Overview

CAN 匯流排遙測儀表 —— 一台盒子,現場自己看得懂

解碼、顯示、存檔全在盒內完成,不必為了看一個轉速而繞一趟雲端。 接一台螢幕就是儀表板,需要遠端時再啟用隧道。

27可解碼參數
3 s儀表更新週期
15 Mbps核心態隧道實測
1.3典型系統負載(四核)
0雲端相依

Applications

船舶・重機・農機監控:五種現場,同一台盒子

前三個場景用的是同一套解碼核心,差別只在掛上哪條匯流排。 切換協定是一個按鈕的事,儀表版面會自動跟著換 —— 現場的人不必去設定畫面。

船舶航行監控

NMEA 2000

接上船上的 N2K 幹線,把航速、艏向、水深與主機轉速集中到一個畫面。GPS 另走獨立序列埠,衛星訊號不受匯流排負載影響。

  • 對地航速與對水速度、對地航向與艏向(羅盤形式,正北連續不跳針)
  • 水深警戒:低於設定值整個錶轉紅並緩慢脈動
  • 主機轉速、電瓶電壓與充放電電流、經緯度
  • 可再送進 Signal K,用手機看完整航儀與海圖
實測 10 項 · SOG 4.47 kn · COG 47.97° · 水深 9.8 m
轉速 1150 rpm · 電瓶 12.4 V

重機具與引擎監控

J1939

柴油引擎、工程機械、發電機組共通的診斷語言。冷卻液溫、機油壓力、燃油與工時一次讀齊,適合機隊管理與預防性保養。

  • 引擎轉速、冷卻液與燃油溫度、進氣增壓
  • 機油壓力偏低、水溫偏高即時轉為警示色
  • 燃油液位與即時油耗,可估算剩餘作業時間
  • 引擎累計工時,作為保養排程依據
實測 11 項 · 轉速 975 rpm · 水溫 80 °C · 油壓 260 kPa
油耗 10.85 L/h · 工時 1234.5 h · 電瓶 24.8 V

農機作業監控

J1939 / ISOBUS

曳引機的引擎部分與重機完全相同,另外加上農務作業才有的欄位。系統偵測到 PTO 訊號就自動切換到農機版面,不必手動選。

  • PTO 動力輸出軸轉速與油溫(作業時的主角,設為主錶)
  • 輪速與對地速度分別量測 —— 兩者相減即為滑差
  • 滑差率:牽引力浪費在挖土上的比例,逾 15 % 示警
  • 引擎工時與油耗,配合作業時數管理
實測 15 項 · PTO 828 rpm · 滑差 1.13 %
輪速 8.86 / 地速 8.76 km/h · 工時 1234.5 h

網路出口節點

VPN / 混淆

在網路環境受限的海域或跨境場域,讓船上或工地的流量走一條不易被辨識的隧道出去。隧道斷線時採取拓樸式阻斷,不會退回明文。

  • AmneziaWG 核心態隧道,封包特徵可調(Jc / S1 / S2 / H1–H4)
  • Hysteria 2 搭配 salamander 混淆,適合高延遲鏈路
  • 網路模式一鍵切換:直連/全走 VPN/熱點/路由器
  • fail-closed 靠路由拓樸保證,不單靠防火牆規則
核心態隧道 15 Mbps(使用者態實作為 8.4 Mbps)
隧道中斷時實測 零封包外洩

現場維運終端

HDMI / Web

接一台螢幕就是儀表板,不必帶筆電。需要動手時,用手機開網頁就有完整的終端機,不必翻箱找序列線。

  • 開機直接進入全螢幕儀表,無需登入或滑鼠操作
  • 螢幕要顯示哪一頁,可從手機側邊選單遠端切換
  • 網頁終端機支援多個分頁,各自獨立
  • 插上 USB 網卡即自動取得位址並調整優先序
螢幕輸出 1280 × 720 @ 60 Hz · GPU 加速合成
面板本身 零第三方相依,只用 Python 標準庫

