Máy tính trên tàu APQ E7QS-Q170 trong hệ thống radar dẫn đường hàng hải trạng thái rắn.

Với sự phát triển sâu rộng của các chính sách như...Kế hoạch hành động vận tải biển thông minh năm 2030Các radar dẫn đường hàng hải đang đẩy nhanh quá trình phát triển từ các radar xung truyền thống sang các giải pháp hoàn toàn dựa trên chất bán dẫn, đa chức năng và có độ tin cậy cao. Các radar dẫn đường dựa trên chất bán dẫn mới không chỉ phải cho phép phát hiện mục tiêu tầm xa trong mọi điều kiện thời tiết, mà còn phải tích hợp thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm hải đồ và AIS, để hỗ trợ tránh va chạm thông minh và quản lý tình trạng hoạt động của radar, đặt ra những yêu cầu khắt khe về sức mạnh tính toán, khả năng mở rộng và khả năng thích ứng với môi trường khắc nghiệt của phần cứng điều khiển cốt lõi.

Để đáp ứng những yêu cầu này, APQ đã cho ra mắt giải pháp radar dẫn đường hàng hải dựa trên bộ xử lý trên tàu E7QS-Q170, được xây dựng trên nền tảng bộ xử lý máy tính để bàn Intel® thế hệ thứ 6-9. Với E7QS-Q170 làm lõi xử lý, giải pháp này giải quyết chính xác ba thách thức chính mà radar dẫn đường hàng hải phải đối mặt trong môi trường biển khắc nghiệt, cho phép phát triển các hệ thống radar thế hệ tiếp theo ổn định, đáng tin cậy và có khả năng mở rộng linh hoạt.

Khó khăn trong vận hành lâu dài với độ tin cậy cao trong điều kiện hàng hải phức tạp

 

Thách thức của khách hàng

Radar hàng hải phải hoạt động lâu dài trong môi trường biển có độ ẩm cao, hơi muối và rung động mạnh. Phần cứng điều khiển công nghiệp thông thường dễ bị ăn mòn, tiếp xúc kém, hư hỏng ổ cứng và thậm chí là sự cố hệ thống. Khách hàng yêu cầu lõi điều khiển phải hoạt động ổn định liên tục 24/7 trong điều kiện rung động liên tục, thay đổi nhiệt độ rộng và nguồn điện biển không ổn định, đồng thời phải có khả năng tự phục hồi nhanh chóng.

 

 

Giải pháp APQ

Thiết kế gia cường đạt tiêu chuẩn công nghiệp:Mạch lõi trải qua quá trình xử lý ba lớp (chống ẩm, chống muối và chống tia nước), với khả năng chống rung lên đến 3Grms và khả năng chống sốc lên đến 30G, chống lại sự ăn mòn của môi trường biển ở cấp độ vật lý.

Bộ nguồn cách ly điện áp rộng:Hỗ trợ điện áp đầu vào dải rộng 18~36V DC và sử dụng thiết kế lọc cách ly để triệt tiêu hiệu quả các dao động và xung điện của lưới điện hàng hải, đảm bảo nguồn điện hệ thống ổn định.

Hệ thống vận hành và bảo trì thông minh:Thiết bị cầm tay APQ Cloud Control tích hợp và phần mềm IPC Assistant, phối hợp với nền tảng vận hành và bảo trì từ xa IPC Manager để giám sát thời gian thực CPU, bộ nhớ, ổ cứng và các tiến trình hệ thống. Trong trường hợp bị treo bất thường, lỗi ổ cứng hoặc sự cố hệ thống, thiết bị có thể tự nhận biết, tự động khởi động lại và chủ động khôi phục hệ thống.

 

Những thành tựu nổi bật:

Hệ thống hoạt động ổn định trong điều kiện rung động liên tục và môi trường nhiệt độ rộng, với xác suất hỏng hóc giảm đáng kể; dựa vào hệ thống vận hành và bảo trì thông minh để đạt được khả năng tự phục hồi không cần giám sát, chi phí bảo trì từ xa được giảm đáng kể, đảm bảo hiệu quả tính liên tục của dữ liệu radar trong quá trình điều hướng tàu.

