Подводные аппараты и надводные суда - как беспилотные технологии изменили гидрографию
Фото: Tazmar Maritime
Источник: Информационное агентство «Медиапалуба», 30 января 2024
Развитие мирового технического прогресса позволило гидрографии выйти на новый уровень точности измерений и увеличения объема собираемых данных в единицу времени. Существенно возросли как запросы заказчиков, так и вычислительные мощности при сохранении компактных размеров техники.
Но главным прорывом стало появление нового типа носителей оборудования, а именно - широкого внедрения автономных беспилотных аппаратов и автоматических роботизированных систем.
Но чтобы эффективно использовать все преимущества необходимо учесть несколько факторов, среди которых требования к судам-носителям подобной техники, юридическая база по контролю эксплуатации, сопутствующая инфраструктура и природные условия.
Какие решения закрепились в отрасли за последние годы, что гидрографы пробуют прямо сейчас и какие инновации в морских изысканиях еще впереди? «Медиапалуба» разбирались вместе с Дмитрием Крюковым - заместителем гендиректора по научно-исследовательской работе компании Tazmar Maritime.
Дмитрий Крюков / Tazmar Maritime
Подводные аппараты
Подводные беспилотные аппараты могут использоваться в гидрографии для целого ряда задач. Например, для обследования инфраструктуры (гидротехнических сооружений, трубопроводов и др.) применяются ТНПА, которые в свою очередь различаются на классы.
Крупные промышленные базируются на судах. Они способны погружаться на значительные глубины и выполнять не только визуальную инспекцию, но и ряд других задач под управлением операторов, которые находятся на поверхности.
В последнее время появилось много компактных ТНПА, способных погружаться на глубину до 300 метров. Для спуска и управления таким аппаратом нужен всего один человек без каких-либо специальных навыков. Питание и управление ТНПА происходят по кабелю.
Также широко применяются автономные необитаемые подводные аппараты. На них заранее устанавливаются необходимые датчики и задается миссия/маршрут следования. По команде оператора АНПА погружается под воду и следует по маршруту, собирая данные, а затем всплывает в заданной точке.
Плюсы подводных беспилотников
Помимо безопасности и сокращения ресурсов при гидрографических операциях инженеры ценят аппараты-беспилотники за возможности автоматизации миссий. Они заранее программируются и способны выполнять задачи с высокой степенью точности и повторяемостью задания.
Это особенно полезно при выполнении монотонных операций, например, при обследовании протяженных линейных объектов или большой площадной территории. Также аппарат умеет сам избегать препятствие в случае его внезапного возникновения.
ТНПА могут быть задействованы в течение продолжительного времени и при этом исследовать участки подводной среды, которые ранее были недоступны или слишком опасны для человека.
Например, места захоронения ядерных отходов, подводное обследование затонувших судов\разрушенных объектов, работы на глубинах 3-5 км.
Кроме того, многие беспилотники работают на электричестве, что оказывает гораздо меньшее воздействие на окружающую среду.
Какие есть проблемы с ТНПА
- Подводные аппараты должны работать на больших глубинах с высоким давлением. Чтобы минимизировать риски конструктора постоянно ищут новые материалы и решения для создания более устойчивых и надежных корпусов.
- Оборудование требует эффективных источников энергии.
- Обеспечение надежной связи с подводными аппаратами на больших глубинах представляет сложности из-за ограничений в проникновении сигнала через воду.
- Точная навигация под водой требует специализированных высокоточных систем ориентации, способных удерживать аппарат по заданному маршруту следования без отклонений.
- Обслуживание подводных аппаратов является сложным и дорогостоящим процессом, требующим вмешательства высококвалифицированного персонала.
- Морская среда вызывает коррозию и износ материалов.
Надводные аппараты (USV)
Надводные автономные суда также находят все более широкое применение в морских исследованиях: площадное обследование, поиск затонувших объектов, экологический мониторинг и другие задачи.
Компактные размеры позволяют работать на экстремальном мелководье с минимальным риском повредить оборудование.
Большие USV способны работать до 10-14 дней на значительном удалении от центра управления, в тяжелых погодных условиях имея при этом небольшие (по сравнению с традиционно используемыми в таких районах судами) размеры, что заметно снижает внешнее воздействие (ветер и волнение) и повышает качество получаемых данных.
Преимущества:
- Как и подводные аппараты, USV дает большое преимущество за счет автоматизации и маневренности. На проекты необходимо меньшее количество людей, а могут быть более стоимостно-эффективными в эксплуатации.
- Также использование беспилотных судов минимизирует риски для людей в условиях, опасных или труднодоступных.
- Оператор может управлять целой группой USV без вынужденной физической привязки к судну, в том числе дистанционно - за пару тысяч километров от района работ.
Фото: Tazmar Maritime
Недостатки:
- USV имеют ограниченные возможности по полезной нагрузке в сравнении с традиционными судами.
- Ограниченная автономность и безопасность стабильности связи в сравнении с традиционными судами также является недостатком: аппарату требуются периодические остановки работ для технического обслуживания и из-за этого возникают проблемы с ограничением по удаленности работ.
Ближайший потенциал
Направление USV-судов активно развивается - новые технологии ложатся в основу стандартов за считанные месяцы.
В частности, проектанты активно внедряют возможности искусственного интеллекта: крупные USV от лидеров рынка имеют собственные системы предупреждения и избежания столкновения, которые получают на основе данных лазерных систем сканирования, радаров.
Но несмотря на наличие большого числа высокоточных сенсоров и огромные вычислительные мощности, каждый USV является сложным техническим средством, которое требует контроля и периодического обслуживания.
Практика показывает, что профессиональные границы у персонала, который работает с USV, все больше размываются. Крайне редко требуются специалисты в конкретной области - инженеры-гидрографы, системные администраторы, механики. Операторы USV, как правило, должны обладать знаниями и навыками в каждой из этих областей.
Зачем вообще нужны беспилотные технологии?
Подводные и надводные автономные аппараты призваны увеличить точность и эффективность измерений.
И нет, они не лишат работы текущих сотрудников, чего многие опасаются.
С каждым годом технологии совершенствуются. Аппараты становятся более компактными и мобильными, требуют меньше энергии и взаимодействий, а программное обеспечение становится проще и доступнее в использовании.
Так что в конечном итоге новые решения должны упростить жизнь специалистов.
Фото: Tazmar Maritime
Риски при работе
Но часто вопрос внедрения современных технологий связан не только с качеством и оперативностью при получении данных. Иногда это вопрос безопасности.
- Самым распространенным риском при работе является получение травм, увечий.
Можно делать высадку на берег для установки уровенных постов и неожиданно встретить медведя.
Нередко приходится мобилизировать/демобилизировать гидрографическое оборудование на судне за бортом/на высоте; на территории судоремонтного завода; под действием палящего солнца или на Крайнем севере. Поэтому во время работ существует повышенный шанс травмироваться.
- Всегда присутствует риск самопроизвольной поломки оборудования. Иногда приборы сами по себе выходят из строя из-за некачественной сборки, износа и временной переработки.
Конечно, беспилотная техника тоже несовершенна - в особенности сейчас, на начальном этапе развития.
И все же постепенное внедрение автономных аппаратов и накопление опыта пользования позволяют значительно сокращать риски и повышать эффективность при работе в сложных и недоступных для человека условиях.
Тазмар Маритайм, Россия, Санкт-Петербург, 195027, Свердловская наб., 58
Источник: Информационное агентство «Медиапалуба», 30 января 2024