Расширенная подводная робототехника готова к разливам нефти

Автор: Хавьер Гилаберт • 30 марта 2018

Хавьер Гилаберт1, Жоау Соуса2, Зоран Вукич3, Георгиос Георгиу4, Лаура де ла Торре5, Дэвид Макмайлер6, Марк Инал6, Юхан Эрнитс8, Мартин Людвигсен9, Марк Каррерас10, Габриэль Оливер11, Мария Жоао Коста2, Антонио Сержио Феррейра2, Дэн Хейс4, Надир Капетанович3, Франциско López-Castejón1, Милан Маркович3, Мигель Массот11, Дула Над3, Петтер Норгрен9, Жоао Луис Перейра2, Нурия Пуджол12, Мануэль Антонио Рибейро2, Каролина Родригес1, Паулу Соуза Диас2, Мэтт Тоберман6, Дионисио Тудела1, Юри Вайн8, Эмили Вейблс6.

1Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), 2 Университет Порто, Лаборатория подводных систем и технологий (LSTS), 3 Университет Загреба, Лаборатория подводных систем и технологий (LABUST), 4 Университет Кипра, Центр океанографии, 5SASEMAR, Агентство по безопасности на море в Испании, 6Irish Береговая охрана, 7 Шотландская ассоциация морской науки - SAMS, Технологический университет Tall, TUT, 9 Университет Херона - UG, 10 Университет Балеарских островов - UIB, 11Norges Teknisk-Naturvitenskatelige Universitet - NTNU, 12Marine Technology Unit CSIC.

