Морские сенсорные мониторы для систем управления судами

Морской сенсорный монитор должен не только отображать навигационные данные или информацию об оборудовании. Он должен оставаться читаемым, отзывчивым и механически устойчивым даже в условиях яркого света, влаги, вибрации, перепадов температуры и непрерывной эксплуатации.

Эти условия влияют практически на все компоненты дисплея: яркость ЖК-экрана, переднее стекло, сенсорную технологию, оптическое склеивание, герметизацию, крепление, разъёмы и источник питания. Монитор, который отлично работает в офисе, может стать трудночитаемым, давать ложные нажатия или преждевременно выйти из строя при установке на суде.

Поэтому для производителей оборудования и системных интеграторов выбор подходящего решения зависит от места установки монитора и способа его эксплуатации, а не только от размера экрана или разрешения.

Почему в системах управления морским транспортом используются сенсорные мониторы

На современных судах данные о навигации, работе двигателей, сигналах тревоги, связи и мониторинге оборудования объединены в цифровые системы управления. Монитор с сенсорным экраном предоставляет операторам прямой доступ к этим функциям, избавляя от необходимости устанавливать отдельную клавиатуру и мышь на каждом рабочем месте.

Типичные области применения включают:

• системы навигации по мостам и картографические системы;
• панели мониторинга судов и сигнализации;
• интерфейсы двигателя и силовой установки;
• органы управления палубным оборудованием;
• оффшорное оборудование;
• терминалы наблюдения и связи.

Сенсорное управление позволяет сократить занимаемую панелью площадь и облегчить доступ к информации, однако оно не должно автоматически заменять все физические элементы управления. Для аварийной остановки, команд, критически важных с точки зрения безопасности, а также часто используемых функций по-прежнему могут потребоваться специальные кнопки, переключатели или другой резервный способ ввода.

Роль сенсорного экрана заключается в обеспечении понятного и эффективного интерфейса оператора, при этом он должен надежно вписываться в общую архитектуру системы управления.

Начните с выбора места установки

“Термин ”использование в морских условиях» не обозначает какую-то одну среду эксплуатации. К экрану, установленному внутри закрытого мостика, предъявляются иные требования, чем к экрану, установленному на открытой палубе.

Место установки	Основные проблемы с дисплеем
Закрытый мост	Видимость днём и ночью, низкий уровень отражения, диапазон регулировки яркости, совместимость с другими системами
Открытый мост или палуба	Прямые солнечные лучи, дождь, солевой туман, контакт с влагой, более надежная герметизация
Машинное отделение	Нагрев, вибрация, перчатки, загрязнение и непрерывная эксплуатация
Оффшорное оборудование	Влажность, коррозия, вибрация, читаемость на открытом воздухе и доступ для технического обслуживания
Встроенная консоль	Вырез, уплотнение прокладки, зазор сзади, разъемы и тепловая конструкция

Перед выбором дисплея необходимо уточнить, будет ли подвергаться воздействию внешней среды передняя поверхность, задняя часть корпуса или весь монитор в целом. От этого зависит, достаточно ли будет герметизации только передней части или потребуется полностью герметичный корпус.

Более подробную информацию о подходящих платформах для размещения объявлений см. в нашем промышленные дисплеи для морских систем.

Читаемость при солнечном свете — это нечто большее, чем просто показатель яркости

Сильный солнечный свет и отражения от воды могут сделать изображение на стандартном дисплее неразборчивым. Высокая яркость помогает, но сама по себе она не гарантирует читаемости.

Необходимо учитывать весь оптический блок в целом:

• Яркость ЖК-дисплея;
• коэффициент пропускания сенсорного экрана;
• отражение на защитном стекле;
• Обработка поверхности методом AG или AR;
• воздушная склеивка или оптическая склеивка;
• угол обзора;
• цвет и контрастность пользовательского интерфейса.

ЖК-дисплей с заявленной яркостью 1 000 нит не всегда будет обеспечивать яркость 1 000 нит в готовом сенсорном дисплее. На количество света, достигающего оператора, влияют сенсорный датчик, стекло и покрытия. По возможности яркость следует проверять на лицевой поверхности готового дисплея.

Оптическое склеивание устраняет воздушный зазор между сенсорным модулем и ЖК-дисплеем. Оно позволяет уменьшить внутреннее отражение, повысить воспринимаемую контрастность и снизить риск образования конденсата на границе склеивания. Оно не повышает собственную яркость ЖК-дисплея и не делает монитор в целом водонепроницаемым.

Наш Руководство по сравнению методов «воздушной» и «оптической» склеивания в котором эти различия объясняются более подробно.

Важное значение имеет также работа в ночных условиях. Дисплей, который хорошо виден при дневном свете, может оказаться непригодным для использования на мосту, если его яркость нельзя снизить до уровня, достаточного для работы в ночное время. Если требуется обеспечить работу в дневное время, в сумерках и ночью, необходимо оценивать не только максимальную яркость, но и диапазон регулировки яркости.

PCAP или резистивный сенсорный экран для использования на морских судах?

