eOyster1 Παρακολούθηση επιφανειακών υδάτων από το μη επανδρωμένο αυτόνομο σκάφος, eOyster1
Το μη επανδρωμένο αυτόνομο σκάφος (USV) ταξιδεύει στην επιφάνεια του νερού για να εκτελέσει τις αποστολές χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Έτσι, η σημασία των USVs έγκειται στο γεγονός ότι είναι σε θέση να εκτελούν καθήκοντα σε διάφορα περιβάλλοντα, χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο η ανθρώπινη ζωή.
Επί του παρόντος, οι USVs χρησιμοποιούνται σε ποικίλες αποστολές, συμπεριλαμβανομένων τον εντοπισμό ρύπων, τη λειτουργία επιτήρησης, χαρτογράφηση υποθαλάσσιου εδάφους και τη μελέτη για την ωκεανογραφία. Ως μια χώρα με μεγάλη ακτογραμμή και μεγάλες θαλάσσιες περιοχές, υπάρχει η ανάγκη για αποτελεσματική περιπολία και επιτήρηση της μεγάλης ελληνικής Αποκλειστικής Οικονομικής Ζώνης. Η χρήση παραδοσιακών πόρων, όπως περιπολικά σκάφη και πλοία, θέτει μια πίεση στις λειτουργικές δαπάνες και το προσωπικό. Τα τηλεχειριζόμενα μη επανδρωμένα οχήματα αναμένεται να εκτελούν καθήκοντα με πιο οικονομικό και αποτελεσματικό τρόπο. Για τα τελευταία χρόνια, τα USVs έχουν αναπτυχθεί για να εκτελούν διάφορες αποστολές. Στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), σύμφωνα με το MIT Sea Grant Πρόγραμμα College στο 1993 με 2000, μια σειρά από USVs έχουν σχεδιαστεί. Ο στόχος ήταν να αναπτυχθεί ένα ελαφρύ αυτόνομο επιφάνειας σκάφος (ASV) για να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο για ερευνητικούς σκοπούς, στην πλατφόρμα της έρευνας με ακρίβεια και επικοινωνία και τον σύνδεσμο πλοήγησης με σκάφος αυτόνομο μη επανδρωμένο (AUV).
Τα συστήματα περιβαλλοντικής παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο προωθούν την βελτίωση της ασφάλειας των υπεράκτιων και την ενίσχυση της επιχειρησιακής αποτελεσματικότητας με την παρακολούθηση μετεωρολογικών και ωκεανογραφικών (metocean) δεδομένων. Παρέχουν ουσιαστική, γρήγορη πρόσβαση σε δεδομένα που περιγράφουν τις παρούσες συνθήκες του περιβάλλοντος.
Χρησιμοποιούνται για την:
- Παρακολούθηση μετεωρολογικών και ωκεανογραφικών (metocean) συνθηκών κρίσιμες για την ασφάλεια ή την αποτελεσματικότητα.
- Βελτιστοποίηση του σχεδιασμού και της εκτέλεσης των εργασιών ευαίσθητων στις καιρικές συνθήκες ή το χρόνο.
- Συμμόρφωση με τις νομοθετικές απαιτήσεις.
- Λήψη συναγερμών Trigger όταν τα όρια ασφαλούς λειτουργίας πλησίασαν ή ξεπέρασαν.
- Τελειοποίηση μετεωρολογικών προβλέψεων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εισαγωγής των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.
- Βεβαίωση προγνώσεων καιρού από την ενσωμάτωση της εμφάνισης των προβλέψεων και των δεδομένων μέτρησης.
