NMEA 0183-Puffer für die Verteilung von Schifffahrtsdaten

NMEA 0183-Puffer sind spezielle NMEA 0183-Geräte, die zur Verwaltung und Optimierung der Datenübertragung in NMEA 0183-Netzwerken entwickelt wurden. Sie fungieren als Vermittler zwischen einem Sender – wie einem GPS-, AIS- oder Sonarsystem – und einem oder mehreren Empfängern, darunter Radaranzeigen, Autopiloten, elektronische Kartensysteme und Überwachungsgeräte. Ihre Hauptfunktion besteht darin, NMEA 0183-Nachrichten zu isolieren und zu replizieren, um eine Signalverschlechterung zu verhindern und elektrische Probleme zu beseitigen, die auftreten, wenn ein einzelner Sender direkt mit mehreren Empfängern verbunden ist.

[Bildunterschrift id=“attachment_21039″ align=“alignright“ width=“398″] NMEA 0183-Puffer von Actisense[/caption]

Das in der Schifffahrtsindustrie weit verbreitete NMEA 0183-Protokoll definiert eine standardisierte elektrische Schnittstelle und ein Satzformat für die Übertragung von Navigationsdaten. Ein nativer NMEA 0183-Anschluss kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Empfängern (in der Regel ein bis drei) ansteuern, abhängig von der Signallast, der Kabellänge und der Baudrate. Das Überschreiten dieser Grenzen kann zu Problemen mit der Stromversorgung, Signalreflexionen oder beschädigten Daten führen – Herausforderungen, für deren Bewältigung NMEA 0183-Puffer entwickelt wurden.

Durch die Aufnahme eines einzigen Eingangs von einem Sender und die Verteilung auf mehrere elektrisch isolierte Ausgänge bewahren NMEA 0183-Puffer die Signalintegrität und vereinfachen die Systemverkabelung. Die meisten Modelle unterstützen RS-232-, RS-422- oder RS-485-Schnittstellen, und viele bieten eine DIN-Schienenmontage für eine einfache Integration in Navigationsgehäuse. Die Puffer sind in der Regel bidirektional oder unidirektional, je nach Ausführung, und unterstützen die Baudratenanpassung, um die Kompatibilität zwischen verschiedenen Geräten zu gewährleisten.

Einige NMEA 0183-Puffer verfügen auch über Diagnose- und Überwachungsfunktionen, mit denen Benutzer NMEA-Daten in Echtzeit beobachten können. Diese Tools sind entscheidend für die Fehlerbehebung bei Verkabelungsproblemen, das Herausfiltern ungültiger oder verrauschter NMEA-Sätze und die Überprüfung der Datenweiterleitung. Viele moderne Modelle unterstützen sowohl TCP/IP- als auch UDP-Kommunikation über Ethernet und ermöglichen so Netzwerkdiagnosen und Daten-Streaming auf angeschlossene PCs oder vernetzte Displays. RJ45-Ethernet-Anschlüsse erleichtern die Integration in Bordsysteme.

Anwendungen von NMEA 0183-Puffern

NMEA 0183-Puffer kommen häufig in Systemen zum Einsatz, die eine hochzuverlässige Datenverteilung erfordern, wie z. B.:

• Integrierte Brückensysteme (IBS): Hier müssen Daten von Navigationssensoren ohne Störungen oder Verluste an mehrere Displays und Steuerungssysteme weitergeleitet werden.
• Automatische Identifikationssysteme (AIS): Wenn ein AIS-Sender mehrere Kartenplotter, VDRs (Voyage Data Recorders) oder Überwachungskonsolen versorgt.
• Sonar und Echolote: Werden verwendet, um Tiefendaten gleichzeitig an die Überwachungssysteme auf der Brücke und im Maschinenraum weiterzuleiten.
• Autopilotsysteme: Wenn der Autopilot saubere GPS- oder Kompassdaten benötigt, die von Signalrauschen isoliert und mit zusätzlichen Bordcomputern geteilt werden.
• Flottenmanagement und Ferndiagnose: Ethernet-fähige Puffer ermöglichen die Übertragung von NMEA-Daten über TCP/IP für die Fernüberwachung oder Protokollierung.