Проекционно-емкостные сенсорные экраны широко используются в современных морских интерфейсах человека-машины (HMI), поскольку обеспечивают прозрачную стеклянную поверхность, точную реакцию и поддержку мультитач. Однако стандартные настройки PCAP не всегда подходят для работы в условиях дождя, соленой воды или при ношении толстых перчаток.

Вода на поверхности может повлиять на электрические параметры, регистрируемые сенсорным контроллером. В зависимости от типа контроллера, его настройки и заземления это может привести к ложным срабатываниям, блокировке сенсорного ввода или снижению точности.

Поэтому конструкция морского устройства PCAP должна проходить испытания с использованием:

• конечная толщина защитного стекла;
• фактическая структура соединения;
• мокрые пальцы и капли воды;
• перчатки, используемые операторами;
• готовый металлический корпус;
• предполагаемый источник питания и ведущий компьютер.

Повышение чувствительности при работе в перчатках может также привести к повышению чувствительности к воздействию воды или электрических помех. Правильная настройка прошивки заключается в поиске баланса, а не просто в выборе максимально возможной чувствительности.

Резистивный сенсорный экран по-прежнему остается практичным решением в тех случаях, когда операторы используют толстые перчатки или стилус. Он реагирует на давление, а не на емкость пальца, однако, как правило, отличается более низкой прозрачностью и более ограниченными возможностями мультитач по сравнению с PCAP.

Требование	Сенсорный экран PCAP	Резистивное прикосновение
Управление пальцами	Превосходно	Хорошо
Мультисенсорные жесты	Поддерживается	Как правило, не требуется и не поддерживается
Работа в толстых перчатках	Требуется проверка и настройка	В целом проще
Мокрая поверхность	Требуется настройка и тестирование контроллера	Меньше подвержен влиянию емкостных помех, вызванных водой
Оптическая чистота	Выше	Нижний
Передняя панель из прочного стекла	Хорошо подходит	Зависит от конструкции

Ни одна из этих технологий не является безусловно лучшей. Выбор следует делать с учетом особенностей оператора, перчаток, степени воздействия воды и интерфейса программного обеспечения.

Уточните, что именно включает в себя класс защиты IP

Класс защиты IP распространяется только на ту конструкцию, которая прошла испытания. Термин “IP65 спереди” обычно означает, что установленная передняя панель обеспечивает защиту от пыли и струй воды при условии, что прокладка плотно прижата к корпусу заказчика. Это не означает, что задняя часть корпуса, разъемы или монитор в целом соответствуют классу защиты IP65.

В случае монитора, встроенного в панель, герметичность зависит не только от стекла:

• передняя панель или конструкция со стеклом от края до края;
• материал и расположение прокладки;
• вырез для монтажа;
• растущее давление;
• ровность корпуса;
• места ввода кабелей и разъемов.

Для монитора, устанавливаемого на открытой палубе, может потребоваться полностью герметичный корпус и водонепроницаемые разъёмы. Для монитора, установленного внутри защищённого шкафа управления, может потребоваться лишь герметичная передняя панель.

В техническом задании и чертеже должно быть четко указано, распространяется ли номинальная мощность на переднюю, заднюю часть или весь корпус.

Проблемы, связанные с солью, конденсацией и коррозией, требуют системного подхода

Морская вода воздействует не только на поверхность дисплея. Влага, содержащая соль, может проникать к открытым разъемам, винтам, краям корпуса и платам контроллера. Со временем это может привести к коррозии, нестабильной передаче сигналов или выходу из строя сенсорного контроллера.

В зависимости от уровня воздействия в проекте может потребоваться:

• коррозионно-стойкий материал корпуса или обработка поверхности;
• крепежные детали из нержавеющей стали;
• защищенные или герметичные разъемы;
• подходящие материалы для прокладок;
• нанесение конформного покрытия на отдельные печатные платы;
• вопросы, связанные с дренажем или регулированием давления;
• оптическое склеивание в случаях, когда существует риск образования внутреннего запотевания.

Оптическая склеивка позволяет устранить риск образования конденсата на границе раздела склеенных поверхностей ЖК-дисплея, однако она не может предотвратить попадание влаги в корпус с недостаточной герметичностью.

Вибрация влияет не только на ЖК-дисплей

Двигатели, движение судна и воздействие волн создают постоянную механическую нагрузку. Дисплей может работать исправно во время первоначальных испытаний, но при ненадёжном креплении или ненадёжных кабельных соединениях в нём могут начать возникать периодические неисправности.

Техническая экспертиза должна включать:

• конструкция для монтажа в панель или с креплением по стандарту VESA;
• жесткость ограждающей конструкции;
• поддержка вокруг большого или тяжелого защитного стекла;
• метод винтовой фиксации;
• разгрузка от натяжения кабеля;
• блокировка видеоразъемов и разъемов питания;
• встроенная поддержка печатных плат и ЖК-дисплеев;
• требования к вибрации для конечного применения.

Испытание отдельно установленного монитора на испытательном стенде не позволяет воссоздать механические условия, характерные для готовой консоли. По возможности образец следует оценивать с использованием предусмотренной конструкции крепления и кабелей.

