一种船用北斗导航装置的船桥报警管理(BAM)设计

王 兵,富玲峰,张群峰

(中电科(宁波)海洋电子研究院有限公司,浙江 宁波 315040)

0 引言

为了执行国际海事组织(IMO)的决议MSC. 302(87),根据船桥报警管理(BAM)的技术要求,本文提出一套关于北斗导航装置的BAM 设计方案。 BAM 是IMO 定义的报警管理、处理和统一呈现的综合概念。符合BAM 的设备要求:(1)统一的报警状态;(2)统一的报警呈现格式;(3)统一的报警通信规范,包括与其他设备(适用的VDR 和其他智能设备)的通信和与中央报警管理(CAM)系统(如果船上提供)的通信。

1 报警分类

根据待测设备(EUT)的功能不同,分为P,Q,R,S,T 5 类,报警分类如表1 所示。

表1 报警分类

IMO 船用北斗导航设备符合IEC 62923 所要求的符合BAM 的P 类功能的设备,IEC 61108-5 和IEC 62288 对BAM 功能的测试提出了具体要求。

2 设计方案

2.1 概述

2.1.1 单个情况下的报警数量

对于需要引起注意的情况,EUT 发出功能报警,而根本原因(如技术状态或异常)不提供(额外的)声音报警。

2.1.2 多个位置的报警呈现

因相关标准中没有强制要求,导航设备无多个位置报警的功能。 导航设备不是CAM 系统,不接收来自其他报警设备的报警,激活报警列表仅包括EUT 发出的报警。

2.2 优先级与类别

BAM 分为4 个优先级:紧急警报(Emergency Alarms)、 警报(Alarms)、 警告(Warnings) 和提醒(Cautions)。 报警处理分为3 类:A 类报警、B 类报警和C 类报警。 根据报警消息的优先级与类别标准,并参照IEC 62923-2-2018 附件A—报警标识,导航设备所含报警消息如表2 所示。

表2 报警消息及对应的优先级、类别与标识符

2.3 报警的呈现与状态

报警状态和相关条件如表3 所示。

表3 报警状态和相关条件

警告与提醒的状态及其呈现如表4—5 所示。

表4 警告的呈现和报警状态

2.3.1 警告

(1)未应答警告的呈现。 当检测到警告条件时,显示为未应答的警告:①启动一个短暂的声音信号,并伴有视觉警告通告;②提供足够详细的信息,使船桥小组能够识别和处理警告条件。

(2)警告的静音。 EUT-HMI 提供静音功能或收到来自CAM 的静音命令以消除EUT 发出的报警,该功能适用于HMI 上显示的所有EUT“激活-未应答”报警,无论优先级和类别如何。 该静音功能的操作使EUT 将这些报警的状态从“激活-未应答”更改为“激活-静音”。 报警条件未纠正且报警未得到应答,声音信号在30 s 后再次启动。 临时静音命令的长时间激活超过30 s 不会阻止声音信号在初始激活临时静音30 s 后开始。 重复激活临时静音命令不会阻止声音信号在初始激活临时静音30 s 后开始。 通过激活新报警,激活临时静音命令不会阻止启动新报警的声音信号。

表5 提醒的呈现和报警状态

(3)持续警告。 未应答警告的视觉显示应持续到报警被应答为止。 在纠正报警条件时,视觉指示停止。

如果一个功能不再使用但没有出现故障,报警源应将其相关报警的状态设置回“正常”。 当报警生成功能被停用,而该功能的报警报告部分仍在运行时,与激活功能相关的报警状态以及ALF 和ALC 消息中报告的状态应设置为“正常”。

(4)已应答的或责任转移的警告。 已应答的或责任转移的警告通过稳定的视觉指示来表示。 已应答的或责任转移的警告的视觉指示应持续到警告条件得到纠正为止。

2.3.2 提醒

(1)呈现。 应以稳定的视觉指示来显示提醒。 对于提醒,无须应答;提醒应保持静音,不允许有声音信号。 应提供足够详细的信息,让驾驶团队能够识别和解决这种情况。

(2)提醒的解除。 故障排除后,应自动解除提醒报警。 瞬时事件可能会导致提醒,在操作员能够读取提醒之前,该提醒已纠正。 在这种情况下,可以实施一种措施,例如通过使用制造商定义的超时来将呈现时间增加到有限的程度,以便用户可以读取。

2.3.3 报警升级

未应答的警告在经过不超过5 min 的限定时间内,重复为警告。 “已纠正-未应答”的警告不应升级,因为情况不再危险。 将“激活-未应答”警告升级为警告时,增加ALF 消息的升级计数器,并更新ALF 消息的时间戳,用以反映上次状态更改的(UTC)时间。 “激活-未应答”警告的升级计时器应在其处于“激活-静音”状态期间应维持原状,但升级只能在恢复到“激活-未应答”状态之后才会发生。

2.4 报警的呈现与状态

2.4.1 优先级

EUT 应便于识别报警的存在。 无论现有报警和新报警的显示优先级如何,应至少连续显示EUT 中任何新报警的出现指示,以便识别报警的存在。

在EUT 中的激活报警列表或在HMI 的专用区域:(1)激活的报警列表中,应显示最高优先级报警的优先级与应答状态,或应指示EUT 中没有激活的报警;(2)提供快捷访问激活报警列表的方式,并应保证可永久访问,操作员能通过单步操作访问EUT 的活动报警列表。

