Вім ван Веген (стаття в Hydro International від 9 листопада 2021 р.)
Виконання високоякісного збору даних безпечним та екологічно чистим способом
Два безпілотні надводні судна (USV), дистанційно керовані через супутник, провели новаторські знімальні роботи на озері Верхнє для Канадської гідрографічної служби (CHS) у партнерстві з компанією IIC Technologies. Цей проект знаменує собою перше використання технології USV для збору батиметричних даних у внутрішніх водах Канади.
Проект CHS фінансувався в рамках ініціативи уряду Канади щодо Плану захисту океанів (OPP). Він був проведений компаніями IIC Technologies та XOCEAN у найбільшому у світі Національному морському заповіднику прісної води. Основна мета CHS полягала в оцінці експлуатаційної готовності серійних комерційних USV-технологій у реальних робочих умовах. Це включало можливість безпілотних платформ отримувати високоякісні дані, що відповідають стандартам Міжнародної гідрографічної організації (МОО) для гідрографічних зйомок (S-44). Гідропросторові дані пізніше будуть використовуватись для оновлення навігаційних публикацій, щоб полегшити безпечну і ефективну навігацію і внести вклад в синю економіку в цілому.
Випробував технологію в цьому проекті, CHS може оцінити придатність USV в якості фактора підвищення ефективності (з великим промірним судном і/або декількома USV) для прискорення картографування морського дна в канадській Арктиці. Можливість скорочення робочого часу дуже важлива в Арктиці, враховуючи відносно короткі сприятливі умови для проведення зйомок кожний рік (~ з липня по жовтень).
Складне навколишнє середовище
Район виконання проекту знаходився у північній частині озера Верхнє, а зйомка проводилася у жовтні та листопаді 2020 року. Район та тимчасовий період були обрані для моделювання робочого середовища в Арктиці, оскільки Великі озера відомі своїми ураганними штормами та сильними вітрами. Під час зйомки та переїздів спостерігалася середня бальність моря 3 бали за шкалою Бофорта, максимальна бальність моря 6 балів та середня швидкість вітру 25 вузлів.
Сильний вітер та низькі температури призводять до замерзання бризок. У цих умовах на судах у цьому регіоні зазвичай утворюється лід, який може утворюватися лише з одного боку, що призводить до збільшення ризику перекидання судна через нерівномірний розподіл ваги. Цей ризик вимагав ретельної оцінки, щоб стійкість USV не була порушена. Низька осадка конструкції USV і відповідна температура води в озері призвели до того, що більшість корпусу судна була вільною від льоду. Випукла сонячна панель, яка є частиною низьковуглецевої гібридної енергосистеми USV, також допомагала розтопити будь-який лід, що утворився. Крижаний спрей справді призвів до утворення льоду на рамі USV. Однак невелика площа поверхні рами запобігла утворенню великих крижаних утворень.
 |
| USV XOCEAN вирушають на місце розгортання |
Робочий процес
Компанія XOCEAN надала USV XO-450, якими дистанційно управляла зі своїх центрів управління у Великій Британії та Ірландії, тоді як IIC надавала керівнику промірної партії берегову обробку даних та матеріально-технічну підтримку. USV мають довжину 4,5 метра та вагу 750 кг (половина ваги середнього автомобіля) і призначені для віддаленого моніторингу та керування 24/7 через супутниковий зв'язок командою, яка може знаходитись у будь-якій точці світу. Протягом усієї місії гідрографи та обробники даних IIC Technologies, а також пілоти та гідрографи USV XOCEAN дистанційно контролювали USV, щоб гарантувати безпечну роботу суден та якість збору даних.
USV автоматично слідував проектним галсам під час зйомки, а пілоти віддалено спостерігали за операціями. 50% перекриття між сусідніми галсами було вказано компанією CHS як частину специфікації зйомки, і це було введено в налаштування AutoSwath (Автоматична смуга) програмного забезпечення для збору даних QINSy. Промірні галси не були прямими, а слідували по зовнішньому краю попередньої смуги, що збільшувало ефективність. Щільність, якість та ефективність даних легко контролювалися. USV пропрацював приблизно один тиждень, перш ніж був піднятий для вивантаження даних, дозаправки та обслуговування. Після вивантаження було створено резервну копію даних, і USV було повторно опущено. Поки USV проводив зйомку, IIC обробляла дані та повідомляла операторам XOCEAN про будь-які проблеми або пробіли даних. Потім IIC виконала остаточну обробку та контроль якості даних. Цей робочий процес виявився дуже продуктивним, і, виконуючи операції 24 години на добу, бригада могла повною мірою використати погодні вікна, а польовий персонал міг завершити більшу частину обробки.
Можливості навчання
Важливим аспектом проекту було зафіксувати всі уроки, які можна було б застосувати в майбутніх арктичних операціях. Цей проект надав великі можливості для навчання гідрографічних зйомок без екіпажу в північних умовах. USV може бути зручно спущений на воду за допомогою наявних стапелів та апарелів у районі робіт з використанням люльки або транспортного причепа для USV. Однак було відзначено, що при роботі в сільських та прибережних районах слід провести підготовку до того, щоб спускове та евакуаційне обладнання могло адекватно справлятися з поганими дорожніми умовами (великі/міцні шини для причепів тощо).