Проверьте питание, интерфейсы и электрические помехи

Судовые электрические системы могут не обеспечивать столь же стабильное питание, как лабораторный адаптер питания. Колебания напряжения, коммутационные нагрузки и электрические помехи могут повлиять на работу дисплея, сенсорного контроллера и передачу сигнала.

Системный интегратор должен подтвердить:

• номинальный и допустимый диапазон входного постоянного тока;
• требуется ли изоляция;
• требования к обратной полярности и импульсным перенапряжениям;
• заземление между монитором и корпусом;
• Подключение по HDMI, DisplayPort, DVI или VGA;
• USB, RS232 или другой сенсорный интерфейс;
• длина кабеля и надежность крепления разъема;
• совместимость с операционной системой и драйвером сенсорного экрана.

Сенсорный экран PCAP, который нормально работает с коротким USB-кабелем, может вести себя иначе после установки рядом с двигателями, инверторами, радиоаппаратурой или другими источниками помех. В системе, предназначенной для промышленного использования, необходимо проверить заземление и настройку сенсорного экрана.

Морские стандарты необходимо определить на раннем этапе

Не все дисплеи, устанавливаемые на судах, требуют одинаковой сертификации. Для коммерческого судоходства, навигационного оборудования, морских систем, прогулочных судов и панелей управления, не связанных с навигацией, могут применяться разные процедуры сертификации.

Требования могут включать стандарты IEC 60945, IACS E10, одобрение классификационного общества или конкретные стандарты эксплуатационных характеристик ECDIS. Эти требования влияют на выбор компонентов, проектирование с учетом электромагнитной совместимости, испытания на воздействие окружающей среды, документацию, затраты на разработку и сроки выполнения заказа.

Монитор, который описывается как подходящий для морской среды, не всегда является сертифицированным морским дисплеем. Если сертификация или типовое одобрение являются обязательными, об этом следует уточнить до составления коммерческого предложения и разработки образца — а не после завершения проектирования аппаратной части.

Что необходимо протестировать перед запуском в производство?

Образец, предназначенный для серийного производства, следует подвергнуть испытаниям в условиях, соответствующих конечной установке сосуда.

Обзор должен включать:

• читаемость с использованием данного интерфейса при дневном свете;
• минимальная яркость при работе в ночное время;
• чувствительность к прикосновениям при использовании указанных перчаток;
• поведение при контакте с влагой и поведение капель воды;
• защита от ложных нажатий;
• рабочие характеристики дисплея и сенсорного экрана при требуемых температурах;
• работа в условиях ожидаемого напряжения;
• стабильность соединителя и кабеля;
• виброхарактеристики;
• герметизация после монтажа;
• непрерывная работа и тепловые характеристики.

Любые заявления, касающиеся яркости, степени защиты по стандарту IP, возможности управления в перчатках, термостойкости или ударопрочности, должны сопровождаться указанием конкретной методики испытаний и точной конфигурации изделия.

Информация, необходимая для реализации проекта по установке сенсорных экранов на морских судах

Для оценки морского монитора, изготовленного по индивидуальному заказу, поставщику необходимо предоставить:

• размер экрана, разрешение и ориентация;
• место установки;
• в помещении, на крытой открытой площадке или на открытом воздухе;
• монтажные чертежи и чертежи вырезов;
• требуемая яркость и диапазон регулировки яркости;
• Предпочтение сенсорных экранов типа PCAP или резистивных;
• требования к перчаткам и влажному прикосновению;
• толщина покровного стекла и обработка поверхности;
• требование к степени защиты IP: «только передняя часть» или «полное ограждение»;
• рабочая температура;
• видео-, сенсорные и силовые интерфейсы;
• требуемые стандарты или сертификаты;
• прогнозируемый годовой объем и срок службы изделия.

Компания «Eagle Touch» занимается разработкой промышленные сенсорные мониторы на заказ с настраиваемой яркостью, защитным стеклом, сенсорной технологией, оптическим склеиванием, интерфейсами и крепежными конструкциями. Наши Решения для сенсорных мониторов, читаемых при солнечном свете подходят для проектов, в которых обеспечение видимости с улицы является основным требованием.

Создайте симулятор с учетом реальных условий эксплуатации судна

Надежный морской сенсорный монитор не получается просто путем наклеивания этикетки «водонепроницаемый» на стандартный ЖК-дисплей. Это результат согласования оптической системы, характеристик сенсорного управления, герметизации, механической конструкции, электрической схемы и плана испытаний с реальными условиями эксплуатации на судне.

Наиболее полезной отправной точкой является не длинный перечень предпочтительных технических характеристик, а чёткое описание того, где будет установлен дисплей, какие задачи должен решать оператор с его помощью и каким требованиям к условиям эксплуатации или сертификации должна соответствовать готовая система.

Если вы занимаетесь разработкой системы управления судном, навигационного терминала или интерфейса для морского оборудования, пришлите нам информацию об условиях установки, чертеж и основные технические характеристики. Инженерная команда Eagle Touch сможет оценить, подходит ли для ваших целей существующая платформа, модифицированный монитор или полностью индивидуальное сенсорное решение — это наиболее практичное направление.