Puffer werden häufig auf DIN-Schienen in Gerätegehäusen oder maritimen Datenhubs installiert. Beispielsweise kann ein Schiff einen auf einer DIN-Schiene montierten NMEA 0183-Puffer verwenden, um GPS-Daten an den Autopiloten, das Radar und das Kartensystem zu verteilen und gleichzeitig eine gefilterte, überwachte Ausgabe zur Diagnose über einen angeschlossenen PC an ein Ethernet-Netzwerk zu senden.

Filter- und Blockiermodi

Fortschrittliche NMEA 0183-Puffer bieten möglicherweise Blockier- oder Filtermodi, um zu verhindern, dass fehlerhafte oder widersprüchliche NMEA-Sätze an angeschlossene Geräte weitergeleitet werden. Diese Filter stellen sicher, dass nur gültige, formatierte NMEA-Meldungen durch den Puffer geleitet werden, wodurch das Risiko von Anzeigefehlern oder Navigationsfehlern verringert wird. Einige Geräte unterstützen auch Datenweiterleitungsregeln, die steuern, wie Listener-Daten und Talker-Daten über die Ports des Puffers verwaltet werden.
Systemintegration und Netzwerkdesign

NMEA 0183-Puffer mit bidirektionalem Seriell- und Ethernet-Port von Actisense

In komplexeren Schiffsnetzwerken, insbesondere solchen, in denen ältere Systeme mit neuerer Elektronik kombiniert werden, vereinfachen NMEA 0183-Puffer die Integration verschiedener Geräte mit unterschiedlichen elektrischen Standards. RS-232-, RS-422- und RS-485-Schnittstellen werden häufig unterstützt, um den Verbindungstypen verschiedener Bordgeräte gerecht zu werden. Ein Puffer kann die Ausgabe eines einzelnen Senders so umwandeln, dass sie gleichzeitig mit mehreren Empfängergeräten über diese Standards hinweg kompatibel ist.

Darüber hinaus tragen diese Puffer dazu bei, die Einhaltung von Schifffahrtsvorschriften und Best Practices zu gewährleisten, insbesondere in Handelsschiffen, in denen Navigationsdaten präzise an vorgeschriebene Überwachungs- und Aufzeichnungssysteme verteilt werden müssen.
Übergang zu NMEA 2000
Mit der Weiterentwicklung der Schiffselektronik stellen viele Schiffe von NMEA 0183- auf NMEA 2000-Netzwerke um. NMEA 2000 bietet höhere Datenübertragungsraten, vereinfachte Verkabelung und verbesserte Netzwerkfunktionen, sodass mehrere Geräte nahtlos über einen einzigen Bus kommunizieren können. Während NMEA 0183-Puffer für ältere Systeme unverzichtbar sind, kann die Integration von NMEA 2000-Geräten das Datenmanagement und die Interoperabilität an Bord weiter verbessern.
Übersicht über NMEA 0183-Puffer
NMEA 0183-Puffer sind unverzichtbare Werkzeuge in der Schiffselektronik und bieten elektrische Isolierung, zuverlässige Datenreplikation und Kompatibilität in komplexen NMEA-Netzwerken. Ob bei der Verbindung von GPS-Daten mit mehreren Brückensystemen oder bei der Integration älterer NMEA 0183-Geräte mit Ethernet-basierten Diagnosesystemen – Puffer gewährleisten eine konsistente Leistung und Signalintegrität. Aufgrund ihrer Rolle bei der Filterung, Überwachung und Weiterleitung von NMEA-Nachrichten sind sie sowohl in kommerziellen als auch in Freizeit-Anwendungen auf See unverzichtbar.

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