Individuelle Messsysteme für Schiffssensorik und maritime Anwendungen

Welche Größen erfassen Schiffssensoren?

Kontinuierlicher Füllstand in Brauchwasser- und Kraftstofftanks, punktuelle Flüssigkeitserkennung in der Bilge, Pumpendruck und Maschinentemperatur sind unterschiedliche Messaufgaben. Ein kontinuierlicher Füllstandswert und ein Überlauf- oder Niedrigstandsschalter erfüllen nicht dieselbe Funktion. Die Schiffsanwendungen von VEGA zeigen, dass diese Anforderungen für Tanks, Bilge und Maschinenraum getrennt betrachtet werden.

Bei einem Überwachungsmodul können beispielsweise Tankfüllstandsaufzeichnung und Auslesen eines Bilgenschalters gemeinsam gewünscht sein. Dann werden die Einheitenumrechnung des Analogkanals und das Leitungsbruchverhalten des Schalters unterschiedlich ausgelegt. Für jeden Eingang werden Messgröße, Normalbereich, Alarmbedeutung und Anzeige bei Datenverlust festgelegt. Die Kanalzahl allein reicht nicht aus, um die Funktion zuverlässig zu beschreiben.

Wie werden Tankfüllstand, Neigung und Schwappen bewertet?

Bei hydrostatischer Füllstandsmessung hängt der Druck von Flüssigkeitsdichte und Höhe über der Messstelle ab. Ist der Tank geschlossen, muss auch der Druck im Gasraum berücksichtigt werden. Bei Radar-, kapazitiven und anderen Verfahren unterscheiden sich Geometrie- und Umgebungseinflüsse. Tankzeichnung, Flüssigkeit, Schaum, Ablagerungen und Wartungszugang bestimmen das geeignete Verfahren.

Durch Schiffsbewegungen kann sich der lokale Füllstand ändern. Wird der Tankinhalt benötigt, reicht es möglicherweise nicht, die Höhe an einem einzelnen Punkt in Liter umzurechnen; Geometrie und Lagebedingungen werden bewertet. Ein digitaler Filter zur Glättung des Schwappens beeinflusst auch die Alarmverzögerung. Kistlers Anwendungen für dynamischen Druck zeigen, dass bewegte Flüssigkeiten schnelle Belastungen an Tankstrukturen erzeugen können. Ruhige Füllstandsüberwachung und Messung von Schwappstößen verfolgen deshalb nicht dieselben Sensor- und Abtastziele.

Korrosion, Materialverträglichkeit und Dichtheit

In maritimer Umgebung werden neben dem Gehäuse auch Membran, Verbindungselemente, Dichtungen und Kabelmantel bewertet. Ständiger Meerwasserkontakt und salzhaltige Luft sind unterschiedliche Bedingungen. Das Material wird nach tatsächlicher Flüssigkeit, Temperatur, Reinigungsverfahren und erwarteter Lebensdauer gewählt. Die allgemeine Bezeichnung „rostfrei“ belegt keine Eignung für sämtliche maritimen Anwendungen.

Bei Verbindungen unterschiedlicher Metalle wird das Risiko galvanischer Korrosion anhand einer geeigneten mechanischen und elektrischen Auslegung gesondert untersucht. Auch die Gehäuseschutzart muss für die vollständig montierte Einheit einschließlich Kabeleinführungen und Steckverbindern bewertet werden. Kondensation, Öffnen im Service und falsch angezogene Kabelverschraubungen können Probleme im Feld verursachen. In einem VOMRO-Projekt können Stückliste, Montageanordnung, Dichtheitsziel und erforderliche Umwelterprobungen Teil der Abnahme sein.

Analogeingänge, Erdpotenzialunterschiede und galvanische Trennung

Strom- oder Spannungsausgänge fertiger Transmitter, resistive Füllstandsgeber und potenzialfreie Kontakte benötigen unterschiedliche Eingangsschaltungen. Eine parallele Messung bei weiter angeschlossener Originalanzeige kann die Belastung des Gebers und die Anzeigegenauigkeit verändern. Ohne Prüfung des genauen Sensormodells, der ursprünglichen Anzeige und der Versorgungsanschlüsse wird keine allgemeine Kompatibilität angenommen.

