船舶新能源化下,電池儲能艙的安全監控挑戰
磷酸鐵鋰電池成為船用儲能主流方案
憑藉模組化設計、高能量密度與彈性部署等特性,以 磷酸鐵鋰電池 為核心的貨櫃式電池儲能系統,已逐漸成為電動船舶與混合動力船舶的重要能源解決方案,可依不同船型、航程與負載需求彈性配置。
高能量儲能艙,伴隨多重潛在風險
船用電池儲能艙屬於高能量、高電壓且相對封閉的運行環境,若設備、電池模組或連接元件發生異常,可能形成難以及時察覺的安全風險。
- 熱失控: 單一電芯故障可能引發連鎖反應,造成溫度快速升高。
- 1,500 V 高壓電弧: 絕緣失效或接點異常,可能形成電弧並威脅維運人員安全。
- 有毒氣體外洩: 電解液洩漏或電池異常反應所產生的氣體,可能影響艙內人員健康。
僅依賴 BMS 資料,仍難掌握現場實際狀況
傳統船舶儲能監控多透過 BMS 電池管理系統 所提供的溫度、電壓與電流等資料,間接判斷電池運行狀態。然而,螺絲鬆脫、連接器異常、電解液滲漏、冒煙或局部設備損壞等現象,不一定會立即反映於感測數值中。
對維運工程師而言,儲能艙如同一個無法直接觀察的「黑盒子」,即使系統數值尚未超出警戒範圍,現場仍可能已出現需要立即處理的異常跡象。
從資料判讀,升級為即時影像確認
為提升船舶儲能艙的現場安全性,專案需要一套可同時整合 BMS、PCS、熱管理、消防系統與 IP 攝影機 的工業 HMI。
除了集中顯示儲能系統的關鍵運行資料外,HMI 亦須支援 RTSP/HTTP 即時影像串流,讓維運人員可在駕駛室、就地操作站或遠端監控平台上,直接確認儲能艙內部狀況。
船舶儲能安全監控已不應只停留在資料告警,而需進一步加入 即時影像確認與現場視覺化監控 。透過工業 HMI 整合設備資料與 IP 攝影機串流,維運人員可在進入儲能艙前先確認現場狀況,落實「先確認、再進入」的主動安全管理機制,並回應 CCS 船舶規範對儲能艙視覺化監控的要求。
專案需求:整合儲能系統資料與 IP 攝影機即時監控
船級規範與專案安全設計要求
船用鋰離子電池系統的設計與設備選用,通常需依據 船籍國主管機關、船級協會規範及個別專案審查條件 進行確認。台灣財團法人驗船中心亦已公布船用鋰離子電池系統及混合動力推進系統等相關準則,作為船舶設計、檢驗與入級時的技術參考。
因各船型、航行區域及入級條件不同,是否需要配置特定型式的攝影機、顯示設備或防爆裝置,仍應由船舶設計單位與驗船機構依實際專案確認。
從設備資料告警,提升為現場影像確認
傳統 BMS 可提供電芯溫度、電壓、電流與荷電狀態等資料,但對於冒煙、電解液滲漏、接頭鬆脫、外觀變形或人員誤入等現場狀況,單靠數值並不一定能立即辨識。
因此,本專案希望在既有資料監控之外,加入 IP 攝影機即時影像 ,讓維運人員可於駕駛室、就地操作站或遠端監控畫面上,直接確認儲能艙內部情況,建立「先確認、再進入」的主動安全管理流程。
整合 BMS、PCS、消防與熱管理系統
客戶需要的 HMI 不只是單純的影像顯示器,更必須具備完整的工業通訊整合能力,可集中擷取並顯示 BMS 電池管理系統、PCS 功率轉換系統、熱管理系統與消防系統 等設備資料。
系統須支援 OPC UA、Modbus TCP、Modbus RTU 等常見工業通訊協定,並具備即時趨勢圖、歷史資料、警報紀錄與狀態視覺化功能,協助人員快速判讀儲能系統的整體運行狀態。
支援 RTSP/HTTP 影像串流與長期穩定運行
為整合船舶儲能艙內的 IP 攝影機,HMI 須支援 RTSP/HTTP 即時影像串流 ,並可透過攝影機串流網址、帳號及密碼等資訊完成影像來源設定。
同時,船舶與電力設備皆屬於長時間連續運行的關鍵應用,因此 HMI 還必須具備穩定的硬體架構、工業級通訊能力與良好的系統相容性,降低設備中斷與維護風險。
綜合以上需求,客戶需要的是一套能同時整合 儲能系統資料、警報管理、操作畫面與 IP 攝影機串流 的工業 HMI,協助維運人員從單純的資料判讀,進一步掌握儲能艙現場狀況,提升船舶電池系統的可視化程度與安全管理效率。
宏虹 EXOR eX700 HMI 整合船舶儲能資料與 IP 攝影機即時影像
船舶電池儲能系統整合架構
單一 HMI 整合工業設備資料與 IP 攝影機影像串流