Instrumentation

引擎監控儀表,怎麼設計的

錶盤以向量繪製、不使用前端框架,因此在低功耗處理器上也能流暢更新。 設計取向是「不必記數字也能判讀」—— 資訊都編碼在形狀與顏色裡。

0 1.5k 3k 1950 rpm 色帶區 警戒門檻直接畫在錶面,不必記數字 刻度數字 量程標示,可從指針位置估值 峰值記憶 這段時間出現過的最高值 指針與值弧 顏色隨門檻自動變化 趨勢線 最近約一分鐘的走勢方向 中央讀數 等寬數字,對齊不跳動
錶盤結構示意圖(非實機截圖)。實際畫面依場景顯示 8–11 個錶盤,主錶佔兩倍面積。
82 正常 · 綠 98 注意 · 黃 109 危險 · 紅並脈動
同一個冷卻液溫錶在三種狀態下的呈現。危險時整個錶盤緩慢脈動,餘光也能察覺。

色帶區

警戒門檻直接畫在錶面外圈。不必記得「油壓低於 150 算危險」,指針進到黃區就知道。方向會依欄位語意自動調整:機油壓力的紅區在低端,冷卻液溫的紅區在高端。

峰值記憶

錶面上一根細線標記這段時間出現過的最高值。引擎轉速衝到多少、水溫最高到哪,事後回頭看很有用 —— 這是真實引擎儀表的標準功能。

趨勢線

主錶下方畫出最近約一分鐘的走勢。看的是方向:轉速在爬升還是穩定、水溫是不是一路往上,這比單一瞬間值更能判斷狀況。

主次分明

每個場景的第一項是主錶,佔兩倍面積。船舶是航速、重機是引擎轉速、農機是 PTO 轉速 —— 一眼掃過去先讀到最該看的那個。

角度用羅盤

航向與艏向不用弧形錶。0° 與 360° 是同一個方向,弧形指針會在正北瞬間跳回起點,看起來像故障;羅盤繞一圈是連續的。

量程隨場景調整

電瓶在船舶是 10–15 V(12 V 系統)、在重機是 20–30 V(24 V 系統)。共用一個量程會讓指針永遠貼在邊上,等於沒有資訊。

Data Path

J1939/NMEA 2000 訊號,怎麼變成儀表畫面

解碼在盒內完成,不經過雲端來回。同一份解好的資料同時供應三個去處:本機儀表、Signal K 生態系、 以及需要時才啟用的遠端傳輸。

訊號來源 CAN 匯流排 J1939 · NMEA 2000 GPS 接收器 NMEA 0183 · 9600 4G / WiFi / 乙太 上行鏈路 解碼核心 PGN 解碼器 SocketCAN 原始讀取 單位換算 · 有效性判定 15 秒過期即失效 輸出 本機儀表 HDMI 全螢幕 · 手機瀏覽 Signal K(選用) KIP · 航海圖 · 外部應用 加密隧道 遠端監看(選用)
關於 Signal K:Signal K 是海事界的標準資料模型,原生只支援 NMEA 2000。 本機加了一層橋接,把解好的 J1939 資料換算成 SI 單位後送進去(引擎轉速 → Hz、溫度 → K、壓力 → Pa), 因此重機與農機的資料也能進入 Signal K 生態,供 KIP、航海圖或第三方應用取用。 不過它是本機最吃資源的服務,預設不隨開機啟動,要用時再從面板開啟。

Specification

硬體與介面

項目規格備註
處理器i.MX6Q · 4 核 · 792 MHzARM Cortex-A9
記憶體1 GB典型使用約 25 %
儲存3.6 GB eMMC系統映像約 2.2 GB
CAN1 埠250/500 kbit/s,支援迴路自測
GPS獨立序列埠NMEA 0183 · 9600 8N1
顯示輸出HDMI 720p60GPU 加速合成
無線WiFi + 藍牙單天線共用
擴充USB · mPCIe可加裝網卡、4G 模組

