Marine & Offshore systemer

Et skib er et af de hårdeste driftsmiljøer en computer kan havne i. Saltholdig luft trænger ind overalt. Fugt kondenserer på kolde flader. Skroget vibrerer i takt med motoren, og bølgerne sender stød gennem hele konstruktionen. Oven i det hele forventes elektronikken at køre i årevis uden at en tekniker kan komme om bord midt på Atlanten.

Marine og offshore systemer dækker den hardware, der styrer, overvåger og dokumenterer det, der foregår på et fartøj eller en installation til søs. Det er navigationsudstyr på broen. Det er styresystemer i maskinrummet. Det er overvågning af last, ballast og motorer. Det er paneler på dækket, hvor en operatør betjener kraner eller spil i regn og søvand. Fælles for dem alle er, at de skal fungere når det gælder, fordi alternativet er dyrt eller direkte farligt.

Denne artikel gennemgår hvad der gør det maritime miljø så krævende, hvilke standarder du skal kende, og hvad du konkret skal kigge efter i hardwaren. Den er skrevet til den tekniske indkøber og til ingeniøren, der skal specificere et system der holder.

Hvorfor det maritime miljø er i en klasse for sig

De fleste industrielle computere er bygget til en fabrikshal. Der er det varmt og støvet, og der er vibrationer fra maskiner. Det maritime miljø tilføjer flere faktorer oven i det. Den vigtigste er salt. Saltholdig luft er aggressiv. Den sætter sig på printkort, stik og kølelegemer og starter korrosion på metaller der ellers ville holde i mange år på land.

Fugt er den næste store udfordring. Temperaturen svinger kraftigt mellem dag og nat og mellem maskinrum og åbent dæk. Når varm fugtig luft møder en kold overflade, dannes kondens. Kondens inde i et kabinet er en langsom dræber. Den får forbindelser til at ruste og kan på sigt give kortslutninger. Et godt marint design håndterer kondens med tætning, med materialevalg og nogle gange med en smule indvendig varme der holder elektronikken over dugpunktet.

Vibration og stød er konstant til stede. Skibsmotorer kører i døgndrift og sender lavfrekvente vibrationer gennem hele skroget. Bølger giver pludselige stød. Almindelige harddiske og løse stikforbindelser overlever ikke det her i længden. Derfor bygges marin hardware uden bevægelige dele hvor det kan lade sig gøre, og med stik der låses fast.

Standarder du skal kende

Marine elektronik bliver typisk vurderet op mod en håndfuld standarder. Det er ikke bureaukrati for bureaukratiets skyld. Standarderne beskriver netop de påvirkninger udstyret møder til søs, og de giver dig et fælles sprog når du sammenligner produkter fra forskellige leverandører.

IEC 60945

IEC 60945 er grundstandarden for maritimt navigations- og radioudstyr. Den definerer krav til temperatur, fugt, vibration, korrosion og elektromagnetisk forstyrrelse for udstyr om bord. Når en computer er testet til IEC 60945, ved du at den har været igennem en salttågetest og en fugtprøve, og at den er prøvet for vibration i de frekvensområder der er relevante på et skib. Standarden skelner mellem udstyr beskyttet mod vejret og udstyr der er udsat for vejret direkte. Det er en vigtig forskel når du placerer en enhed på broen kontra ude på dækket.

DNV og andre klassifikationsselskaber

DNV er et af de store klassifikationsselskaber. En DNV typegodkendelse betyder at et produkt er afprøvet og godkendt til brug om bord efter selskabets regler. For mange redere og værfter er en sådan godkendelse et krav, fordi den forenkler godkendelsen af hele skibet. Andre tilsvarende selskaber er Lloyd's Register, ABS og Bureau Veritas. Hvis dit projekt skal klassificeres, så afklar tidligt hvilket selskab der gælder, og vælg hardware der allerede har den rigtige godkendelse. Det sparer dig for en dyr og langsom godkendelsesrunde senere.

IP-klassificering og IK

IP-koden fortæller hvor godt et kabinet er beskyttet mod støv og vand. På et åbent dæk vil du typisk se IP65 eller højere på fronten af et panel, så det tåler at blive sprøjtet med søvand og spulet ned. IK-koden beskriver modstandsdygtighed mod mekaniske slag, hvilket er relevant når udstyr sidder hvor folk og last bevæger sig. Læg mærke til at en IP-rating ofte kun gælder fronten af et panel. Bagsiden og kabelgennemføringer skal monteres korrekt for at den samlede installation faktisk holder tæt.

