确保船舶性能可量化：从海试到服役期间面临的5大Challenge

现代舰船的各个部件老化速度各不相同。数字组件——传感器、控制系统、软件——的更换周期以月为单位；而船体、机械设备和传动轴的更换周期则以十年为单位。 船舶是一个“系统之系统”：平台、任务系统、传感器、执行器以及平台技术，所有这些组件都必须在这些不匹配的更新周期内同时保持正常运行。

海军与海洋工程领域正在多管齐下地解决这一问题：包括作战舰艇上的低压直流（LVDC）供电系统和电池装置、用于降低雷达信号特征的主动振动控制、基于人工智能的损伤模式识别以辅助维护、舰载系统的网络弹性，以及在无法接收卫星导航（GNSS）信号区域的导航。

这些话题无一例外都与传感器息息相关。无论是船体、传动系统还是电池舱，其重要性能否得以维持，取决于是否还能对其进行测量——且必须能够可靠地、以相同的方式进行测量，并获得可与五年前测量数据进行对比的数据。

以下是由此衍生的五个Challenge，以及每个Challenge对您的测量链提出的要求。

1. 船的寿命比其电子设备更长

一艘护卫舰的船体和机械设备可服役数十年，而用于监测这些设备的电子设备却每隔几年就要更新换代。每当新一代数据采集系统取代旧系统时，有三件事会同时出现问题：数据的可比性、操作人员的培训，以及为此储备的备件。

安全形势又增添了第四个因素。当工业基础不仅要在和平时期，还要在危机中发挥作用时，测量链的来源就不再仅仅是一个技术问题，而成为了一个供应链问题。

确定规格前应询问哪些问题

你今天安装的模块，十年后还能用吗？这款软件是否需要订阅才能继续运行？下一代产品与上一代兼容吗，还是会生成全新的数据集？

Q.series X的设计理念围绕以下几个核心要素：产品代际向上兼容、无需订阅的软件，以及终身支持与校准。bloxx、brixx 和 raxx 三种外形规格均具备相同的测量性能，因此模块可从测试台直接转移至永久安装环境，而无需更改其生成的数据。 研发与制造均在欧洲进行。

2. 临床试验数据是后续一切工作的基础

海试可确定船舶的基准状态。基于状态的维护则用于衡量船舶偏离该状态的程度。如果试验装置和监测装置属于两条不同的测量链，那么对两者之间的比较则需要进行解释。

民用法规已对此作出明确规定。国际海事组织关于水下辐射噪声（URN）的修订版指南自2023年10月起生效，并于2024年进行了修订，其中明确将URN基准线设定列为规划中的一个具体步骤。 监管机构将海军试验工程师们一直深知的一点写入了指南：如果没有基准数据，后续数据就无从比较。

一条链，两个阶段

在试验期间，会进行大量临时性仪器安装：设置数百个测量点，在海上运行几天，随后全部拆除。而在实际服役期间，其中一部分设备会长期保留在船上。 如果这两个阶段都使用同一系列模块，那么永久安装的系统就是试验装置减去部分通道——前提是留下的传感器必须按照与被拆除传感器相同的流程进行安装和校准。一套校准方案，一次培训。当船员和培训需要同时适应新设备时，这一点至关重要。

这些测量点包括安装在桥面主梁和桥墩上的应变片，涵盖全桥、半桥和四分之一桥的情况，并在同一模块上采用直流或载波频率激励。桥面主梁的布线方式将决定数年后这些数据的价值。

那些天记录的基线，是此后所有测量结果的参考标准。但这仅在测量对象是同一条链而非可比链的情况下成立——否则，两个阶段之间的比较就只能靠主观诠释了。

3. 在船上测量与在大厅里测量是不一样的

在测试台上，你需要将两百根电缆引入机柜。 而在船上，每根电缆都必须穿过舱壁，而每个穿墙孔既是认证项目，也会破坏水密完整性。这——而非通道数量——才是分布式采集技术在海上胜出的原因：将模块放置在传感器旁边，通过舱壁传输数据，而不是模拟信号。

实际上的区别在安装当天就显现出来了。分布式布局意味着一个模块位于舱道隧道内，一个位于机舱，一个位于桅杆处，每个模块距其传感器仅几米远，它们通过一条总线以菊花链方式串联，该总线从一个模块延伸至另一个模块，最终返回Controller，而不是一捆传感器电缆。 模拟信号传输距离短，也意味着设备更少地暴露在军舰的电磁环境中——军舰绝非一个“安静”的地方。而且，当试验结束时，从舰上拆下的只有寥寥几个模块和一条电缆，而不是一整束线束。

分散分布，但处于同一时间线上

螺旋桨轴处的结构传导噪声与80米外船体的响应，只有在同一时间轴上才有意义。Q.series X可将分布式模块保持同步，最大抖动控制在100纳秒以下，每个Controller最多支持64个I/O模块。 船上的每个通道，无论位于哪个模块中，都带有相同的时间戳。

当网络不可用时，运行仍将继续

海试的重复成本不菲。四天海上航行、天气风险，以及一艘必须恢复服役的船舶。 Q.station X Controller 在实时 Linux（RT-Linux）系统上运行，无需个人电脑，最多可支持 20 个独立数据记录仪将数据写入环形缓冲区，并具备自动驱动器选择功能。即使笔记本电脑或网络出现故障，运行仍会继续，待连接恢复后，数据仍会保存在 Controller 中。

