ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ БУЙ

SMART BUOY

Ilya Biryukov

student of group AUT-211, Department of Operation of Water Transport, Academy of Water Transport, Russian University of Transport (MIIT),

Russia, Moscow

Maxim Alekseev

student of group AUT-211, Department of Operation of Water Transport, Academy of Water Transport, Russian University of Transport (MIIT),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В данной статье изложен вопрос интеллектуальных буев, их описание, структура, основные функции и примеры использования. Показаны возможности их использования для разных целей, в разных точках мира

ABSTRACT

This article outlines the issue of smart buoys, their description, structure, main functions and examples of use. The possibilities of their use for different purposes in different parts of the world are shown.

Ключевые слова: интеллектуальный буй, безэкипажное судоходство, судоходство, окружающая среда, возобновляемая энергия.

Keywords: intelligent buoy, uncrewed shipping, shipping, environment, renewable energy.

В условиях активного развития судоходства, а также различных научно – исследовательских деятельностях, требуется новейшие системы для сбора, хранения и обработки данных непосредственно на воде. Именно эти задачи выполняет интеллектуальный буй, который помогает не только развитию судоходства, том числе безэкипажного, но и помогает собирать информацию о воде и воздухе, анализировать загрязнения и т.д.

Цель настоящего исследования – изучить основные функции, структуру и описание интеллектуальных буев. Рассмотреть возможность их использования с точки зрения безопасности судоходства и изучению окружающей среды.

Изначально буй использовали как: ограничивающий элемент на водном пути -для обозначения фарватера; разделяющий элемент - для ограничения безопасной зоны купания. С течением времени и развития научно-технического прогресса появилась потребность в сборе, хранении и обработке информации непосредственно на воде, вследствие этого буй начали использовать как платформу для установки оборудования.

В данной статье рассматриваются только буи, как платформа для установки оборудования, то есть на буях предусмотрена установка источников тока, датчиков для сбора информации, светооптической аппаратуры, пассивного радиолокационного отражателя, различных передатчиков, номерных щитов и топовой фигуры. На буй возможна высадка человека для его обслуживания в период эксплуатации, а непотопляемость обеспечивается наличием водонепроницаемых отсеков. Буй может, как и дрейфовать, так и быть закрепленным на одном месте с помощью якоря.

На данный момент существует несколько функции интеллектуальных буев:

• Отслеживание местоположение объекта
• Сбор информации об окружающей среде
• Создание навигационной сетки для судоходства
• Выработка электроэнергии

Общий принцип работы интеллектуальных буев - буй размещается как на поверхности воды, так и на глубине. Питание буй может получить как из установленного аккумулятора, так и с помощью солнечной панели. С помощью специальных датчиков он собирает разную информацию и передает их по спутниковой связи в диспетчерский центр. Далее полученную информацию обрабатывают специалисты (Рисунок 1).

Рисунок 1. Общий принцип работы интеллектуальных буев

Зарубежный опыт использования интеллектуальных буев

Правительство Чили и фонд MERI в рамках инициативы Blue Boat, создали интеллектуальный буй, который обнаруживает китов и предупреждает суда о риске столкновения, специальная программа отслеживает звуки в воде и идентифицирует по ним морских. Первый буй установили в заливе Корковадо, который отделяет остров Чилоэ от материковой части Чили, через залив часто ходят суда и мигрируют киты. В будущем умные буи планируют установить по всему миграционному маршруту китов [1].

Решение так же нашлось в интеллектуальных буях, не без помощи компании Blue Ocean Gear, США - сферический буй с датчиком погружения, который можно привязать к сетям и другому рыболовному снаряжению. В буе есть микропроцессор, чип GPS, акселерометр, датчики температуры и глубины воды, спутник Iridium и открытые радиомодули большой дальности. Благодаря никель-металлогидридному аккумулятору одной зарядки должно хватить на 10 месяцев плавания. Следить за положением и состоянием буя можно через мобильное или десктопное приложение [2].

Также, Шведская компания CorPower объявила о достижении выдающихся результатов в испытаниях плавучих генераторов. Обычный с виду буй оснащен уникальной системой синхронизации движений с небольшими колебаниями волн, которая увеличивает выработку электроэнергии даже при слабом волнении. Шесть месяцев компания тестировала С4 в водах Атлантического океана, возле Португалии, подключив к энергосети. Пиковая мощность устройства составила 600 кВт, но разработчики рассчитывают поднять ее до 850 кВт. Во время ноябрьских штормов, когда высота волн достигла 18,5 м, С4 перешел в нейтральный режим и пережил волнения без ущерба [3].

