Знакомство с будущим визуализации и картографированием сонаров

Ричард Адамс • 21 февраля 2018

Неопределенность, лежащая ниже поверхности моря, обеспечивает ряд отраслей с невероятными проблемами при ведении повседневного бизнеса. От установки и проверки оффшорной структуры, защиты наших портов и строительства национальных энергетических активов все подводные отрасли страдают от динамического набора проблем, которые они должны решать. Промышленная стандартная технология, используемая для подводного контроля, представляет собой многолучевой гидролокатор, который был представлен на рынке около 20 лет назад. Многолучевой сигнал в момент его появления на рынке был революционным, поскольку он мог генерировать более четкие изображения подводной среды, чем технология предварительного курсора, одиночный луч. Однако многолучевая система имеет ограничения, поскольку ее выходы требуют последующей обработки для визуализации полезных трехмерных изображений проверяемой области и не могут отображать движущиеся объекты. Для многих подводных приложений требуются технологии, которые могут облегчить 3D-решение в реальном времени как для статических, так и для динамических операций.

Компания Coda Octopus Products Ltd. признала это требование рынка и уже почти 25 лет находится на переднем крае морских исследований. Компания начала работу в качестве первого пионера в области цифрового сбора и обработки для геофизических исследований, и эта инновация и упор на исследования и разработки (R & D) охарактеризовали компанию с тех пор. Coda Octopus продолжает лидировать на рынке геофизических приобретений и переработки с диапазонами продуктов GeoSurvey, DA и Survey Engine. Кроме того, он разработал уникальный набор запатентованных в режиме реального времени 3D объемных систем сонара, продаваемых под торговой маркой Echoscope, и является лидером в подводном плане 3D-визуализации в режиме реального времени. Эта первая в мире технология позволяет пользователю генерировать 3D-изображение подводной среды в режиме реального времени, независимо от того, преобладают ли условия низкой или нулевой видимости и успешно используется в самых разнообразных сложных подводных проектах и ​​операциях по всему миру, включая нефть и газ приложения, строительство волноломов, размещение активов и посадки, портовые и гавани безопасности, обороны, горнодобывающей промышленности и дайвинга. Наши диапазоны 3D и геофизических продуктов в режиме реального времени дополняются системами инерциальной навигации GNSS. Серия F180 имеет проверенную репутацию в области морской разведки для обеспечения точности и надежности и является предпочтительным активом, обнаруженным на морских судах по всему миру.

Наше существующее третье поколение 3D-сонаров в реальном времени включает в себя стандартный эхоскоп, эхоскоп и эхоскоп C500. Все эти варианты имеют стандартную глубину 600 метров и могут поставляться с отметками 3000 метров; у нас также есть возможность взять их до 6 000 метров по запросу. Мы продолжаем внедрять инновации и разрабатывать новые прикладные продукты в 3D-сонарном режиме реального времени. Благодаря многолетнему опыту на подводном рынке в сочетании с отзывами наших клиентов и руководством нашего отдела исследований и разработок мы никогда не останавливаемся. Все наши 3D-сонары в режиме реального времени используют запатентованную технологию и остаются единственным истинным 3D-визуализатором в реальном времени, передающим большой объемный импульс звуковой энергии, который генерирует обычно более 16 000 лучей для каждой акустической передачи или «пинга».

Мы внесли существенные шаги в инновации нашего четвертого поколения (4G) этих продуктов, и компания запускает новый эхолотный эхолотный эхолот Sonar в январе 2018 года.

Реализованная, реинжиниринговая и переупакованная Echoscope4G Surface поставляется в новом форм-факторе и на 50 процентов легче, на 40 процентов меньше и потребляет на 30 процентов меньше энергии, чем технология третьего поколения (3G). Следуя отзывам наших клиентов и четкому пониманию ключевых приложений и условий, в которых они используют нашу уникальную технологию, Surface выходит на новый рынок для работы в мелководных системах. Наш стандартный продукт для входа в эхоскоп рассчитан на 600 м, что делает его дома как на ROV, AUV, так и на судах. При разработке поверхности Echoscope4G мы сосредоточились конкретно на оперативных потребностях на мелководье и смогли значительно снизить характеристики размера, веса и мощности ключа (SWaP) системы. Этот новый продукт Surface предназначен для подводных операций, не превышающих глубину воды 20 м. Новая Surface также больше подходит для приложений plug-and-play, поскольку она требует меньше настройки, чем наш существующий Echoscope.

Преимущества поверхности для мелководных применений и небольших операций на платформе огромны, без ущерба для точности и производительности изображения. Echoscope4G Surface генерирует истинные 3D-изображения в реальном времени и отображение в качестве более крупного эхоскопа.

