Ny teknologi sørger for tryggere seilaser

Automatisk Identifikasjons system (AIS) er i dag åpen standard brukt om bord på maritime overflate-skip. Ofte har også mindre private båter et system innebygget i VHF-systemet og knyttet opp i samme felles løsning. Disse systemene er så vanlige i dag at vi kan følge båtene vi er interessert i via enkle apper på mobilen eller nettsider. Før AIS ble etablert som et teknisk system, hadde man stort sett radar eller sonar for å sjekke hva som fantes av hindringer for fartøy under seilas.

Seilte i blinde

Fartøy uten dette seilte da litt i blinde og hadde svært kort tid å reagere på når hindringer oppstod. Med AIS har man satt dette inn i et system slik at man kan automatisere funksjonaliteten uten at personell nødvendigvis må ha oversikten til enhver tid. Basert på skipets evne til å navigere, kan  bevegelsesmønstre til fartøy planlegges og automatiseres basert på input fra et AIS-system. Dette forbedrer sikker seilas, anti kollisjonssystem og informasjon angående seilas. Ingen fartøy trenger slike systemer for seilas, men informasjonen og muligheten for å utnytte disse systemene aktivt gir oss en helt annen mulighet for overvåking av bevegelige farkoster i havrommet.

Basert på skipets evne til å navigere, kan bevegelsesmønstre til fartøy planlegges og automatiseres basert på input fra et AIS-system.

Driftes av Kystverket

AIS-løsningen er utviklet av IMO (International Maritime Organisasjon) og driftes i Norge av Kystverket. Systemet benytter VHF, GPS og andre løsninger som plattform for data- utveksling. AIS-løsningen for overflatefartøy har økt sikkerheten i maritim sjøfart, bidratt til et effektiv standard Tracking Management system som gir situasjonsforståelse, overvåking, posisjon og navigasjon av hvert enkelt fartøy. På denne måten vil alle vite hvor andre fartøy beveger seg, planlegge for sikker seilas og unngå å komme nær hverandre og fare for kollisjon. Navigasjonen kan automatiseres til å nyttiggjøre seg aktivt av informasjonen fra AIS- systemet. Vi har også sett negative konsekvenser med å slå av slike systemer under transitt av fartøy med økt fare for kollisjon og menneskelige feilvurderinger.

Fartøy uten mannskap

Det planlegges nå for neste generasjon fartøy som skal være autonome og uten mannskap. For disse vil AIS og andre sporingssystemer være nyttig for sikker seilas i helt autonom modus. Disse systemene vil ha både landbasert kontroll-personale og integrert kunstig intelligens for å kunne nyttiggjøre seg av tilgjengelige data. Også under vann planlegges det nå for neste generasjon løsninger hvor ubemannede droner tas i bruk. Dette er mindre undervanns-intervensjons-droner (UID), større survey og inspeksjons-droner, samt større subsea shuttle for frakt og industrielt bruk både for energi sektor og annet bruk. Marine militære farkoster utvikles også parallelt med sivilt. 
 

Sporing har blitt vanlig 

I dag er Tracking Management så vanlig at vi ikke tenker over det. I kart-programmer som Google Maps og andre apper kan vi spore det meste via PC eller mobilen via grafiske grensesnitt. Vi sporer bilen, flytrafikk, biltrafikk, bussen, venner og kjente. Vi er i dag svært nære autonome selvkjørende biler på landjorden. Hva med under vannet, hvordan gjør vi det der? Når og hvordan kan vi få på plass ett fungerende AIS, - på havbunnen?
 

Trådløs undervanns-teknologi

Under vann kan vi ikke benytte oss  samme løsning for data-overføring som over vannflaten. Trådløs signaloverføring fra kommunikasjonsenheter i luft er helt annerledes enn under vann. Vi må derfor utnytte de tekniske løsningene som vil være tilgjengelig der. Subsea Wireless Group (SWIG) er en internasjonal gruppe som er satt sammen for å lage internasjonale åpne standarder for subsea trådløs teknologi. Det jobbes nå aktivt med å akselerere arbeidsprosessen for å fremskynde standardiseringsarbeidet da dette trengs for å etablere interoperabile standardiserte løsninger. Her skal alle enheter kunne «snakke sammen» uavhengig av produsent, leverandører og utstyr. Infrastrukturen som man skal investere penger i for våre subsea noder må kunne «snakke med» alle enheter. For at dette skal skje, inngår disse elementene: akustikk, optikk, induktiv lading og dataoverføring, radiobølger og hybride systemer mellom disse.