Российский опыт использования интеллектуальных буев

К нынешнему моменту АО "НИИМА "Прогресс" (входит в "Росэлектронику") завершило разработку и начинает испытания навигационно-связных блоков для "умных буев". Они построены на российской элементной базе и объединяют в себе средства связи, навигации и светооптическую систему. В основе блока – терминал "ЭРА-ГЛОНАСС" и GSM-модем российской разработки. Оборудование выполнено в водонепроницаемом корпусе из АБС-пластика. Питание обеспечивается за счет батарей, установленных внутри корпуса буя.  Разработка "Росэлектроники" будет автоматически передавать в диспетчерский центр информацию о наличии сноса или крена, уровне заряда аккумулятора, исправности светосигнального оборудования и ряде других параметров. Эта информация будет учитываться при навигации на водных путях, а мониторинговая служба сможет своевременно принимать решение о необходимости ремонтных работ. Кроме того, новая аппаратура обеспечивает сбор и обработку метеоданных [4].

Также в России был создан буй по отслеживанию состояния воды на Байкале. Качество байкальской воды будет мониториться с помощью цифровых технологий Буй, отслеживающий качество воды на Байкале, позволит вовремя обнаружить загрязняющие вещества. Помимо солнечных батарей и датчиков, буй оборудован системой связи и системой энергоснабжения поста, при этом датчики мониторят не только воду, но и воздух. Небольшая метеостанция будет выдавать такие показания, как температура, влажность, давление воздуха и содержание в нем метана. Внутри буя установлено 25 датчиков, 21 из которых производит мониторинг химических веществ и параметров воды, 4 датчика атмосферы. Датчики будут выдавать данные по количеству в воде химических веществ [5].

Также, гидрографическое предприятие «Росатома» установило на Севморпути плавучие знаки с автоматической идентификационной системой (АИС). Буи установлены на Морском канале — ​подходном пути в Обской губе Карского моря. Из 22 буев шесть оснащены станциями АИС. Ранее буи со станциями АИС на Северном морском пути не эксплуатировались. АИС работает в УКВ-диапазоне и предназначена для идентификации судов, определения габаритов, курса и других данных. Оборудование АИС устанавливается на судах, совершающих международные рейсы, пассажирских судах, а также судах с большой валовой вместимостью [7].

Стоит также рассказать о Системе буев ARGO. Профилирующие буи ARGO представляют собой смешенный тип дистанционного измерения основных океанографических параметров. Профили температуры и солености (или электропроводность) измеряются контактными методами, но сами данные передаются с помощью ИСЗ. Таким образом, они дают уникальную оперативную информацию о состоянии океана [8].

Спущенный на воду буй дрейфует на поверхности в течение некоторого промежутка времени, достаточного для передачи данных на проходящие спутники (обычно 6-12 часов). После опускания на заданный горизонт буй дрейфует в течение 10 дней, после чего поднимается на поверхность с постоянной скоростью 1 м/с, проводя измерения давления, температуры и электропроводности, на основании которой в дальнейшем рассчитывается соленость морской воды (для горизонта 2000 м этот процесс обычно занимает около 6 часов), и с поверхности передаёт информацию на ИСЗ [8].

Целью проекта АВСО создание и поддержание глобальной сети из 3000 буев, что должно соответствовать более 100000 измерений различными зондами. Задачами проекта являются: размещение в Мировом океане заданного количества буев; создание национальных центров АВСО; обеспечение свободного доступа к данным; передача в Глобальную сеть данных в течение 24 часов (требуемых на первичный контроль качества) с момента поступления.

Вывод

Таким образом, в результате проведенных исследований определены основные функции интеллектуальных буев, их описание, структура работы и примеры зарубежного и отечественного использования.

Список литературы:

1. КОД Журнал Яндекс практикума, [URL] - https://thecode.media/blue-boat/, дата обращения: 28.03.2024
2. КОД Журнал Яндекс практикума, [URL] - https://dzen.ru/a/YaXuHpqNyR4BpI5J, дата обращения: 28.03.2024
3. QazaqGreen, [URL] - https://qazaqgreen.com/news/world/1834, дата обращения: 28.03.2024
4. ComNews, [URL] - https://www.comnews.ru/digital-economy/content/116748/2018-12-19/rosteh-sozdal-umnye-bui, дата обращения: 28.03.2024
5. Байкал Инфо, [URL] - http://baik-info.ru/umnyy-buy, дата обращения: 29.03.2024
6. Страна РОСАТОМ, [URL] - https://strana-rosatom.ru/2021/10/26/na-sevmorputi-poyavilis-umnye-bui-s-si/, дата обращения: 29.03.2024
7. ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ, [URL] - https://ocean.extech.ru/ioc/programs/argo.php, дата обращения: 29.03.2024
8. LiveJournal, [URL] - https://radimich-ru.livejournal.com/125776.html, дата обращения: 29.03.2024