Τα καταγεγραμμένα δεδομένα μπορούν επίσης να παρέχουν μια πολύτιμη πηγή για την εξαγωγή τεχνικών κριτηρίων και περιβαλλοντικών στατιστικών στις παραμέτρους-δείκτες όπως το βάθος, θερμοκρασία, pH, ειδική αγωγιμότητα, διαλυμένο οξυγόνο, το δυναμικό οξειδοαναγωγής, ολικά διαλυμένα στερεά, θολερότητα, αλατότητα, χλωροφύλλη, φύκια κλπ
Η εφαρμογή της οδηγίας πλαίσιο για τα ύδατα (WFD) σε όλη την ΕΕ, και η αυξανόμενη διεθνή έμφαση στη διαχείριση της ποιότητας των υδάτων δίνει αφορμή για μια διευρυνόμενη αγορά για καινοτόμα, σε μικρογραφία, ευφυή συστήματα παρακολούθησης για τις λεκάνες απορροής των υδάτων, μεταβατικά και παράκτια ύδατα. Η σημασία της διατήρησης της καλής ποιότητας του νερού υπογραμμίζει την αυξανόμενη ανάγκη για τις προηγμένες τεχνολογίες για την αξιόπιστη παρακολούθηση των υδάτων και τη διαχείριση της ποιότητας των υδάτων. Ειδικότερα, η εφαρμογή της WFD θέτει νέες προκλήσεις για τους διαχειριστές νερού που παραδοσιακά η ποιότητα του νερού παρακολουθείται με τη λήψη δειγμάτων και την ανάλυση τους στο εργαστήριο.
Οι προκλήσεις που συνδέονται με την παρακολούθηση του περιβάλλοντος είναι διάφορες. Οι κόμβοι αισθητήρων αναπτύσσονται σε απομακρυσμένες περιοχές, γενικά με δύσκολη προσβασιμότητα και καλύπτουν πολλές γεωγραφικές περιοχές (π.χ. λεκάνες απορροής ποταμών). Μακροπρόθεσμες αναπτύξεις που απαιτούν οι κόμβοι αισθητήρων είναι τα συστήματα να είναι εύρωστα και να είναι "εύκολα" αναδιαρθρώσιμα/αναβαθμίσιμα. Επιπλέον, οι περιβαλλοντικές εκδηλώσεις, σχετίζονται μεταξύ τους, χωρικά και χρονικά, (π.χ. στις λεκάνες απορροής ποταμών: ένα γεγονός που συμβαίνει στην άνοδο ενός ποταμού μπορεί να παρουσιαστεί κατάντη αργότερα). Απαίτηση για το περιβάλλον είναι να είναι αποτελεσματικά από άποψη κόστους και να ελέγχονται από ένα έξυπνο σύστημα έτσι ώστε να δίνει την απαιτούμενη διασπορά των δεδομένων και χρονικά και χωρικά με αεροπλάνα για να ενεργοποιείται μια αυτόνομη διαδικασία λήψης αποφάσεων με εφαρμογή σε πραγματικό χρόνο βάση των στοιχείων που διανέμονται εντός του συστήματος . Αυτά τα συστήματα αισθητήρων πρέπει να έχουν μακρά διάρκεια ζωής ανάπτυξης, να είναι στιβαρά και ανθεκτικά, να έχουν τη δυνατότητα πολλαπλών διεπαφών και να είναι σε θέση να λειτουργούν αυτόνομα με τον απαιτούμενο περιβάλλον.
Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα της συνεχούς παρακολούθησης. Η ποιότητα του νερού παρουσιάζει παγκόσμιο ενδιαφέρον και η παρακολούθηση της ποιότητας του νερού σε πραγματικό χρόνο παρέχει έναν τρόπο για τον έλεγχο της καταλληλότητας του για την προβλεπόμενη χρήση (π.χ. Γεωργία/Αλιεία). Επιπλέον, η περιβαλλοντική παρακολούθηση βοηθά στον προσδιορισμό των τάσεων της ποιότητας του υδάτινου περιβάλλοντος, πραγματοποιείται η πρόβλεψη φυσικών φαινομένων και η κατανόηση πώς το περιβάλλον επηρεάζεται από την απελευθέρωση των ρύπων, ή/και από εργασίες επεξεργασίας αποβλήτων, επίσης γνωστή ως η παρακολούθηση των επιπτώσεων. Μερικά από τα πλεονεκτήματα της συνεχούς παρακολούθησης έναντι τεχνικών συμβατικών δειγματοληψιών σε εργαστηριακή βάση είναι οι εξής:
- Δυνατή η παρακολούθηση σε απομακρυσμένες τοποθεσίες και σε πραγματικό χρόνο.
- Ταχύτερη διαθεσιμότητα των δεδομένων, επιτρέποντας ταχύτερη αντίδραση σε γεγονότα.
- Αυξημένη συχνότητα συλλογής δεδομένων, η οποία βελτιώνει την κατανόηση των σχέσεων αιτίου-αποτελέσματος.
- Παροχή δεδομένων για την ανάπτυξη μοντέλων της ποιότητας του νερού.