Технологии

В настоящее время разработана технология Echoscope, которая предлагает беспрецедентное применение, универсальность и производительность. Это включает в себя одновременную визуализацию и картографирование, а также создание мозаики и батиметрии подводных объектов без какой-либо последующей обработки и визуализации как статических, так и движущихся объектов. Благодаря недавнему внедрению нашей XD-модели и возможностей - теперь мы предоставляем широкомасштабное объемное отображение сверх трехмерного изображения в реальном времени и 3D-визуализации с высоким разрешением в реальном времени, за которое мы широко признаны.

Эта уникальная возможность дает пользователям много преимуществ, в том числе «глаза» под водой, где видимость воды плохая, возможность визуализации в трехмерных движущихся объектах, поэтому возможен точный контроль за динамическими операциями, возможность мгновенно визуализировать сложные структуры и возможность генерировать обзорную оценку батиметрические данные без последующей обработки.

Диапазон эхоскопов сонаров использует проприетарные методы для передачи и приема большого объемного импульса звуковой энергии до 12 раз в секунду. Этот объемный импульс, который обычно составляет 50 × 50⁰ при 375 кГц, затем затем определяется приемной матрицей, каждый сегмент которой возвращается на более чем 16 000 зондирований для каждого пинга. Эта исключительно высокая плотность данных в столбце воды позволяет ПО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ мгновенно визуализировать трехмерное изображение на верхней панели компьютера или ноутбука.

В дополнение к 3D-визуализации статических объектов в реальном времени объемный импульс генерирует большое поле обзора (FoV), которое позволяет постоянно видеть любой движущийся объект внутри FoV. Это сохранится даже в водах, где видимость низкая, что препятствует использованию подводных камер. Кроме того, угол объемного луча позволяет быстро создавать изображения сложных объектов и структур со значительно меньшей акустической тенью по сравнению со стандартной многолучевой настройкой и без какой-либо последующей обработки. Нижеприведенный снимок представляет собой причал судна в порту Тяньцзинь в Китае и был захвачен с использованием Echoscope XD, используемого в сочетании с нашей системой F185 GPS и Motion с 1 ящиком. Изображения, приведенные ниже, были сгенерированы за один проход исследовательского судна без какой-либо последующей обработки требуемых данных, а заметные детали вокруг сваи четко видны.

Запатентованный спектр эхоскопов сонаров в реальном времени - это больше, чем инструменты визуализации, поскольку они позволяют захватывать данные гидрографического качества в реальном времени от одного и того же датчика. Это позволяет оператору использовать гидролокатор для множества целей, таких как визуализация ценного актива, поскольку он точно размещен на морском дне, а затем одновременно использовать эти данные для обеспечения встроенного или выборочного обследования.

Диапазон 3D-сонаров в реальном времени теперь дифференцируется по уровню глубины, частот и разрешающей способности. Высокопроизводительная система Echoscope XD поставляется как с широкоугольным проектором 90⁰ x 44⁰ 240 кГц, так и с многочастотным 55⁰ x55⁰ до 20⁰ x 20⁰ проектором, предлагающим восемь различных настроек частоты от 340 до 700 кГц. Эта система дает оператору широкий диапазон гибкости с широким диапазоном частоты, углами открытия и разрешением, доступными для широкоугольного картирования, визуализации и съемки. Стандартный эхоскоп может поставляться либо с двухчастотной, либо с многочастотной конфигурацией, и с компактным C500 в двухчастотной конфигурации с более низким разрешением.

Новая поверхность Echoscope4G Surface доступна в моделях с одним, двойным и тройным частотами, предлагая уникальные комбинации частот в 240, 375 и 630 кГц и углы открытия 90 × x 44⁰, 50 × x 50⁰ до 24⁰ × 24⁰. Эта комбинация частот и углов открытия дает новой Echoscope4G Surface уникальный набор возможностей, которые могут быть развернуты в различных операциях и задачах. Новая Echoscope4G Surface оснащена новейшей технологией обработки сигналов, которая изменяет способ обработки данных программным обеспечением, делая систему более понятной и простой, чем когда-либо, что делает ее более «подключаемой и воспроизводящей».

Диапазон 3D-сонаров в реальном времени дополняется различными программными приложениями. Стандартное ПО USE будет работать со всеми нашими гидролокационными системами. USE предлагает дополнительные функции для улучшения операций, в том числе возможность вставлять модели с географической привязкой для улучшения и визуального увеличения данных акустического сонара, способность работать с позицией и данными о движении GNSS и без нее и возможность экспорта необработанных или биндовых данных облачных облаков для обработка в стороннем гидрографическом программном обеспечении.