Uten subsea AIS system vil bare farkosten selv via sitt integrerte Inertial navigasjon-system vite hvor den er. Resten av verden vil ikke ha noen annen mulighet for å spore farkosten

Fremtidsrettet infrastruktur

Equinor har via publikasjon RD677024 Global Subsea AIS system vist til hvordan dette kan gjennomføres via løsninger tilrettelagt av SWIG. I prinsippet er det samme fartøysdata- informasjon vi benytter under vann som på overflaten og luftfart. Enhver næring som opererer i havrommet som vil  benytte seg av autonome farkoster fremover, må vite at investeringene man gjør av infrastruktur er fremtidsrettet slik at man kan nyttiggjør seg synergien av slike systemer. Proprietære løsninger vil ikke fungere da det vil være svært mange forskjellige aktører som leverandører, operatører, myndigheter, havbruk i operasjon samtidig, og alle ønsker å vite hvor de andre er. De fleste av disse teknologiene vil ha standard utgave for lav, medium og høy båndbredde. Det er disse signalene som vil være kommunikasjons-løsningen for å overlevere data mellom farkoster og til en Subsea AIS løsning som behandler data og koordinerer disse på samme måten som for overflatefartøy. Datamengden som trengs for et AIS-system er ikke veldig stort. På denne måten kan brukere i landbaserte kontrollrom på land ha oversikten over hvor alle autonome undervannsfarkoster befinner seg, samt at de autonome undervannsfarkostene får en oppdatering når en aktiv subsea node er innen rekkevidde.

Slik fungerer systemet teknisk

Uten subsea AIS system vil bare farkosten selv via sitt integrerte Inertial navigasjon-system vite hvor den er. Resten av verden vil ikke ha noen annen mulighet for å spore farkosten. Man vil ha virtuelle planlagte misjonsdata lagt inn basert på planlagt heading og speed, men ingen tilbakemelding i sanntid. Endelig bekreftelse får man først når enheten er fremme ved ankomst-sted. Ved hjelp av standardiseringsarbeidet i SWIG vil de komponentene som installeres subsea inneha løsninger som sikrer standard måte å kommunisere på. Disse komponentene er utplassert geografisk subsea i kjente
posisjoner (referanseposisjon), i tillegg til om bord på offshore plattformer og overflatefartøy. Hver bevegelig undervannsfarkost som «snakker med» disse, må identifisere seg først. På denne måten sikrer vi den viktigste oppgaven; å tilrettelegge for et stort nettverk av undervanns-noder som kan fungere som sensorer for data flyt inn og ut av et Subsea AIS system, likt som for et overflatesystem.

Data som identifikasjon, posisjon, navigasjon, Tracking Management, speed, heading, mission, anti-kollisjon og så videre benyttes da mot sluttbrukere. Ved hjelp av gode løsninger, visualiseringer og digitale tvillinger vil man kunne oppnå svært gode muligheter for overvåking og kontroll for sikker  seilas også under vann, en realisering av et Subsea AIS system kan benytte eksisterende dataplattform som for overflatefartøy. Man trenger da å skille de ulike lagene av havrom og overflate og hvordan disse integreres visuelt inn i dagens løsning. På denne måten kan man i løpet av få år ha en operativ løsning. Alternativet er en egen data-plattform.

Uendelige muligheter

Ved å tilrettelegge for et globalt Subsea AIS system i tillegg til AIS for overflate-fartøy og for flyvende enheter, kan vi oppnå synergier hvor disse ulike enhetene kan jobbe sammen, både bemannede og ubemannede. En flyvende UAV (Unmanned Aerial Vehicle) kan da i utgangspunktet til enhver tid  vite hvor en subseadrone er. Disse kan da samhandle og overlevering av utstyrs- eller verktøypakker fra luftdrone til subseadrone kan gjennomføres. Den største oppsiden er når fullt autonome systemer kan samhandle på tvers. Et autonomt overflate-fartøy (ASVAutonom Surface Vessel) vil da også kunne lokalisere og samhandle med subseadroner. På bildet kan vi se hvordan dataflyten går imellom de forskjellige enhetene, og hvilke muligheter dette kan gi. Her er det uendelige muligheter fremover. Andre oppsider er at fiskeflåten vil ha muligheten for å spore undervannsdroner og  undervannsdroner spore fiskeflåten, da kan man hindre å komme i konflikt med hverandres utstyr. Undervannsdroner vil i de fleste tilfeller gå langs kjente faste korridorer når de er i transitt, dette gjør det enklere å lage gode løsninger som er tilpasset maritimt næringsliv.

Kan brukes i søk og redning

Globalt Subsea AIS system og tilrette-legging av nettverksnoder vil også kunne fungere som søk og redningsbasert system. For eksempel kan en maritim militært bemannet ubåt som får problemer og har umiddelbart behov for assistanse og redning benytte en slik løsning. Ubåten kan da legge seg ned på sjøbunnen, aktivisere AIS-systemet og varsle nød. På denne måten vil alle enheter som er i nærheten motta signalet (både subsea og overflatesystem) for deretter å igangsette nødvendig aksjon. Dette vil være en mye raskere løsning enn dagens løsning som krever proprietære krypterte systemer for å brukes. I nød er det bare «rask respons» som gjelder. Se figur 2 som eksempel på dette. Globalt Subsea AIS sammen med SWIG standardiseringsarbeid vil på mange måter være med på å dekke det teknologiske gapet som trengs for at næringene skal få på plass de interoperabile grensesnittene som trengs for industrielt volum.

Vil du vite mer? Se: www.allaboutais.com