О б р а т н а я с в я з ь
Заказать обратный звонок
Имя*
Телефон*
Комментарий
(044) 390-71-26 (044) 495-28-29

Беспилотная съемка озера Верхнее

Вим ван Веген (статья в Hydro International от 9 ноября 2021 г.)

 

Выполнение высококачественного сбора данных безопасным и экологически чистым способом

Два беспилотных надводных судна (USV), дистанционно управляемые через спутник, провели новаторские съемочные работы на озере Верхнее для Канадской гидрографической службы (CHS) в партнерстве с компанией IIC Technologies. Этот проект знаменует собой первое использование технологии USV для сбора батиметрических данных во внутренних водах Канады.
Проект CHS финансировался в рамках инициативы правительства Канады по Плану защиты океанов (OPP). Он был проведен компаниями IIC Technologies и XOCEAN в крупнейшем в мире Национальном морском заповеднике пресной воды. Основная цель CHS заключалась в оценке эксплуатационной готовности серийных коммерческих USV-технологий в реальных рабочих условиях. Это включало возможность беспилотных платформ получать высококачественные данные, соответствующие стандартам Международной гидрографической организации (МГО) для гидрографических съемок (S-44). Гидропространственные данные позже будут использоваться для обновления навигационных публикаций, чтобы облегчить безопасную и эффективную навигацию и внести вклад в синюю экономику в целом.
Испытав технологию в этом проекте, CHS может оценить пригодность USV в качестве фактора повышения эффективности (с большим промерным судном и/или несколькими USV) для ускорения картографирования морского дна в канадской Арктике. Возможность сокращения рабочего времени очень важна в Арктике, учитывая относительно короткие благоприятные условия для проведения съемок каждый год (~ с июля по октябрь).

 

Сложная окружающая среда
Район выполнения проекта находился в северной части озера Верхнее, а съемка проводилась в октябре и ноябре 2020 года. Район и временной период были выбраны для моделирования рабочей среды в Арктике, поскольку Великие озера известны своими ураганными штормами и сильными ветрами. Во время съемки и переездов наблюдалась средняя балльность моря 3 балла по шкале Бофорта, максимальная балльность моря 6 баллов и средняя скорость ветра 25 узлов.
Сильный ветер и низкие температуры приводят к замерзанию брызг. В этих условиях на судах в этом регионе обычно образуется лед, который может образовываться только с одной стороны, что приводит к увеличению риска опрокидывания судна из-за неравномерного распределения веса. Этот риск требовал тщательной оценки, чтобы остойчивость USV не была нарушена. Низкая осадка конструкции USV и подходящая температура воды в озере привели к тому, что большая часть корпуса судна была свободной ото льда. Выпуклая солнечная панель, которая является частью низкоуглеродной гибридной энергосистемы USV, также помогала растопить любой образовавшийся лед. Ледяной спрей действительно привел к образованию льда на раме USV. Однако небольшая площадь поверхности рамы предотвратила образование крупных ледяных образований.

USV XOCEAN отправляются на место развертывания

 

Рабочий процесс
Компания XOCEAN предоставила USV XO-450, которыми дистанционно управляла из своих центров управления в Великобритании и Ирландии, в то время как IIC предоставляла руководителю промерной партии береговую обработку данных и материально-техническую поддержку. USV имеют длину 4,5 метра и вес 750 кг (половина веса среднего автомобиля) и предназначены для удаленного мониторинга и управления 24/7 через спутниковую связь командой, которая может находиться в любой точке мира. На протяжении всей миссии гидрографы и обработчики данных IIC Technologies, а также пилоты и гидрографы USV XOCEAN дистанционно контролировали USV, чтобы гарантировать безопасную работу судов и качество сбора данных.
USV автоматически следовал проектным галсам во время съемки, а пилоты удаленно наблюдали за операциями. 50% перекрытие между соседними галсами было указано компанией CHS как часть спецификации съемки, и это было введено в настройки AutoSwath (Автоматическая полоса) программного обеспечения для сбора данных QINSy. Промерные галсы не были прямыми, а следовали по внешнему краю предыдущей полосы, что увеличивало эффективность. Плотность, качество и эффективность данных легко контролировались. USV проработал примерно одну неделю, прежде чем был поднят для выгрузки данных, дозаправки и обслуживания. После выгрузки была создана резервная копия данных, и USV был повторно опущен. Пока USV проводил съемку, IIC обрабатывала данные и сообщала операторам XOCEAN о любых проблемах или пробелах в данных. Затем IIC выполнила окончательную обработку и контроль качества данных. Этот рабочий процесс оказался очень продуктивным, и, выполняя операции 24 часа в сутки, бригада могла в полной мере использовать погодные окна, а полевой персонал мог завершить большую часть обработки.

 

Возможности обучения
Важным аспектом проекта было зафиксировать все извлеченные уроки, которые можно было бы применить в будущих арктических операциях. Этот проект предоставил большие возможности для обучения проведению гидрографических съемок без экипажа в северных условиях. USV может быть удобно спущен на воду с помощью имеющихся стапелей и аппарелей в районе работ с использованием люльки или транспортного прицепа для USV. Однако было отмечено, что при работе в сельских и прибрежных районах следует провести подготовку к тому, чтобы спусковое и эвакуационное оборудование могло адекватно справляться с плохими дорожными условиями (большие/прочные шины для прицепов и т.д.).
Обледеневшие брызги стали проблемой для одного из USV и привели к тому, что воздухозаборник был заблокирован льдом, когда рама обмерзла. Участки USV, расположенные ближе к ватерлинии, оказались менее подверженными замерзанию, поэтому команда IIC на месте изменила воздухозаборник, чтобы разместить его ближе к ватерлинии и предотвратить замерзание в будущем. Воздухозаборник и другие факторы, влияющие на лед, ледяные брызги и холод должны быть тщательно изучены на предмет потенциальных слабых мест, и эти факторы уже привели к улучшенной конструкции систем воздухозаборника XOCEAN USV для будущих операций.

