Автономность океана: Норвегия перед

Концепция беспилотного контейнерного судна Kongsberg's Yara Birkeland. (Изображение: Конгсберг)

Профессор Асгейр Йохан Соренсен (фото от NTNU AMOS, автор Thor Nielsen)

Концепция свободы Oceaneering's, отображаемая в 3D-форме на конференции в Долине в Осло. (Фото: Элейн Маслин)

Previous Next

Морские автономные системы, работающие независимо и в подключенных системах, быстро становятся сектором роста в пространстве океанской промышленности, включая нефтегазовую отрасль.

Появление новых морских автономных систем представляется еженедельным. Поскольку затраты сократились во многих областях, от датчиков до спутников, некоторые из этих систем также попадают в схватки обычных граждан, а также ученых-океанов, стремящихся разгадать тайны глубины.

Часть привода для этих систем, по крайней мере, в нефтегазовой отрасли, заключается в сокращении использования пилотируемых надводных судов, которые в лучшем случае являются дорогостоящими для эксплуатации и испускают пары.

Целью норвежского норвежского университета науки и техники (NTNU) является сокращение использования надводных кораблей на 80 процентов в нескольких нефтегазовых операциях. Центру автономных морских операций и систем НТНУ (AMOS) приходится искать решения для достижения этой цели, а также задачи по увеличению охвата картированием и мониторингом на 10 процентов на одну десятую стоимости. Другая цель - «безопасные морские операции в любом месте в любом морском штате на одну десятую стоимости», - говорит Асгейр Йохан Соренсен, профессор и директор AMOS.

У Норвегии есть другие стимулы для производства передовых океанических технологий. По словам Соренсена, страна имеет океанические районы в пять-шесть раз больше, чем ее сухопутная масса. Его основные отрасли промышленности включают рыболовство, морской транспорт и, в течение последних 50 лет, нефть и газ. «Мы сейчас переходим в оффшорный ветер и аквакультуру, - говорит Сёренсен. «Чтобы быть конкурентоспособными, мы (норвежцы) всегда должны иметь высокое качество и низкую стоимость», поэтому фирмы изучают использование автономных систем. «Норвегия также несет огромную ответственность, когда дело касается управления и управления океанами, в том числе и в Арктике».

Первоначально это была работа в нефтегазовом секторе, чтобы избежать риска для дайверов, что привело к тому, что Норвегия использовала подводные технологии с дистанционным управлением. Совсем недавно промышленность стремилась развивать более автономные подводные системы, от оборудования для обработки до подводных транспортных средств, таких как автономные подводные транспортные средства для отслеживания трубопроводов.

В течение прошлого года норвежская компания Statoil работает над концепциями наземных транспортных средств для подводных лодок, развертывая два разных автомобиля с дистанционным управлением (ROV), один из штаб-квартиры Houston с головным офисом (e-Novus) и один из норвежских IKM, на многонедельной и даже месяц развертывания. Однако, хотя эти развертывания означали, что транспортные средства были автономными, поскольку они больше не нуждались в вспомогательном судне, они все еще были привязаны и эксплуатировались персоналом на суше.

Следующим шагом будут транспортные средства, которые могут работать без привязки, такие как новая концепция Свободы Oceaneering, которую она открыла на конференции подводной долины в Осло. Это резидентная концепция ROV, основанная на гибридном транспортном средстве, которая будет жить в подводной док-станции и сможет летать на миссиях в привязном (дистанционно управляемом) или ненавязчивом (автономном) режиме. Он будет иметь встроенные батареи, которые будут перезаряжаться на док-станции и инструментальный «журнал», который он может выбрать. Фирма надеется провести оффшорные испытания с прототипом, который ожидается в следующем году около 3,3 м в длину, сказал менеджер по операциям ROV Arve Iversen в Subsea Valley.

Однако гораздо больше делается для развития автономных систем. NTNU AMOS была создана между Департаментами морской технологии и инженерной кибернетики в NTNU, работая с другими международными исследовательскими партнерами и норвежскими компаниями в качестве поддержки Центра исследовательского совета Норвегии (СЕ) с 2013 года в течение 10 лет. С 2013 года он уже собрал 53 студентов PhD и несколько других отделений, в том числе беспилотный фирменный Scout, и BluEye, компания ROV (самая глубокая подводная коммерческая беспилотная компания) с удобством использования в стиле Go-Pro. Это сочетание компаний дает представление о том, где идет исследование, т.е. взаимосвязанных сетях систем.

AMOS также работает над улучшением интеллекта в системах, таких как энергосистемы, что делает их более интеллектуальными для оптимизации потребления энергии и использования батареи. AMOS также рассматривает рои и гетерогенные системы, связанные с воздушными и подводными беспилотными летательными аппаратами, а также беспилотные автономные которые отвечали бы на спутниковые инфраструктуры для связи и подключения.

Полезно, что стоимость отправки спутника в космос сократилась до 390 000-520 000 долларов, говорит Сёренсен. «Хотя они имеют ограниченную функциональность и только от трех до пяти лет, они важны для автономных систем», - говорит он. «Мы можем использовать спутник, отправить беспилотный летательный аппарат, работающий с беспилотными кораблями, для совместных операций».