Bei langen Kabeln werden Erdpotenzialunterschiede zwischen Geräten und Störungen bewertet. Galvanische Trennung an geeigneter Stelle kann unerwünschte Strompfade unterbrechen, löst aber nicht allein sämtliche Korrosions- oder Störprobleme. Actisense betont, dass die Isolation maritimer Schnittstellen entsprechend den Geräteverbindungen erhalten bleiben muss. Schutzleiter, Schirmanbindung, Versorgungsrückleiter und Datenreferenz sind in der Projektzeichnung eindeutig dargestellt; unterschiedliche Funktionen werden nicht beliebig verbunden.

Kundenspezifische Analogeingangs- und Sensorausleseplatine →

NMEA 2000, NMEA 0183 und weitere Schiffsschnittstellen

NMEA 2000 ist ein auf CAN-Technologie basierendes Netzwerk für Schiffselektronik. Eine gewöhnliche CAN-Nachricht zu senden schafft keine NMEA-2000-Kompatibilität. Datennachrichten, Geräteidentität, Netzwerkverhalten und Anschlussanforderungen werden entsprechend dem jeweiligen Standard behandelt. NMEA beschreibt Lizenzierungs- und Zertifizierungsverfahren für Produkte, die diese Daten lesen oder senden. Die Netzwerkeignung des Produkts wird im Entwicklungs- und Zertifizierungsumfang des Projekts gesondert bewertet.

NMEA 0183 verfolgt einen anderen Schnittstellenansatz. Elektrische Pegel der seriellen Verbindung, Sender-/Empfängeranordnung, Datenrate und unterstützte Datensätze werden geprüft. Bei einem Konverter zwischen beiden Netzen wird nicht angenommen, dass sämtliche Nachrichten automatisch übersetzt werden. Wird in der Maschinenautomation Modbus oder eine andere Schnittstelle benötigt, werden Registerbelegung und elektrische Verbindung des tatsächlichen Geräts separat untersucht. Derselbe Steckverbinder oder Protokollname belegt keine übereinstimmende Datenbedeutung.

Datenqualität, Alarmverhalten und Verifikation im Feld

Auf einer Schiffsüberwachungsanzeige sind neben dem Zahlenwert auch Einheit, Quellenidentität und Zeitpunkt der letzten Aktualisierung wichtig. Bei Kommunikationsabbruch darf ein alter Wert nicht wie eine neue Messung erscheinen. Ein beispielhafter Softwareumfang kann Kanalzustände, Leitungsbruchmeldung, Bereichsüberschreitung, Ereignisprotokoll und kontrollierten Start nach Wiederkehr der Versorgung enthalten. Alarmverzögerung und Hysterese werden anwendungsbezogen festgelegt.

Der Abnahmetest erfolgt mit tatsächlichem Sensor und Kabel auf der vorgesehenen Anzeige. Versorgungsschwankungen, Neustarts und Leitungsunterbrechungen können getestet werden. Die vom Einbauort geforderten Bewertungen von Vibration, Feuchte, Temperatur und elektromagnetischen Einflüssen werden zusätzlich geplant. Durch Schiffsklasse, Flagge oder Anwendung geforderte Genehmigungen werden mit den Verantwortlichen bestimmt. Ein allgemeiner Umwelttest wird nicht als Zulassung des fertigen Produkts für sämtliche maritimen Bedingungen dargestellt.

Technische Ausgangsdaten für ein maritimes Sensorprojekt

Im Erstgespräch können Boots- oder Schiffstyp, Messzweck, Einbauort, Flüssigkeiten sowie Temperatur- und Druckbereiche angegeben werden. Typenbezeichnungen vorhandener Sensoren und Anzeigen, Netzplan, Kabellängen und Versorgungsdaten reduzieren Integrationsunsicherheit. Bei Tankanwendungen sind insbesondere Geometrie, Volumentabelle und während der Messung akzeptierte Bewegungsbedingungen hilfreich.

VOMRO kann Sensorintegration, Analogplatine, Firmware, Aufzeichnungsschnittstelle und kundenspezifisches Gehäuse in einem umsetzbaren Umfang anbieten. Unterschiede zwischen Prototyp und Bordversion, Prüfstandorte, Montageverantwortung und erforderliche Bewertungen Dritter werden von Beginn an festgehalten. Die Dokumentation kann Kabelplan, Anschlussliste, Versionsinformationen und Abnahmeprotokolle enthalten. Auch die Übernahme der Kalibrierung eines im Service ausgetauschten Sensors wird berücksichtigt, damit die Messkette nach der Wartung nachvollziehbar bleibt.

Drucksensoren für maritime Anwendungen auswählen →