Отслеживание разливов нефти в воде перед выходом на поверхность с использованием новых новых роботизированных технологий сводит на нет разрыв между существующими традиционными технологиями (моделирование и спутники) в качестве системы поддержки принятия решений для лиц, принимающих решения. Подводные нефтяные шлейфы могут исходить из донных утечек или от поверхностных пятен, образующих подповерхностные шлейфы, как это было недавно продемонстрировано. Распределенный интеллект этих устройств во время разлива в сочетании с гидродинамическим моделированием позволяет создать высокоточный и динамичный образ разлива. Эта совместная многопользовательская роботизированная технология позволит использовать дешевую, гибкую, расширяемую, точную и оперативную систему поддержки принятия решений, повышая способность реагировать на эти события.
Расширенные подводные робототехники, готовые к разливам нефти (e-URready4OS), являются совместным финансированием Европейского союза (Генеральный директорат - Европейская служба гражданской защиты и гуманитарной помощи, DG-ECHO), цель которого - объединить усилия для создания парка автономных подводных транспортных средств ( AUV), беспилотные летательные аппараты (беспилотные летательные аппараты) и беспилотные наземные транспортные средства (USV) с оперативной способностью вмешиваться в разливы нефти с использованием новых совместных многопользовательских роботизированных технологий (http://www.upct.es/urready4os).
Этот проект является естественным продолжением предыдущего проекта URready4OS, в котором была доказана концепция кооперативного многоцелевого парка роботизированных активов для обнаружения и мониторинга водных масел.
Трансформация этой концепции в оперативном инструменте требует совершенствования уже существующей системы, расширения парка с новыми активами и передачи ноу-хау агентам по ликвидации разливов нефти. Основными целями и ожидаемыми результатами этого проекта являются:
  • Расширьте уже существующий флот URready4OS (от 5 до 12 активов), способный обнаруживать нефть в воде.
  • Обеспечьте подготовку новых команд, присоединяющихся к флоту, выполняя упражнения.
  • Улучшите текущую систему новыми разработками программного обеспечения, включающими определенную версию Neptus.
  • Расширение возможностей свободного источника свободно доступной модели MEDSLIK-II для отслеживания разливов небольших масштабов.
  • Передайте ноу-хау в Агентства по безопасности на море (MSA) через короткие теоретические и практические курсы.
Партнерство: одиннадцать институтов, университетов и MSA, из восьми стран ЕС: Universitad Politécnica de Cartagena - UPCT (координатор); Океанографический центр - Университет Кипра - OC-UC, Universidade do Porto - UP, Университет Загреба - УЗ, Sociedad Española de Salvamento y Seguridad Marítima - SASEMAR, Ирландская береговая охрана - ICG, Шотландская ассоциация морских наук - SAMS, Университет Таллина of thechnology - TUT, Universitat de Girona - UG, Universitat de les Illes Balears - UIB и Норвежский университет науки и техники - NTNU.
Система e-URready4OS представляет собой парк из нескольких активов с различными возможностями и характеристиками, включающими AUV (автономные подводные транспортные средства), USV (беспилотные наземные транспортные средства) и беспилотные летательные аппараты (беспилотные летательные аппараты) от шести разных производителей, координируемых программным обеспечением и программным обеспечением с открытым исходным кодом (NEPTUS).
Флот AUV включает в себя три LAUV, два IVER2, два Sparus и один Remus 600. Легкий автономный подводный автомобиль (LAUV) производится OceanScan MST (побочная компания из Лаборатории подводных систем и технологий - LSTS - Университет Порту, http://www.oceanscan-mst.com/), ориентированные на инновационные автономные или сетевые операции для экономически эффективных океанографических, гидрографических и охранных и эпиднадзорных обследований. Основываясь на модульном дизайне, платформа построена на надежную и надежную. IVER2 AUV - это хорошо известный портативный AUV производства Ocean Server Technology, Inc (http://www.ocean-server.com/). Благодаря проверенной репутации более тысячи миссий, он идеально подходит для исследований изображений и окружающей среды, включая исследования, разработки и OEM-приложения. Конструкция IVER2 позволяет интегрировать новые датчики и возможности. Sparus II AUV - многоцелевое легкое парящее транспортное средство с областью полезной нагрузки, предназначенной для миссии, производства IQUA (побочная компания из Университета Жироны, http://iquarobotics.com/). Область полезной нагрузки может быть настроена конечным пользователем и с открытой архитектурой программного обеспечения, основанной на ROS, для программирования миссии. Remus является производителем Hydroid (https://www.km.kongsberg.com/hydroid), дочерней компанией Kongsberg Maritime, ведущим производителем передовых, инновационных автономных подводных транспортных средств и морских роботов для глубоководных исследований и картографирования во всем мире.
Поверхностным компонентом системы является беспилотный наземный транспорт (USV), автономная надводная наземная платформа (PlaDyPos) с 4 двигателями. Эта конфигурация позволяет двигаться в горизонтальной плоскости под любой ориентацией. Эта платформа была разработана на факультете электротехники и вычислительной техники Университета Загреба, Лаборатория подводных систем и технологий (LABUST) для отслеживания коммуникационного маршрутизатора подводных объектов между поверхностью и подводным навигационным средством.
Воздушные компоненты - это два беспилотных летательных аппарата SKYWALKER X8 (недорогостоящие внеблоковые полки), модифицированные на LSTS, что позволяет быстро развертывать наблюдения. Это ручной запускаемый автомобиль, разработанный для сценариев малоразмерной разведки с использованием живой видеопотоки, используемой здесь в качестве коммуникационного реле для AUV, когда он выходит за пределы допустимого диапазона.
Любой новый открытый актив может быть добавлен к флоту, просто настраивая связь и интеграцию в ПО Command and Control Neptus. Neptus - это распределенная командная и контрольная инфраструктура для работы всех типов беспилотных летательных аппаратов, разработанных в LSTS (Университет Порту, https://lsts.fe.up.pt/toolchain/neptus). Он поддерживает различные этапы типичного жизненного цикла миссии: планирование, симуляцию, выполнение и анализ после миссии и может быть адаптирован операторами к требованиям, специфичным для миссии, и расширен разработчиками через всеобъемлющую плагиновую структуру.
После развертывания транспортных средств в воде происходит ряд взаимодействий между агентами и операторами. Позиции транспортных средств и записанная информация AUV передаются либо воздушным, либо подводным для операторов. AUV могут передавать эту информацию непосредственно на судно (или наземную базовую станцию) под водой через акустический модем. Они также могут передавать данные в USV под водой одной и той же системой. USV отправляет информацию по воздуху через Wi-Fi либо на корабль, либо в диапазоне Wi-Fi, либо в БПЛА. БПЛА может связаться с воздушным сигналом USV на малой высоте, пролетая над наземным транспортным средством. Тем не менее, AUV также могут хранить информацию, которая будет передаваться по воздуху - через Wi-Fi - либо к USV, БПЛА, либо к судну (если в пределах диапазона), когда он находится на поверхности. Различные типы коммуникационных и дистанционных диапазонов предоставляют системе исключительную гибкость при проектировании операций.
Проведены три тренировочных упражнения. Первый в 2014 году в Сплите, при поддержке хорватского флота с тремя AUV, один USV и два БПЛА работали под одной и той же системой связи. Второе упражнение было проведено на борту судна SASEMAR (испанское агентство по безопасности на море) «Clara Campoamor», многоцелевых морских буксиров и длиной 80 метров, от Картахены (SE Spain) в Средиземном море в 2015 году. на практике различные стратегии для обнаружения и мониторинга разлива Rhodamine WT ниже 15 метров. В 2017 году третье упражнение состоялось на борту того же судна и площадки с тремя новыми AUV. Миссии для шести AUV (разных производителей), одного USV (PlaDyPos) и одного БПЛА (X8) были разработаны главным пилотом и загружены в транспортные средства. Несколько миссий были предназначены для определения местоположения, характеристики и контроля его направления, размера и объема.
Для определения направления разлива из известного источника использовалась свободно доступная модель кода модели MEDSLIK-II с открытым исходным кодом (http://medslikii.bo.ingv.it/). В пределах периметра, прослеживаемого моделью, каждый AUV выполнял скоординированные миссии в концентрических кругах на разных глубинах, таким образом, перехватывая разлив в своем направлении смещения. Как только источник разлива идентифицируется, воображаемая линия прослеживается вдоль плюма, и AUV запрограммированы на перпендикулярное пересечение этой линии на равноудаленных участках. Наконец, миссии выполнялись на прямых линиях, пересекающих по диагонали шлейф из разных уголков. Флюорометрические датчики позволили провести измерения концентрации, в то время как диагональные разрезы предоставили карту распространения разлива.
Новые плагины для программного обеспечения для управления и управления NEPTUS были разработаны и установлены в каждом транспортном средстве, что позволяет лучше интегрировать флот. NEPTUS может проектировать миссию для любых автомобилей производителей, показывать свои траектории и записывать данные в реальном времени, а также визуализировать карты траекторий нефти, предсказанные численными моделями. С другой стороны, координация расширенного флота, работающего одновременно с 6 AUV, 1 USV, 1 AUV и двумя вспомогательными судами, дала удовлетворительные результаты. Обмен информацией между NEPTUS и мостом начал изучаться во время этого упражнения.
Следующее мероприятие запланировано на 2018 год на борту судна Celtic Voyager, организованного The Irish Coast Guard.
Для распространения и передачи знаний, полученных в ходе этого проекта, разработан короткий курс по отслеживанию разливов нефти с автономными агентами (AUV, UAV, USV) и их интеграция с другими существующими технологиями. Первая версия этого курса была предоставлена ​​техническому персоналу гражданской защиты на Кипре. Материал, разработанный для курсов, который будет улучшен в ходе последующих событий, - это доступность через веб-сайт проекта. Этот курс позволит конечным пользователям понять, как, когда и где развертывать парк AUV, эксплуатационные возможности и ограничения. Вместе с белым документом проекта он будет включать руководящие принципы, протоколы и процедуры как для связи между транспортными средствами, так и с наземной / судовой станцией, а также процедуры и требования для присоединения к автопарку для любых доступных транспортных средств третьих сторон. Полученный документ ориентирован скорее на практические вопросы, чем на теоретические, поэтому он может быть использован для конечных пользователей, чтобы решить, когда и как они должны использовать эти технологии, как загрузить и установить программное обеспечение, как подготовить новые транспортные средства для присоединения к флоту, являются требования к связи как воздушным, так и подводным, протоколы связи для использования и т. д.
Интеграция новых команд всегда является большой технологической и человеческой задачей. Этот проект направлен на то, чтобы сделать доступным для реагирующих на разливы нефти децентрализованное, гибкое, расширяемое, легко транспортируемое, недорогое и открытое устройство. Наш проект основан на идее о том, что более подготовленные агенты будут более эффективными и доступными, а также полезными и дешевыми системой.
Автор
Д-р Хавьер Гилаберт является профессором кафедры химической и экологической инженерии - Технического университета Картахены (UPCT) - Испании и ИП проекта подводной робототехники, готовой к разливу нефти.
(Как опубликовано в выпуске журнала Marine Technology Reporter от MAchch 2018)
категории: беспилотные летательные аппараты, морская энергия, новости транспортного средства, офшорный, спасение, технологии, экологическая