当显示报警时,比如在激活报警全部列表或有限选择列表中,报警应至少显示与该报警有关的基本信息。 报警的基本信息包括优先级、状态和报警标题和/或报警描述文本。 如果激活的报警多于有限选择报警列表中显示的报警,则EUT 中有额外报警的明确指示。至少应在操作员要求时,能显示状态为“激活-责任转移”的报警。

当在单个报警显示器上显示多个报警时,默认情况下,报警应按显示优先级(最高显示优先级在顶部)分组列出。 在每个显示优先级内,报警应按“上次状态更改时间”的顺序显示(最新状态更改的报警在顶部)。“上次状态更改时间”是指最近报警状态发生变化的时间。 例外的情况是与激活静音相关的状态变化以及与从静音状态返回相关的状态变化。 这些状态变化不应更新“上次状态更改时间”。

显示优先级的顺序时,在每个显示优先级中,最新报警位于最上面,顺序如下:(1)“激活-未应答”和“激活静音”警告;(2)“已纠正-未应答”警告;(3)“激活-应答”警告;(4)“激活-责任转移”警告;(5)“激活”提醒。

显示激活报警列表时:(1)如果HMI 无法同时显示所有需要驾驶团队注意的报警,则应清楚明确地显示需要注意的这些报警;(2)应能通过单步操作显示另外的报警;(3)应能通过单步操作选择随后的页面;(4)应能通过单步操作返回包含最高显示优先级报警的显示页面。

2.4.2 辅助决策

报警信息应尽可能用于辅助决策。 报警消息通常由两个ALF 语句组成。 第一个ALF 语句提供了“报警标题”,第二个ALF 语句提供了“报警描述文本”,以帮助决策。

2.4.3 声音信号

如果出现多个报警,EUT 应确定最高优先级的声音报警,并将其作为最高优先级报警的集体报警。 如果最高优先级的声音报警是一个警告,则每次出现新警告或警告升级时,EUT 都会发出声音,同时在应用静音时,应确保警告通知开始之间至少保留15 s[1]。 声音报警行为:(1)在临时静音期间,将警告升级为警告;(2)出现多个警告。 EUT 中的声音指示应与EUT 发出报警的声音信号明显区分。

2.4.4 图标的显示

如果图标用于帮助易于识别和/或指示报警和/或聚集和/或功能报警分组的状态和/或优先级和/或类别,则它们应符合IEC 62923-1-2018 附录F 的要求。 如果EUT 的HMI 中使用了报警管理以外的图标,则这些图标应确保不会轻易被误认为是附录F 中的图标[2]。

2.5 报警的接口

2.5.1 报警相关通信的接口要求

(1)通信协议。

通信协议应允许实现这些标准中描述的功能。 报警信息,包括优先级、状态,应发送给进一步处理或显示的设备。

(2)报警优先级、状态和文本。

报警相关通信应遵循标准化概念,以提供报警的分发及其优先级、状态和文本信息[3]。

(3)上次状态更改时间。

当EUT 已同步UTC 时间可用时,应在报警消息上加上UTC“上次更改时间”的时间戳。 否则,应发送无时间戳的报警消息。

(4)应答和静音。

报警相关通信应遵循一个标准化概念,为来自不同位置的报警提供应答、静音和其他命令,包括操作员输入和系统处理结果。 如果EUT 是一个报警源,当收到带有静音命令的ACN 语句、制造商助记码的空白字段、报警标识符的值0(通配符)和报警实例的空字段时,EUT 应使其所有报警静音。 如果EUT 是一个报警源,当它收到一个带有重传命令的ACN 语句、制造商助记码为空字段、报警标识符值为0、报警实例为空字段时,它应重新传输其所有报警。 在每个正常操作模式下,此命令只涉及激活报警(即不包括处于“正常”状态的报警)。 在非操作模式下(例如服务、调试、测试),此命令包括所有报警(即包括“正常”状态下的报警)。如果EUT 收到一个ACN 语句,其中包含责任转移命令、制造商助记符代码为空字段、报警标识符为0 值、报警实例为空字段,则EUT 应忽略该命令,并对其拒绝命令的每个报警发送一个ARC 语句,以通知ACN 命令的拒绝。 如果EUT 接收到ACN 语句,其中包含应答命令、制造商助记符代码为空字段、报警标识符为0、报警实例为空字段,则EUT 应忽略该命令,并对其拒绝命令的每个报警发送一个ARC 语句进行响应,以通知ACN命令的拒绝。

2.5.2 未在运行中使用的功能

当EUT 内的某个功能未在运行中使用(例如在备用状态下),其相关输出接口应继续报告周期性报警列表(ALC)消息,不在运行中的功能相关的激活报警以及(如果由于责任转移能力)心跳(HBT)语句。

2.5.3 用于交换报警信息的警告语句

ALF,ALC 消息以及ACN,ARC 语句是BAM 兼容设备用于管理和交换报警信息的报警通信语句。 HBT语句用于监督接口的操作,为具有额外应答功能的BAM 兼容设备所使用,以请求将责任转移到BAM 兼容设备,该设备可以批准报警的责任转移请求。 在HBT语句故障的情况下,或者如果它表明状态无效(V),接收器需要恢复对报警的责任,并将其责任转移到其他符合BAM 的设备上。

3 结语

针对目前船舶设备集成化程度越来越高、操作人员数量越来越少的趋势,本文通过研究船桥报警管理的性能标准要求,依据现行有关船桥报警管理的测试方法,提出了一套针对北斗导航设备的BAM 设计方案。 依据该设计方案,可将导航设备的报警信息有效接入综合船桥系统,这对于现行导航类相关产品的BAM 设计具有积极的借鉴作用和指导意义。