包含機艙與駕駛台) 對外通訊機制須能聯結網路或至少能收發資料 中華海運研究協會

遠距監控之效益與省思 透過即時資訊、集中管理、異常掌握等以提升船舶之可靠性與安全性 船端管理人員可比對該船之運轉歷史資料以了解效率變動之情形，發現效率下降時可及早進行必要的檢查或處置 岸端管理中心尚可比對不同船舶間之運轉效率差異，以提醒船舶做必要的檢查、調整或維護 必須注意感測器失效而喪失監視、警報甚至安全防護之功能 如果進行遠端控制，應注意通訊中斷所造成之不可控制性問題 必須建立現場及遠端監之合作性與信賴度以協同處理，解決問題 中華海運研究協會

實船遠距監控之設計 由於現成船舶之監控診斷系統種類繁多，並且機艙自動化的程度亦有甚大的差異，在建置輪機遠距監控管理系統時，由於內容的差異導致不同的系統將有不同的處理方案，如果原有的設備量測資訊不足，或者系統封閉，量測資訊無法解碼取得，則所需的系統更改、或者加裝必要的感測系統…等等，在研發上勢必會遭遇重大的困難，所需的軟硬體費用亦可能過於龐大而無法為船東接受，因此本研究計畫鎖定為現成具有延伸功能且量測資訊較開放的監控系統，例如TERASAKI WE21型以上，具有可程式控制器之系統進行研究。 中華海運研究協會

實船遠距監控之設計(續) 為了能夠將本計畫所建置的系統在實船上進行安裝、測試與驗證，研究小組於第一年計畫中曾廣泛徵求航運公司的意願，其中以長榮海運反應最為積極，研究小組特別拜訪桃園長榮總公司，說明本研究案之目的與內容，長榮公司允諾以該公司之S-type船舶進行研發，並且提供必要的協助。由長榮海運所提供S-type船航行之船期資料中先鎖定定期停靠高雄港之長偉輪及長強輪進行實船之系統了解，針對該船現行之系統架構為原則規劃實船遠距監控系統的設計內容。 中華海運研究協會

實驗船之現況 控制室內使用兩組PLC進行資料蒐集（FUJI PLC） PLC之資料經PCI介面卡，進入PC Server（2套） PC Server 內安裝WE22（TERASAKI Watch Free System），進行資料處理，監視資料記錄，資料結果顯示與故障警報 運轉之資訊透過LE-NET，廣播至各Client端 中華海運研究協會

實驗船之現況(續) 在Deck office 裝設運轉資料記錄程式，可定時或依指定記錄所有的運轉資料，並將資料檔放置於船內網路的分享區 駕駛台配備有PC-server一組，該Server可連接INMARSAT- F，透過AMOS軟體，可使用Send E-mail 功能，將資料傳送至公司，（船上的Noon report，即是使用E-mail以attach file之方式傳回公司） 中華海運研究協會

實驗船之設計構想 監視系統係透過Deck office 之PC server 經由CSV storage program，將(1)Engine data (2)Hull data (3)Navigation data 等，自動定時或經由手動即時存入CSV檔（CSV檔為逗號分隔之文字檔案，此檔案格式可允許Excel讀取)。 因此可以針對CSV檔進行處理，取出指定之欄位資料，並予以運算分析，得出引擎性能評估結果，該結果作成傳送資料，藉實驗船之INMARSAT 之通訊功能將資料傳回岸端。船端及岸端可以同步顯示重要運轉資訊畫面，方便雙方對談討論。 中華海運研究協會

Automatic Data Storage 資料來源與即時性 Automatic Data Storage 中華海運研究協會

資料來源與即時性(續) Select Interval time 中華海運研究協會

資料來源與即時性(續) Manual Data Storage 中華海運研究協會

即時性之資料 中華海運研究協會

實驗船遠距監控系統架構 中華海運研究協會

實驗船圖控程式架構 中華海運研究協會

實驗船圖控程式運算流程 中華海運研究協會

重要運轉資訊之圖形畫面呈現 主機馬力之工作點(Power/speed diagram) 主機系統運轉資訊(Mimic diagram for M.E.) 趨勢圖(Trend analysis) 主機性能圖(Performance curve) 電力系統運轉資訊(Mimic diagram for G.E.) 船位及航行資料(Navigation data ) 中華海運研究協會

Power / speed 畫面 中華海運研究協會

Mimic diagram for M.E. 畫面 中華海運研究協會

Trend analysis 畫面 中華海運研究協會

Performance curve 畫面 中華海運研究協會

Mimic diagram for G.E. 畫面 中華海運研究協會

Navigation data 畫面 中華海運研究協會

實船遠距監控設計之困難度 由於實驗船監視系統之硬體開放性不足，因而採用聯結記錄之運轉資料檔之方式進行設計 記錄之運轉資料屬於文字型之資料，必須設計處理程式，將其轉換為數值型之資料，以進行後續之運算與處理(Data mining) 資料處理時，設計者必須很清楚知道運轉資料之各欄位位址及其意義，才能撰寫程式以便取出特定資料進行資料分析與意義呈現 必須設計出讓即使是不熟悉電腦之操作人員也可輕易上手的使用者介面 實驗船約兩個月返台一次，靠港的時間不到一天，可供上船檢查、安裝與測試的時間相當緊湊 中華海運研究協會