Обледенілі бризки стали проблемою для одного з USV і призвели до того, що повітрозабірник був заблокований льодом, коли рама обмерзла. Ділянки USV, розташовані ближче до ватерлінії, виявилися менш схильними до замерзання, тому команда IIC на місці змінила повітрозабірник, щоб розмістити його ближче до ватерлінії і запобігти замерзанню в майбутньому. Повітрозабірник та інші фактори, що впливають на лід, крижані бризки та холод повинні бути ретельно вивчені щодо потенційних слабких місць, і ці фактори вже призвели до покращеної конструкції систем повітрозабірника XOCEAN USV для майбутніх операцій.
 |
| Приклад батіметричних даних, отриманих під час зйомки морського дна озера Верхнє |
Збір батіметричних даних у внутрішніх водах
Успіх проекту продемонстрував високу гнучкість створеної спільно технології, що дозволяє галузевим експертам мати прямий доступ до даних реального часу з будь-якого місця. Великі озера ніколи не були нанесені на карту в цій області, і цілком ймовірно, що USV, які виробляють незначну кількість вуглецю, продовжуватимуть використовуватися для збору високоякісних даних з високою щільністю для підтримки таких ініціатив, як Lakebed 2030, при одночасному зниженні впливу морського картографування на навколишнє середовище.
Платформа USV зарекомендувала себе як безпечне, надійне та вуглецево-нейтральне рішення для збору даних для цього проекту у внутрішніх водах. Ті ж технології та операційна ефективність можуть бути використані для збору батиметричних даних в Арктиці та океанічному узбережжі Канади в цілому. Оскільки промисловість, урядові відомства та наукові кола продовжують співпрацювати у розробці правил для морських автономних надводних суден (MASS) у Канаді та інших країнах, то застосування USV технологій для картографування внутрішніх вод та Світового океану продовжуватиме зростати.
Безліч додатків
Компанія XOCEAN нещодавно відзначила важливу віху, виконавши понад 100 проектів у 14 різних країнах та провівши 30 000 годин роботи зі збору даних про океан за допомогою USV. Платформи USV мають широкий спектр додатків, які можуть бути обладнані великою різноманітністю корисних навантажень комерційного класу. Сюди входять датчики для збору батиметричних та інших типів даних про океан.
Багато зацікавлених у вивченні морського середовища сторін (державні установи, енергетичні компанії, науково-дослідні інститути та інші) зацікавлені у підвищенні безпеки за рахунок зниження необхідності в персоналі на морі і в скороченні викидів вуглецю під час зйомочних робіт. Дистанційно керовані USV забезпечують ці вимоги та використовувалися у проектах з перевірки активів для морських вітряних електростанцій та інших проектів у галузі відновлюваних джерел енергії (фундаменти турбін, експортні та міжгрупові кабелі), нафтогазових активів (трубопроводи та платформи), геофізичних зйомок для нових майданчиків розробки, збирання даних при розвантаженні даних з підводних систем, промислові дослідження для оцінки рибних запасів та метеорологічні дані.
 |
| Супутниковий знімок озера Верхнє MODIS показує крижаний покрив |
Як втрутитися, якщо щось піде не так
Пілоти та гідрографи онлайн взаємодіють з USV через CyberDeck, яка є хмарним середовищем з високим ступенем захисту, і використовують систему управління інформаційною безпекою XOCEAN, сертифіковану за стандартом ISO 27001. Управління та моніторинг USV, а також збір даних в режимі онлайн за допомогою CyberDeck спрощуються з використанням кількох каналів зв'язку. До них відносяться основне супутникове з'єднання для повноцінної роботи без екіпажу «за горизонтом», а також стільниковий зв'язок 4G і Wi-Fi під час роботи ближче до берега. У межах безпечних операцій необхідний резервний режим зв'язку у разі відмови основного зв'язку. На додаток до основного супутникового приймача, USV оснащений резервним транспондером для двосторонньої передачі повідомлень в реальному часі, щоб забезпечити резервування зв'язку. під час операцій та уникати іншого морського руху. Інформація надається пілотам через CyberDeck за супутниковою (або іншою) лінією зв'язку. Сюди входять деталі суден, обладнаних автоматичною системою ідентифікації (AIS), чотири камери видимого світла (повернені вперед, вліво, вправо та на корму), кожна з полем огляду 90°, тепловізійна камера для використання в періоди поганої видимості, програмне забезпечення штучного інтелекту (AI) для аналізу зображень з камер і допомоги у виявленні можливих небезпек, а також лазерні сканери для повідомлення пілотів про будь-які виявлені об'єкти. Це включає передачу повідомлень морякам (NtMs) для повідомлення про роботу судна без екіпажу, а також постійні інструкції пілотам USV дотримуватися безпечної дистанції від інших суден при русі.
Висновкии
У другій половині 2021 року XOCEAN працювала з клієнтами в Канаді над наданням даних про океан для різних додатків. Ці проекти включають інспекційні зйомки виведення з експлуатації трубопроводу в Новій Шотландії, спільно з IIC зйомку озера Верхнє для збору даних з більш високою роздільною здатністю для CHS і картографування внутрішніх вод, а також використання USV XOCEAN вперше в Арктиці для CHS для підвищення ефективності картографування морського дна спільно з основним знімальним судном.
Ці проекти підкреслюють придатність операцій без екіпажу для виконання високоякісного збору даних безпечним та екологічно чистим способом у будь-якій частині світу, включаючи такі віддалені регіони, як канадська Арктика.