Примеры батиметрических данных, полученных во время съемки морского дна озера Верхнее

 

Сбор батиметрических данных во внутренних водах
Успех проекта продемонстрировал высокую гибкость созданной совместно технологии, позволяющей отраслевым экспертам иметь прямой доступ к данным в реальном времени из любого места. Великие озера никогда не были нанесены на карту в этой области, и вполне вероятно, что USV, которые производят незначительное количество углерода, будут продолжать использоваться для сбора высококачественных данных с высокой плотностью для поддержки таких инициатив, как Lakebed 2030, при одновременном снижении воздействия морского картографирования на окружающую среду.
Платформа USV зарекомендовала себя как безопасное, надежное и углеродно-нейтральное решение для сбора данных для этого проекта во внутренних водах. Те же технологии и операционная эффективность могут быть применены для сбора батиметрических данных в Арктике и океаническом побережье Канады в целом. Поскольку промышленность, правительственные ведомства и научные круги продолжают сотрудничать в разработке правил для морских автономных надводных судов (MASS) в Канаде и других странах, то применение USV технологий для картографирования внутренних вод и Мирового океана будет продолжать расти.

 

Множество приложений
Компания XOCEAN недавно отметила важную веху, выполнив более 100 проектов в 14 разных странах и проведя 30 000 часов работы по сбору данных об океане с помощью USV. Платформы USV имеют широкий спектр приложений, которые могут быть оснащены большим разнообразием полезных нагрузок коммерческого класса. Сюда входят датчики для сбора батиметрических и других типов данных об океане.
Многие заинтересованные в изучении морской среды стороны (государственные учреждения, энергетические компании, научно-исследовательские институты и другие) заинтересованы в повышении безопасности за счет снижения потребности в персонале на море и в сокращении выбросов углерода во время съемочных работ. Дистанционно управляемые USV обеспечивают эти требования и использовались в проектах по проверке активов для морских ветряных электростанций и других проектов в области возобновляемых источников энергии (фундаменты турбин, экспортные и межгрупповые кабели), нефтегазовых активов (трубопроводы и платформы), геофизических съемок для новых площадок разработки, сбор данных при выгрузке данных из подводных систем, промысловые исследования для оценки рыбных запасов и метеорологические данные.

Спутниковый снимок озера Верхнее MODIS показывает ледяной покров

 

Как вмешаться, если что-то пойдет не так
Пилоты и онлайн гидрографы взаимодействуют с USV через CyberDeck, которая представляет собой облачную среду с высокой степенью защиты, и используют систему управления информационной безопасностью XOCEAN, сертифицированую по стандарту ISO 27001. Управление и мониторинг USV, а также сбор данных в режиме онлайн с помощью CyberDeck упрощаются с использованием нескольких каналов связи. К ним относятся основное спутниковое соединение для полноценной работы без экипажа «за горизонтом», а также сотовая связь 4G и Wi-Fi при работе ближе к берегу. В рамках безопасных операций необходим резервный режим связи в случае отказа основного канала связи. В дополнение к основному спутниковому приемнику, USV оснащен резервным транспондером для двусторонней передачи сообщений в реальном времени, чтобы обеспечить резервирование связи.
Обученные и сертифицированные пилоты непрерывно контролируют USV, используя несколько каналов информации для ситуационной осведомленности, чтобы принимать безопасные и эффективные решения во время операций и избегать другого морского движения. Информация предоставляется пилотам через CyberDeck по спутниковой (или другой) линии связи. Сюда входят детали судов, оборудованных автоматической системой идентификации (AIS), четыре камеры видимого света (обращенные вперед, влево, вправо и на корму), каждая с полем обзора 90°, тепловизионная камера для использования в периоды плохой видимости, программное обеспечение искусственного интеллекта (AI) для анализа изображений с камер и помощи в выявлении возможных опасностей, а также лазерные сканеры для уведомления пилотов о любых обнаруженных объектах.
В операционных процедурах XOCEAN также используются лучшие отраслевые практики, позволяющие избежать столкновения судов при движении. Это включает в себя передачу сообщений морякам (NtMs) для уведомления о работе судна без экипажа, а также постоянные инструкции пилотам USV соблюдать безопасную дистанцию от других судов при движении.

 

Выводы
Во второй половине 2021 года XOCEAN работала с клиентами в Канаде над предоставлением данных об океане для различных приложений. Эти проекты включают инспекционные съемки вывода из эксплуатации трубопровода в Новой Шотландии, совместно с IIC съемку озера Верхнее для сбора данных с более высоким разрешением для CHS и картографирования внутренних вод, а также использование USV XOCEAN впервые в Арктике для CHS для повышения эффективности картографирования морского дна совместно с основным съемочным судном.
Эти проекты подчеркивают пригодность операций без экипажа для выполнения высококачественного сбора данных безопасным и экологически чистым способом в любой части мира, включая такие отдаленные регионы, как канадская Арктика.