4. 电气化与特征值存在一个共同的测量问题

海军工程领域中两个最受关注的议题看似毫无关联，但其实并非如此。

用于作战舰艇的低压直流（LVDC）供电系统和可扩展电池系统，将高压电力引入了以往由柴油驱动的区域。民用航运则以国际海事组织（IMO）的“净零排放框架”为驱动力——该框架已于2025年4月获得批准，并定于2026年10月重新召开会议予以正式通过。 海军电气化的动因各不相同，其中包括信号特征和续航能力等因素，但测量任务却是一致的：在同一轮测试中，既要测量来自应变片和加速度计的毫伏级信号，又要处理高压信号。

Q.series X 采用“二合一”架构，具备1,500 V 隔离能力。仅需一条测量链，无需先建立两条测量链再进行对齐。

电能与机械能集于一体

驱动效率是一个比值：输入的电功率与输出的机械功率之比。该比值的准确性完全取决于这两项测量值之间的时间同步性。GPA系列功率分析仪可在单台设备中同时测量两方面的参数——每通道最高4 MHz的电压和电流，用于测量功率、效率和谐波，同时以同一时钟同步测量转矩和转速。 无需额外仪器，也无需在测试后对两个时间基准进行对齐。

“Signature”是一种振动测量方法

主动振动控制明确揭示了这一关联：结构振动越小，隐身性能就越高。 振动声学特征通过结构传导噪声和振动进行测量，并与引发该特征的运行参数——转速、负载、功率流——相关联。这种相关性仅在电气、机械和声学通道处于同一时间轴时才成立。这与电气化所提出的要求是一致的。

结构传导噪声和船体响应与应变及功率通道使用同一 Controller。Q.bloxx X A111 提供四个电隔离的模拟输入通道，用于连接 IEPE 传感器和电压信号；Q.bloxx X A107 4M1 则支持基于 MEMS 的传感器。 振动测量有助于诊断潜在问题、预测机械故障并确保结构完整性——在船舶上，这三项工作同时在同一船体上进行。

5. 数据不会离开船只

自2024年7月起，国际船级社协会（IACS）的统一要求E26和E27（IACS UR E26/E27）适用于已签订建造合同的商船。 E27涉及船上系统和设备，包括第三方供应商安装的部分。海军项目的要求更为严格：军舰的试航数据自首艘样船起即被列为机密。

就海军项目而言，其应对之策包括：在舰上部署自主数据基础设施、为新旧系统提供安全的连接和边缘计算能力，以及在项目初期就将网络安全纳入规划，而非在项目尾声才追加。他们对测量供应商的要求归根结底可归纳为三个问题。

海军维护工作正朝着基于人工智能的损伤模式识别方向发展，这需要具备元数据和可追溯性的、可直接用于分析的数据——而不是事后才进行筛选的原始数据流。Q.series X 能在边缘端对数据进行压缩，并将其与模型所需的上下文信息一同传输。

从 GI.bench V1.19 开始，该模型可通过完整的模型上下文协议（MCP）访问功能，集成到测量循环中。MCP 是一个接口，而非云服务：部署在您自身网络内的模型可确保整个循环都处于您的网络边界之内。 用于异常检测的模型直接在硬件上运行——即在 Q.station 以及其板载处理单元 Q.core 上运行。

对任何测量系统都应提出的三个问题

数据存储在哪里？运营商受哪个司法管辖区的管辖？当云连接中断时，测试运行是否会继续？

对于 Q.series X，答案分别是：在您的网络中、属于您，以及是的。整个测量链均在本地运行。无需云端支持，无需向云端报告数据的订阅服务，且Controller无需依赖电脑即可持续采集数据。Support和校准属于服务关系，而非网络连接。 您对数据的处理——无论是使用 GI.bench 进行分析，还是通过OPC UA、DDS、iDDS、CAN、EtherCAT 或 PROFINET 进行集成，抑或是通过 API 接入您自己的测试环境——都完全在您定义的边界内进行。

这五者有何共同点

一艘船是一套“系统之系统”，这也正是其测量框架。生命周期、基准、分布、混合信号和数据主权，是同一项要求的五个视角：即在船上、在船只设定的条件下，构建一条能够在数十年间产出可比数据的测量链。

因此，在制定规格时，关键问题不在于哪个系统目前测量效果最好，而在于十年后哪个系统仍能以同样的方式进行测量。

如果您正在从事以下五个领域之一的工作——结构测试、平台技术、推进系统、电气系统、系统集成或长期监测——请告诉我们具体是哪一个，以及您的测量链在测试台、海上以及其间数年内如何应对：

📍 在哪里与我们见面

我们全年都会在各类会议和研讨会上面对面探讨这些挑战——其中包括2026年9月28日至30日在林斯托举行的第28届DWT海事研讨会（您可在会上预约与测量专家会面），以及2026年10月13日至14日届时将重点探讨未来燃料、新型发动机概念以及发动机改造等议题。所有活动日期和地点均可在我们的活动日历中查阅。