Hvad du skal kigge efter i hardwaren

Når standarderne er på plads, handler det om de konkrete egenskaber. Her er det vigtigste at se efter når du specificerer en marin computer eller et panel.

Fanless og uden bevægelige dele

En blæser er et hul ind i kabinettet. Den trækker saltluft og fugt direkte ind over elektronikken, og den er i sig selv en mekanisk del der slides op. Marin hardware bør være fanless og køles passivt gennem kabinettet. Det samme gælder lagring. Brug SSD i stedet for roterende harddiske. En SSD har ingen bevægelige dele og tåler både vibration og stød langt bedre. Et fanless og diskløst design fjerner de to hyppigste årsager til nedbrud i et tøft miljø på én gang.

Korrosionsbestandige materialer og overflader

Materialevalget afgør hvor længe udstyret holder. Kabinetter i rustfrit stål eller eloxeret aluminium klarer sig langt bedre end almindeligt stål. Stik og forbindelser bør have en overfladebehandling der modstår salt. Indvendigt ser man ofte en lakering af printkortet, kaldet conformal coating, som lægger en tynd beskyttende film over loddepunkter og komponenter. Den film holder salt og fugt væk fra de steder hvor korrosion ellers begynder.

Bredt temperaturområde og strømforsyning

Et maskinrum kan blive meget varmt. En enhed på dækket om vinteren bliver meget kold. Vælg derfor hardware med et bredt driftstemperaturområde, gerne fra omkring minus 20 til plus 60 grader eller mere. Strømforsyningen om bord er sjældent ren. Skibets DC-net svinger, og der kommer spændingsspidser når store forbrugere kobler ind og ud. En marin computer bør tage et bredt DC-input, typisk i området 9 til 36 volt, og have indbygget beskyttelse mod spidser og omvendt polaritet.

Robuste stik og kabelføring

Vibration løsner almindelige stik over tid. Vælg derfor stik der skrues eller låses fast. M12-stik er populære i marine og industrielle systemer netop fordi de tåler vibration og kan fås i tætte udførelser. Tænk også på kabelføringen. Trækaflastning og korrekt fastgørelse af kabler forhindrer at vibration langsomt river en forbindelse fri.

• Fanless køling og SSD-lagring uden bevægelige dele
• Kabinet i rustfrit stål eller eloxeret aluminium med conformal coating på print
• Bredt DC-input med beskyttelse mod spidser og omvendt polaritet
• Driftstemperatur der dækker både koldt dæk og varmt maskinrum
• Låsbare stik som M12 og ordentlig trækaflastning på alle kabler
• Dokumenteret IP-rating på fronten af paneler udsat for vand

Typiske anvendelser om bord

Marine og offshore systemer dækker et bredt felt. Et par konkrete eksempler gør det nemmere at se hvor hardwaren passer ind.

Broen og navigation

På broen sidder de systemer der hjælper besætningen med at sejle skibet sikkert. Det er kortmaskiner, radarvisning og overvågning af position og kurs. Her er kravene til pålidelighed høje, og udstyret skal kunne læses i alt fra skarpt sollys til mørke nattevagter. Skærme til broen har derfor ofte høj lysstyrke og kan dæmpes helt ned, så de ikke ødelægger navigatørens nattesyn.

Maskinrum og overvågning

I maskinrummet kører systemer der overvåger motorer, pumper, brændstof og køling. Her er det varmt, det vibrerer kraftigt, og der kan være olietåge i luften. Computeren samler data fra sensorer over hele skibet og giver besætningen et overblik. Den slags overvågning kører i døgndrift, og et nedbrud kan betyde at man mister indsigt i en kritisk maskine.

Dæk, kraner og offshore

På dækket og på offshore installationer betjenes kraner, spil og lasthåndtering ofte fra paneler der sidder ude i vejret. De skal tåle søvand, regn og direkte sol. På olie- og gasplatforme samt på vindmølleinstallationer til havs er driftsmiljøet endnu hårdere, og der kan gælde yderligere krav til zoner med eksplosionsfare. Her er robust, tætnet hardware ikke til diskussion.

Sådan vælger du, og hvad du vejer op mod hinanden

Det perfekte marine system findes ikke. Du vælger ud fra hvor enheden skal sidde og hvad den skal lave. Et par afvejninger går igen i næsten alle projekter.