實驗船設計獲致之成果 設計的系統可以有效的將選定的重要運轉資料傳至岸端 原有商用監視統的優點可以跟本計劃所設計的系統相結合而得以延伸至岸端，在岸端得以使用圖形的方式展現指定船舶的運轉現況及重要意義，相當於把TERASAKI之Watch-Free system的監視主要畫面呈現於岸端電腦而方便清楚研判該船之現況，此與以往只能根據Noon Report 的片面數據資料作研判的效果有顯著的改進。 藉由通訊的功能方便船端及岸端相互溝通，讓問題之解決更周延 中華海運研究協會

實驗船設計獲致之成果(續) 如果其他型式的監視系統也有運轉資料自動記錄的功能，僅需配合運轉紀錄的欄位格式做適當修正，本研究計畫在實驗船的設計也可沿用至其他監視系統 整體設計為自行研發，如果需要更改設計則只需要抽換軟體元件，對監控系統的設計而言具備有相當大的彈性，真正做到技術本土化 中華海運研究協會

實驗船之遠距監控系統展示 中華海運研究協會

通用型之船舶遠距監控設計 設計主旨在於能夠適用於各型船舶，適用於各種船用的衛星通訊設備 設計中使用PLC作為即時感測資料擷取裝置 使用OPC Server讓PLC與分析電腦(PC)連結 可延用實驗船設計之資料處理系統以及圖控程式與介面 通訊機制採IP-based的設計，以便獨立於各型通訊設備，並連結各種網路服務的功能，方便資料、聲音、視訊之傳輸 中華海運研究協會

通用型遠距監控系統架構 附註：本系統屬於IP-based的設計，與通訊設備之規格無關， 只要通訊設備能連接ADSL就可提供資料、聲音、視訊 等功能。 中華海運研究協會

通訊機制 中華海運研究協會

通用型遠距監控系統功能 圖形化操作介面 船、岸同步顯示運轉資訊 即時狀態紀錄 警報音與警報顯示 產生運轉資料檔 網頁監控 支援網際網路通訊協，進行雙向聲音、電傳、傳真、資料、視訊會議 中華海運研究協會

通用型操作畫面 中華海運研究協會

通用型操作畫面(續) 中華海運研究協會

通用型設計之討論 通用型設計自感測訊號開始，連接資料擷取用PLC及監視管理系統用電腦以及圖控監視管理環境，並連接具提供網路功能服務之海事衛星等…之完整系統，讓船東了解實質的遠距監控系統基本架構，由船東自行決定要從哪一段來聯結通用型船舶遠距監控系統 通用型遠距監控系統在通訊機制上，採IP based方式，以便具備各種網路服務的功能。研究中選擇了體積小價格較低廉而且能夠聯結網路的海事衛星(Inmarsat BGAN)作為驗證工具 目前衛星通訊的費率並不低廉，因而船公司通常不考慮讓船舶聯結網路以取得如岸上多樣性的網路服務。由於本研究必須考慮前瞻性，當寬頻的服務趨於平價時，即能應用本研究所提供的網路設計功能 中華海運研究協會

通用型之遠距監控系統展示 中華海運研究協會

資料傳輸路徑 中華海運研究協會

結論 船舶營運是基於國際化的經營模式，如何突破時間空間的限制，讓船舶的運轉現況能夠被船公司清楚的掌握。當船舶的運轉出現狀況之時，如何提供一個資料分享的平台，讓船端及岸端彼此對談討論，以及如何結合岸上的資源來協助解決船舶運轉問題，讓問題的解決更周延，以及讓船舶的運轉更有效率，是本研究計畫的重要目的。 在本研究計畫中，藉助海事衛星的通訊能力之協助，本研究案已經成功的建立了船舶遠距監視管理平台。計畫中首先針對選定的實驗船進行設計，實際的驗證結果顯示，設計的系統可以有效的將選定的重要運轉資訊傳回岸端，船端及岸端均可以在安排的圖控環境上清楚的展現運轉資訊的重要意義，並且藉由通訊的功能方便船端以及岸端相互溝通，讓問題之解決更為周延。 中華海運研究協會

結論(續) 如果選定的船舶不具相容的監視系統，本研究計畫規劃出通用型船舶遠距監控設計。展示的結果顯示藉由網路的功能，通用型的設計可達成即時遠端監控的效果 由於大部分的機艙感測器是搭配控制或監視設備，不同的廠家就有不同的設計，往往開放性不足，是本研究案難以克服的問題，最好在造船時能要求標準化 值得強調的是本研究案係架構在需要聯絡時的即時診斷及重要資料傳輸，而並非24小時的全天候即時監控 中華海運研究協會

結論(續) 另從國際公約對船舶設備規格之提升及國際商港對於反恐措施之嚴格要求，以及船公司對所屬船舶依ISM Code及ISPS之規定，必須擔負更多的監管責任。船舶運送人及傭船人須規劃建置船舶遠距監控系統，以確保船舶之航行與營運安全，並提升船隊之競爭力。 中華海運研究協會

未來展望 本研究主要做到船、岸兩端重要船舶運轉資訊的分享與意義呈現，如何導入專家知識，讓運轉資訊的分析更明確，以有效協助故障診斷，值得再進一步研發 如何加入進階的狀況監視(Condition monitoring)方法，以提供外加的故障診斷資訊，亦值得再進一步探討 如何由記錄的資料自動產出公司需要的報表以減輕船上人員的paper work工作量，讓其專心處理技術性的工作，是另一項值得發展的服務 中華海運研究協會

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