資源與散熱

機殼為密閉金屬、被動散熱,因此把服務開銷攤開來看很重要。以下為實測值 —— 差異主要來自 Signal K 是否啟用。

組態系統負載機殼溫度說明
本機儀表(預設)1.369.7 °CCAN 解碼 + 錶盤 + HDMI 輸出
加開 Signal K2.978.3 °C要用 KIP/航海圖時才需要
降頻門檻—95 °C核心開始自動降速
保護關機—100 °C—

功能狀態

功能狀態說明
J1939 引擎參數解碼已驗證迴路測試逐項核對換算值
NMEA 2000 航行參數已驗證同上
PTO 轉速與油溫已驗證PGN 65091,J1939-71 標準
輪速/地速/滑差待實機核對ISO 11783-7,位元組配置需以真機確認
本機儀表與錶盤已驗證含色帶、峰值、趨勢與自動版面
J1939 → Signal K 橋接已驗證11 項參數,SI 單位換算正確
加密隧道已驗證握手成功、出口位址已改變
畫面輸出與遠端切換已驗證開機自動進入儀表
實體匯流排接入待現場目前以迴路與模擬訊框驗證
熱點/路由器模式待硬體需外接支援 AP 的網卡
關於驗證方式:目前的數值以迴路模式與合乎規格的模擬訊框驗證, 這證明了「解碼鏈路正確、單位換算無誤」,但不等於位元組位置在所有機型上都正確。 標示為「待實機核對」的項目,其規格定義在 ISO 11783-7,接上真機時應優先核對。

Ready

訊號在現場。答案也在現場。

一台盒子接管遙測、顯示與連外:解碼留在現場、儀表不靠網路、需要遠端時再開隧道 —— 把「看得懂設備在做什麼」變成一件不用連雲端的事。

  • J1939 解碼
  • NMEA 2000 解碼
  • ISOBUS PTO
  • 本機儀表
  • Signal K 橋接
  • 抗 DPI 隧道

FAQ

CAN 匯流排遙測與引擎監控,常見問題

船東、船務與機隊管理者評估 X-Link Box 時,最常問的幾件事。

X-Link Box 可以接哪些設備?

走 CAN 匯流排、講 J1939 的柴油引擎、工程機械與發電機組,以及走 NMEA 2000 的船舶航儀,共 27 項可解碼參數。目前以迴路模式與模擬訊框完成驗證,實體匯流排接入待現場確認,導入前我們會先一起核對機型。

船舶引擎監控需要換掉原本的儀表嗎?

不需要。X-Link Box 接上船上既有的 NMEA 2000 幹線讀取資料,把航速、艏向、水深與主機轉速集中成一個畫面;也可以再送進 Signal K,用手機看完整航儀與海圖。

海上或工地沒有網路,儀表還能用嗎?

可以。解碼、儀表與存檔全在盒內完成,不依賴雲端 —— 拔掉網路,螢幕上的錶還是照常在動。需要遠端監看時,再開啟加密隧道即可。

J1939 解碼可以看到哪些引擎參數?

引擎轉速、冷卻液溫度、機油壓力、進氣增壓、燃油液位與即時油耗、累計工時等,機油壓力偏低或水溫偏高會即時轉為警示色,適合機隊管理與預防性保養排程。

資料可以遠端看嗎?傳輸安全嗎?

需要時可開啟 AmneziaWG 或 Hysteria 2 混淆隧道,核心態實測 15 Mbps;隧道中斷時採取拓樸式阻斷(fail-closed),不會退回明文傳輸。遠端傳輸是選用功能,不開也不影響本機儀表。

農機的輪速、地速與滑差率也能監測嗎?

PTO 轉速與油溫已完成迴路驗證;輪速、地速與滑差率的位元組配置定義在 ISO 11783-7,目前標示為「待實機核對」,接上真機時會優先確認後再啟用,我們不把未驗證的項目當成賣點。