Мы разработали наше собственное программное обеспечение для визуализации, чтобы добавить возможность отслеживать цели для рынка строительства волноломов и нашего программного обеспечения CMS для конкретных целей. Это уникальное программное обеспечение позволяет визуализировать большие бетонные блоки по мере их размещения в воде, а также автоматически отслеживает и накладывает 3D-модель блока, чтобы помочь оператору с точным размещением блока. Наше программное обеспечение также записывает как заложенное положение x, y, z, так и ориентацию каждого блока, создавая трехмерную модель построенного волнореза. Универсальность сонара / аппаратной комбинации была еще раз продемонстрирована нашими клиентами с использованием того же эхоскопа, который используется для визуализации установки, которая используется для проведения полного опроса, проведенного в соответствии с методом, который теперь принят и подтвержден проектные консультанты.

Проекты и приложения

Благодаря возможности как визуализации, так и отображения данных и изображений движущихся объектов в 3D под водой в условиях низкой или нулевой видимости, наш спектр сонаров имеет огромное и важное количество различных рынков и приложений по всему миру. Одним из наших ключевых рынков является подводное строительство, будь то путем визуализации и осмотра дноуглубительных и строительных площадок, проектов на основе нефти и газа на основе ROV для установки ключевой инфраструктуры до установки конструкций, включая строительство волноломов. Возможность «видеть» то, что происходит под водой, может значительно повысить эффективность работы, позволяющей операторам повысить скорость и безопасность процесса.

Новая Echoscope4G Surface была спроектирована с учетом этого типа проекта строительства мелкой воды, предлагая экономически эффективный маршрут доставки этих проектов. Новая система Surface может использоваться как с нашими запатентованными программными пакетами, так и с ПО USE и CMS, предоставляя варианты развертывания на кранах, баржах или обзорных судах для имитации и отображения волноломов, прибрежных мостов, причалов и сложных структур, обеспечивающих оценку в реальном времени точность размещения активов, любой ущерб структуре и последствия любых условий окружающей среды, таких как рыскание.

Ряд наших клиентов сообщили о значительном повышении производительности при использовании 3D-технологий в режиме реального времени, включенных в проекты по ветроэнергетике на шельфе. Они включали последние проекты по установке кабелей, такие как межсетевая установка Race Bank с DeepOcean. В этом проекте 3D-выход в режиме реального времени был неоценим в том, что он мог изображать силовой кабель по мере его прокладки, чтобы не было превышено ни один из жизненно важных свойств кабеля, а также чтобы записать положение кабеля на дне моря как кабель был установлен. Это устранило любое требование для последующего многолучевого осмотра кабеля, а затем записанная позиция с отложенным основанием была использована командой траншеи для руководства процессами траншей траншей. Возможность визуализировать происходящее под водой, независимо от плохой видимости воды, уменьшала зависимость от ROV для поддержки проекта, и количество задач, выполняемых системой 3D реального времени, быстро увеличивалось по мере продвижения проекта.

Наши заказчики, такие как SGTM-STFA и Van Oord, также сообщили о значительном успехе проекта с использованием Echoscope. Это включает операцию Ван Оорда по проекту Кувейтской национальной нефтяной компании по строительству порта и волнолома. Волнорез был бронирован 24 000 бетонных блоков Core-LocTM, а эхоскоп 3D-эхоскопа 3D был установлен на монтажном экскаваторе для обеспечения изображения каждого блока. Производительность до 200 блоков в день была впоследствии сообщена Ван Оордом.

В проекте «Порт Сафи» оператор SGTM-STFA установил три отдельные системы эхоскопа на гусеничных кранах и, исключив требование использовать дайверов для наблюдения за блоками под водой, смог работать с 24-часовой сменой, тем самым утроив производительность на сайте.

Будущие разработки

Запуск новой Echoscope4G Surface является важной вехой для Coda Octopus, и мы продолжаем внедрять инновации в нашу продукцию с целью стандартизации 3D-решений в реальном времени на подводном рынке - для различных приложений и разных ценовых точек. Уникальный объемный импульс, широкий FoV и объем данных, создаваемых этой уникальной технологией, делают его хорошо подходящим для автономной работы, включая автономную оценку и идентификацию и классификацию неизвестных объектов, требуемых автономными подводными и наземными транспортными средствами.

Мир подводной инженерии всегда будет сложным, но при правильном подходе, оборудовании и способности визуализировать операции в режиме реального времени и 3D, проблемы могут быть решены и доведены до приемлемых уровней. Новая модель Echoscope4G Surface, являющаяся лидером в области 3D-акустической визуализации и картографирования в реальном времени, является примером того, как Coda Octopus будет продолжать внедрять инновации и разрабатывать как аппаратное, так и программное обеспечение, чтобы оставаться на переднем крае подводных инженерных и исследовательских операций.

Автор

Ричард Адамс присоединился к Coda Octopus Products Ltd. в 2014 году и в настоящее время является Директором по продажам и ухаживает за европейскими, африканскими и азиатскими рынками.

(Как опубликовано в январе / феврале 2018 года издание « Морской репортер технологий» )