Den første er beskyttelse mod ydeevne. Et fuldt tætnet og passivt kølet kabinet sætter en grænse for hvor meget varme processoren må afgive. Hvis du har brug for tung regnekraft, for eksempel til billedbehandling eller maskinlæring om bord, skal kølingen designes derefter. Ofte ender man med en kraftigere processor i et større kabinet med mere køleflade. Vurder tidligt hvor meget regnekraft opgaven faktisk kræver, så du ikke betaler for varme du ikke kan komme af med.

Den anden afvejning er certificering mod tid og pris. Hardware med DNV typegodkendelse koster mere og har et smallere udvalg. Til gengæld glider den nemmere gennem klassifikationen af skibet. Hvis dit projekt ikke kræver klassegodkendelse, kan en robust marin computer uden formel typegodkendelse være det rigtige valg. Afklar kravet før du vælger komponenter, ikke efter.

Den tredje er levetid mod nyeste teknologi. Skibe lever i årtier. Et system du installerer i dag skal kunne serviceres og udvides om mange år. Vælg derfor platforme med lang tilgængelighed på markedet og en arkitektur du kan bygge videre på. En lidt ældre men stabil og langlivet platform er ofte et bedre marint valg end den allernyeste chip der udgår om to år.

Sådan hjælper EmbeddedPC

Vi specificerer og konfigurerer industri-PC til marine og offshore brug sammen med dig. Vi gennemgår hvor enheden skal sidde, hvilke standarder dit projekt kræver, og hvilke afvejninger der giver mening for netop din opgave. Derfra sætter vi en konkret konfiguration sammen med den rigtige køling, lagring, strømforsyning og de rigtige stik.

Som B2B-leverandør arbejder vi tilbudsbaseret. Du fortæller os hvad systemet skal kunne og hvor det skal bruges, og vi vender tilbage med et forslag og en pris. Vi hjælper også med dokumentation af opstillingen, så certificeringen af det færdige fartøj bliver så enkel som mulig. Du er ikke alene med valget.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad betyder IEC 60945 i praksis?

IEC 60945 er grundstandarden for maritimt navigations- og radioudstyr. Den fastlægger krav til temperatur, fugt, vibration, korrosion og elektromagnetisk forstyrrelse. Når en enhed er testet til den standard, ved du at den har klaret salttåge, fugt og vibration i de niveauer der gælder om bord. Standarden skelner mellem udstyr beskyttet mod vejret og udstyr udsat for vejret direkte.

Skal min hardware have DNV-godkendelse?

Det afhænger af projektet. Hvis skibet eller installationen skal klassificeres af DNV eller et tilsvarende selskab, vil en typegodkendt enhed gøre godkendelsen langt enklere. Kræver dit projekt ikke klassegodkendelse, kan en robust marin computer uden formel godkendelse være det rigtige og billigere valg. Afklar kravet før du vælger komponenter.

Hvorfor er fanless så vigtigt til søs?

En blæser trækker saltholdig og fugtig luft direkte ind over elektronikken, og den er selv en mekanisk del der slides. Begge dele forkorter levetiden i et marint miljø. Et fanless design køler passivt gennem kabinettet og holder det tæt. Kombineret med SSD-lagring fjerner du de to hyppigste årsager til nedbrud på samme tid.

Hvor tæt skal et dækspanel være?

Et panel der sidder udsat for vejret bør have mindst IP65 på fronten, så det tåler søvand og nedspuling. Vær opmærksom på at IP-ratingen ofte kun gælder fronten. Bagside og kabelgennemføringer skal monteres korrekt for at hele installationen faktisk holder tæt. Til særligt udsatte placeringer kan en højere rating være nødvendig.

Hvilken strømforsyning kræver et skib?

Skibets DC-net er sjældent rent. Spændingen svinger, og der kommer spidser når store forbrugere kobler til og fra. En marin computer bør derfor tage et bredt DC-input, typisk 9 til 36 volt, og have indbygget beskyttelse mod spændingsspidser og omvendt polaritet. På den måde overlever den de forhold der findes om bord.

Kan jeg få tung regnekraft i en tætnet enhed?

Ja, men det kræver et gennemtænkt køledesign. Et fuldt tætnet og passivt kølet kabinet sætter en grænse for hvor meget varme processoren må afgive. Skal enheden lave billedbehandling eller maskinlæring om bord, ender man typisk med en kraftigere platform i et større kabinet med mere køleflade. Vi hjælper med at finde den rette balance mellem ydeevne og køling.