Норвегия становится испытательным полигоном для этих технологий, а ряд зон, обозначенных в качестве испытательных полигонов, в том числе Тронхеймс-фьорд в Северной Норвегии, Сторфьорд в самой северной части западной Норвегии, район с несколькими переправами, считающихся пригодными для испытаний и разработки сенсорных технологий и системы управления и Хортен на фьорде в Осло на юге Норвегии.

Действительно, Kongsberg, который работает в автономном судоходстве, включая «автономный и полностью электрический» контейнерный корабль, Yara Birkeland, работает с NTNU беспилотным, подводным резидентным «змеиным» роботом, выталкивающим Eelume. Kongsberg также активно участвует в ряде других проектов (установив свои позиции на рынке автономных подводных транспортных средств (AUV) с AUN от Munin и Hugin), в том числе Sea-Kit, гибридный AUV-ASV, который будет заниматься Kongsberg Система управления автономной надводной емкостью K-MATE.

Но мы должны быть осторожны в том, как мы определяем автономию, по сравнению с автоматизацией, - говорит Сёренсен. «Автоматизация - это то, как вы выполняете четко определенные задачи без участия человека. Автономия - это работа с неструктурированной средой и неопределенностью. Обычно вы включаете беспилотные системы, когда есть три Ds: тусклые, грязные и опасные. Автономный - это когда у нас нет ссылок, и именно поэтому подводное поле ведет это поле. Он (система или транспортное средство) должен быть там сам по себе и принимать решения. Предварительно запланированные миссии не являются автономией. Это только автономия, когда происходит незапланированное событие, и оно должно принять решение ».

По его словам, существуют разные уровни автономии и разные подходы. Во-первых, человек все еще находится в цикле. Во-вторых, управление с согласия, используя телеоператоры, поле, которое началось в космической отрасли из-за задержки в передаче сигналов. Три, управление за исключением. «Многие нефтегазовые установки и морские установки находятся на третьем уровне, управление исключение. На корабле есть тысячи сигналов только для управления электростанцией. Таким образом, система более или менее автономна. Четыре, очень автономные. Сёренсен говорит, что полностью автономный, как правило, не используется - дискуссия становится довольно философской.

Реализация автономии также может иметь разные формы. Платформы могут ощущать тогда действие, или смысл, модель, план, а затем действовать. Хотя что-то вроде системы управления энергопотреблением Kongsberg для динамического позиционирования имеет автономию, она не столько может перенастроить и сделать совещательный выбор, говорит Сёренсен, приводя пример. Точно так же беспилотная платформа не является автономной, она реактивна, говорит он. Его можно было бы сделать более автономным, внедрив архитектуру совещательного управления. Сделайте еще один шаг, и система может учиться, ощущая и делая.

Критически необходимо учитывать ситуационную осведомленность, чтобы обеспечить высокий уровень автономии. «Это одна из важнейших областей, связанных с сенсорной технологией», что влияет на восприятие окружающей среды системой. «Способна ли она воспринимать и ощущать информацию, а затем начать проектировать эту информацию в будущем (т. Е. Делать прогнозы и действовать на них)? Это одна из важнейших областей исследований, над которыми мы работаем ».

Примерами этого являются системы картографирования, которые способны самостоятельно определять любые пробелы в собранных данных и возвращаться и заполнять их во время миссии. Интеллектуальная система, подобная этой, использовалась для отслеживания планктона в толще воды, прежде всего, чтобы найти планктон, а затем следовать ему. Эти возможности будут иметь решающее значение, когда системы будут работать с подводными нефтегазовыми системами и вокруг них, которые, как ожидается, станут одной из основных областей, где необходимы автономные системы, наряду с океанической наукой, говорит Сёренсен.

Какова бы ни была цель: будь то разведка нефти и газа, освоение возобновляемых источников энергии или развитие аквакультуры, судоходство или наука о океане, диапазон и возможности подводного оборудования и вспомогательных систем расширяются с каждым днем, чему способствуют разработки в области ИКТ, нанотехнологий и даже биотехнологий (например, для движения змеи, используемого, например, Eelume), включая новые материалы, микроэлектромеханические системы и большие данные. Например, разрабатываются системы, которые могут воспринимать и распределять силы вдоль тела подводного транспортного средства, чтобы компенсировать или уменьшить сопротивление, говорит Сёренсен. Он также ссылается на микро-макроактивацию и восприятие, а также системы машинного зрения, использующие гиперспектральное зондирование, которое может занимать любую длину волны, чтобы классифицировать и обнаруживать вещи, которые нам раньше не удалось. Возможности огромны.

Серенсен также видит «демократизацию» этого пространства. С более дешевыми спутниками и коммерческими подводными беспилотными летательными аппаратами, доступными для общественности, «каждый может быть ученым-океаном». Это своевременная доступность технологий, говорит Сёренсен. «Каждый должен знать об океанах и о том, как мы их заботимся. Поставив пластмассы в океан, мы не смутимся, публика увидит это все больше и больше.

«Мы видим, что существует огромный потенциал для беспилотных автономных систем, от космоса до морского дна для картирования и мониторинга океанов», - говорит Сёренсен.

Как этот мир будет управляться и регулироваться, пока не будет дан ответ. Существуют также опасения по поводу кибербезопасности. Но люди также должны смотреть на свои бизнес-модели, - говорит Сёренсен. «Где бы вы ни сидели, меня беспокоит моя бизнес-модель. Происходят изменения, вам нужно бодрствовать », - говорит Соренсен.


(Как было опубликовано в издании Marine Technology Reporter в апреле 2018 года)