TechnipFMC заключила «крупный» контракт на подводную эксплуатацию судна ExxonMobil в Гайане

Дерево Subsea 2.0 установлено у берегов Бразилии (Фото: TechnipFMC)

Почему внутри карликовых планет за пределами Плутона могут быть океаны

Береговая линия Земли в Северном море, включая Стекс-оф-Дункансби в Кейтнессе. (© Джордж / Adobe Stock)

Saildrone представляет первый USV Surveyor нового поколения

(Фото: Saildrone)

Bedrock выбирает навигацию Phins 9 от Exail для АНПА следующего поколения

Слева направо: Шарль Чиау, технический директор и соучредитель Bedrock, и Жан-Марк Бинуа, коммерческий директор Exail (Фото: Exail)

Teledyne приобретает Valeport

(Фото: Teledyne Marine)

GeoAcoustis запускает новый профилометр поддона и возможности интеграции программного обеспечения

Профилометр поддона GeoPulse 2 (Фото: GeoAcoustics)

Hydromea представляет робота для подводной инспекции с запатентованной технологией беспроводной связи

Источник: Гидромеа.

BP запускает «крупнейшую в истории» сейсмическую программу на нефтяном месторождении Азербайджана

Замороженный метан под морским дном тает – и это хуже, чем мы думали

© Маганн / Adobe Stock

Великобритания, Финляндия и Эстония практикуют защиту подводной инфраструктуры в Балтийском море

(Фото: Министерство обороны Эстонии)

В водах Гватемалы обнаружена огромная подводная гора

(Фото: Океанический институт Шмидта)

Власти изучают доказательства трагедии на Титане

Инженеры береговой охраны по морской безопасности проводят обследование кормовой титановой крышки Титана в северной части Атлантического океана 1 октября 2023 года. (Фото: Национальный совет по безопасности на транспорте США)