圖 1|EXOR eX700 HMI 整合 BMS、PCS、熱管理、消防系統與 IP 攝影機的方案架構
方案亮點與核心優勢
從工業通訊、視覺化設計到影像串流與設備可靠度
支援 200 種以上工業設備通訊協定
EXOR eX700 系列 HMI 原生支援超過 200 種工業通訊協定 ,可整合不同品牌的 PLC、變頻器、感測器、智慧電表與控制設備。
透過 OPC UA、Modbus TCP/RTU、EtherNet/IP、PROFINET、EtherCAT 與 CAN 等常見工業通訊協定,可集中擷取 BMS、PCS、熱管理與消防系統的即時資料,降低跨品牌設備整合的開發難度。
超過 2,000 種視覺化元件
eX700 系列 HMI 內建即時與歷史趨勢圖、警報畫面、長條圖、歷史紀錄、圓餅圖、儀表板、影像元件、設備模型、工具列與狀態列等豐富視覺化工具。
搭配超過 1,000 個圖示與 2,000 種以上元件 ,工程人員可透過拖拉方式快速建立操作介面,集中呈現儲能狀態、能源資訊、警報紀錄與設備運行趨勢。
內建 IP 攝影機與影像串流元件
eX700 系列 HMI 內建 IP Stream 與 IP Camera 等影像元件,可透過 RTSP/HTTP 串流擷取支援標準網路協定的 IP 攝影機畫面。
工程人員只需設定攝影機串流網址、帳號與密碼,即可將即時影像整合至 HMI 操作頁面,不需額外配置獨立監控螢幕,讓設備資料與現場影像可於同一介面中集中呈現。
工業級可靠度,適合長時間連續運行
船舶儲能、電力設備與工業控制皆屬於長時間運行的關鍵應用,HMI 的穩定性直接影響監控與維運效率。
EXOR eX700 系列平均故障間隔時間 MTBF 超過 7 年 ,搭配工業級硬體設計與穩定的系統架構,可降低設備中斷與維修風險,支援長時間持續運行。
多協定設備整合能力
彈性串接船舶儲能系統中的不同控制器與設備
圖 2|EXOR eX700 系列 HMI 工業通訊協定整合示意
儲能系統視覺化監控介面
集中顯示設備狀態、能源資訊、趨勢分析與警報紀錄
圖 3|EXOR eX700 HMI 儲能系統視覺化介面示意
RTSP/HTTP 攝影機串流設定
透過標準網路影像協定,快速整合不同 IP 攝影機
eX700 系列 HMI 可透過 IP Stream 元件設定 RTSP 或 HTTP 串流網址,並依攝影機需求輸入帳號與密碼,即可於 HMI 操作畫面中顯示即時影像。
實際串流網址格式會依攝影機品牌、型號與影像通道設定而異,導入前應先確認設備是否支援標準 RTSP/HTTP 協定,並取得正確的串流路徑與登入資訊。
圖 4|JMobile 軟體 RTSP 串流網址設定示意
實際測試成果
EXOR eX700 HMI 已完成 IP 攝影機即時影像串流測試
宏虹技術團隊已於實驗室環境完成 eX700 系列 HMI 與支援 RTSP 串流之 IP 攝影機整合測試。測試結果顯示,HMI 可穩定顯示即時影像,並可與設備資料、警報與操作介面配置於同一畫面中。
圖 5|EXOR eX700 HMI 顯示 IP 攝影機即時串流畫面
點擊觀看 IP 攝影機即時影像串流測試影片
eSMART 入門款 HMI (左) eX700 系列 HMI (右) 動態影像展示
透過 EXOR eX700 系列 HMI,船舶電池儲能系統可於單一操作介面中整合 BMS、PCS、熱管理、消防系統、警報紀錄、歷史趨勢與 IP 攝影機即時影像 ,協助維運人員快速掌握設備運行狀態與儲能艙現場情況,建立更完整的視覺化安全監控架構。
單一 HMI,整合船舶儲能資料與即時影像
透過 EXOR eX700 系列物聯網 HMI,客戶可集中整合 BMS、PCS、熱管理、消防系統與 IP 攝影機串流,於單一介面中同步掌握設備狀態、警報紀錄、歷史趨勢與儲能艙現場畫面。
從單純的設備數值監控,進一步升級為 資料與現場影像同步呈現 ,讓船舶儲能系統具備更直觀的異常判讀與安全管理能力。
EXOR 工業 HMI 實機展示
現場展示 設備聯網、資料視覺化、警報管理與 IP 攝影機串流 ,協助你快速了解 EXOR HMI 如何整合產線設備、能源資料及遠端監控需求。
現場重點展示
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