 

 

Các nút thắt cổ chai trong việc kết hợp nhiều cảm biến và mở rộng phức tạp

 

Thách thức của khách hàng

Hệ thống radar thế hệ mới cần kết nối đồng thời nhiều cảm biến và bộ chấp hành như GPS, AIS, báo động âm thanh và ánh sáng, và các bộ điều khiển anten radar, đặt ra các yêu cầu rất đa dạng về giao diện bus ngoài, loại và số lượng cổng nối tiếp. Bộ điều khiển nguyên bản của khách hàng chỉ có một giao diện duy nhất, gây khó khăn trong việc tích hợp tất cả các mô-đun chức năng đồng thời đảm bảo cách ly tín hiệu, điều này hạn chế nghiêm trọng việc nâng cấp chức năng của toàn bộ máy.

 

Cổng nối tiếp đa kênh gốc:4 cổng nối tiếp DB9, trong đó 2 cổng hỗ trợ chuyển mạch giao thức đầy đủ RS232/422/485, linh hoạt thích ứng với các cảm biến khác nhau.

 

Bản mở rộng mô-đun tối ưu:Thông qua khe cắm mở rộng MXM, có thể tùy chọn cấu hình nhiều cổng nối tiếp cách ly điện tử, cổng Ethernet độc lập hoặc GPIO để đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu đường dài; các mô-đun 4G/5G/WiFi có thể được mở rộng thông qua các khe cắm PCIe và Mini PCIe để thực hiện liên kết dữ liệu giữa bờ và tàu.

Mở rộng dung lượng lưu trữ và hiển thị đa màn hình:Màn hình 4 kênh (VGA + DVI-D + DP + LVDS/eDP nội bộ), hỗ trợ kết nối đa màn hình với các giao diện bản đồ hàng hải và radar độc lập; khay ổ cứng 2,5 inch và khe cắm M.2 NVMe có thể thay thế nhanh chóng không cần dụng cụ, đáp ứng nhu cầu lưu trữ cục bộ cho lượng lớn dữ liệu theo dõi.

Thành tựu về giá trị

Bộ điều khiển duy nhất hoàn thành việc tích hợp chức năng đa thiết bị; các cổng nối tiếp cách ly đa kênh đảm bảo truyền dữ liệu ổn định và không bị nhiễu giữa radar và cảm biến, đồng thời cải thiện tính tích hợp và độ tin cậy của hệ thống, và giảm đáng kể vật liệu và chi phí tổng thể của máy.

 

Những thách thức trong triển khai và bảo trì trong không gian hạn chế

 

Thách thức của khách hàng

Không gian của tủ điều khiển cabin rất hạn chế. Các máy tính công nghiệp truyền thống có kích thước lớn và chỉ có một phương pháp lắp đặt duy nhất, gây khó khăn cho việc triển khai nhỏ gọn. Đồng thời, một khi thiết bị đã được lắp đặt, việc tháo dỡ và bảo trì sau đó lại vô cùng bất tiện. Khách hàng mong muốn bộ điều khiển không chỉ nhỏ gọn mà còn hỗ trợ các phương pháp lắp đặt linh hoạt để thuận tiện cho việc kiểm tra hàng ngày và thay thế nhanh chóng.

 

Thân máy nhỏ gọn:Với kích thước tổng thể chỉ 268×194,2×159,5mm, cấu trúc này có tính tích hợp cao, có thể dễ dàng được lắp đặt vào nhiều loại tủ điều khiển khác nhau.

Lắp đặt đa hướng:Hỗ trợ ba phương pháp lắp đặt (Giá đỡ VESA, Giá treo tường, Lắp đặt trên bàn) để phù hợp với các hạn chế về không gian của các loại tàu và cabin khác nhau.

Tản nhiệt độc lập và bảo trì không cần dụng cụ:Sử dụng thiết kế tản nhiệt độc lập cho CPU và khung máy để thích ứng với môi trường nhiệt độ cao trong tủ kín; các thành phần quan trọng như ổ cứng và nắp cửa được thiết kế tháo lắp nhanh hoặc không cần dụng cụ, giảm thời gian bảo trì tại chỗ.

 

Thành tựu về giá trị

Bộ điều khiển có thể được triển khai nhanh chóng trong không gian cực kỳ hạn chế và dễ dàng tích hợp vào các tủ điều khiển radar hiện có của khách hàng; thời gian ngừng hoạt động trong quá trình bảo trì được giảm thiểu, và việc thay thế phụ tùng có thể được hoàn thành trong vòng vài phút, hoàn toàn phù hợp với nhịp độ vận hành nhỏ gọn và hiệu quả của tàu.