'Marcha de la miniaturización' de Subsea Tech

El AUV Seasam de NotiloPlus ha estado operando en todo el mundo. Foto de NotiloPlus.

El módem LUMA de Hydromea se utilizó para transmitir datos del sistema AMS + de Ashtead. Foto de Hydromea.

El módem LUMA se ha utilizado para transmitir datos giroscópicos a través de un ROV a la superficie, para ayudar a las operaciones de grúas submarinas. Foto de Hydromea.

Oliver Skisland de Water Linked hablando en el evento de demostración de Tau. Foto de Elaine Maslin.

Birdview ha estado probando sus drones en buques pesqueros en Noruega. Foto de Bird View.

Concepto de sonar de inmersión de Birdview. Foto de Olav Bruset.

Previous Next

Un creciente batallón de sistemas pequeños y compactos está marchando en el mundo submarino, lo que de alguna manera lo convierte en un espacio más grande para que ingresen más. Elaine Maslin informa.

Los vehículos más pequeños operados de forma remota (ROV) y los vehículos autónomos más pequeños (AUV) están creciendo en número y, a su vez, impulsan tecnologías más pequeñas que los respaldan. El resultado son unos cuantos niños nuevos en la cuadra y lo que se podría llamar una marcha creciente de miniaturización.

Abarcan desde fabricantes de vehículos hasta fabricantes de sistemas de sensores acústicos y ópticos. Varios de ellos asistieron a un evento de demostración centrado en sistemas no tripulados en el espacio offshore, realizado por el noruego Equinor, en Tau, cerca de Stavanger, en octubre de 2019.

NotiloPlus
Comenzando con los fabricantes de vehículos, uno fue NotiloPlus, una empresa francesa nueva, fundada en 2016, que produce un ROV pequeño pero inteligente.

El Seasam pesa 9 kg y es el eslabón perdido entre un ROV pequeño y compacto pero controlado y ROV más grandes embalados con un kit que cuesta mucho. Nicolas Gambini, cofundador y CEO de la compañía con sede en Marsella, dice que NotiloPlus está habilitando un vehículo pequeño con mucha inteligencia a través de la potencia informática. "El aprendizaje automático y el software te permiten posicionar y detectar", dice. “Para el posicionamiento, debe usar mucho hardware, pero queríamos que fuera lo más barato posible. Entonces, por menos del precio de un sensor de posicionamiento de alta gama, tenemos un sistema que usa sensores más baratos, pero luego los fusiona y usa algoritmos para ampliar los datos para que estén cerca de la mayoría de los sensores perfectos.

“Esto significa que [con el Seasam] podemos usar sensores acústicos simples para posicionamiento y una cámara para visión por computadora. La visión por computadora significa que, en el marco de lo que ve el dron, puede identificar un punto de interés y tocarlo, si eso es lo que se necesita ”. El vehículo puede estar atado, si desea retroalimentación en vivo, y sin ataduras. “Además, puede proporcionar seguimiento completamente autónomo del buzo o inspección de presas o cascos de barcos. Para un barco pequeño, digamos 10 m de largo, ni siquiera necesita un mapa, puede identificar por sí solo un timón, etc. Para un casco largo, puede indicarle la forma y la longitud y luego elige su propio patrón para una inspección . "

La firma, que realiza sus pruebas en Lyon, ha estado enviando sistemas Seasam desde marzo de este año y 300 están ahora "fuera", desde Francia hasta Corea, trabajando en el mercado del ocio, por ejemplo. centros de buceo, así como infraestructura industrial, de inspección y ciencia. Gambini dice que puede transportar otras cargas o herramientas y puede adaptarse. La firma también tiene una asociación con TechnipFMC, que incluye trabajar en cosas como la producción industrial del dron para proporcionar una oferta global. Mirando hacia el futuro, Gambini dice que los drones interconectados probablemente sean a dónde irá la industria.

Vista de pájaro
No todas las operaciones submarinas tienen que ser realizadas por vehículos submarinos. Otra nueva empresa, Birdview, está diseñando un dron aéreo que puede colocar sensores en el agua para recopilar datos, o lo que sea que desee que haga un sensor submarino. La compañía con sede en Oslo ya ha estado trabajando con el Instituto de Investigación Marina de Noruega (IMR) en Bergen para proporcionar un sensor remoto para la pesca en alta mar, es decir, un dron que se lanza desde un barco pesquero y sumerge un sonar en el agua para ver si hay son cardúmenes de peces, que luego pueden informar al buque a dónde debe ir.

Mohibb Malik, ingeniero de proyectos en Birdview, dice que la compañía ha estado utilizando drones aéreos comercialmente disponibles, pero ahora está desarrollando su propio sistema modular. "Los drones disponibles en la actualidad son excelentes para vuelos terrestres, pero no para entornos marinos en alta mar", dice Malik. "Estamos haciendo un diseño que sea hermético y que pueda flotar (en caso de una zanja)". Donde los vuelos que ha estado haciendo actualmente son de unos 15-20 minutos, el objetivo para su propio dron es de tres horas, dentro de un rango de 50 km en Para mantener el control / comunicación con él.

Durante un evento de demostración de drones en Tau, cerca de Stavanger, Noruega, Bird View demostró sus ideas. (Foto: Birger Haraldseid)

Si bien la compañía se fundó en 2014, solo ha estado realmente activa durante aproximadamente un año, dice Malik, centrado principalmente en el sector pesquero. Esto ha implicado el uso de un dron DJ1 de 6 palas que ha sido lanzado desde los buques pesqueros del IMR en alta mar, aprendiendo y perfeccionando el despegue y el aterrizaje. Aquí, se ha estado utilizando una sonda de eco Simrad, que se arrojó al agua en un pequeño cabrestante desde el dron, para encontrar peces. La ecosonda recopila datos que luego se procesan para mostrar dónde están los peces. Y los resultados han sido buenos, dice Malik, evitando los problemas que los barcos pesqueros pueden tener con el ruido del barco en el agua porque puede sumergir el sonar más lejos del barco. El siguiente paso es el análisis de bordes, es decir, el procesamiento de datos en el dron para que los pescadores sepan más rápido dónde están los peces.

Sin embargo, Birdview ve otras oportunidades, incluida la inmersión de un módem para recopilar datos de sensores submarinos o incluso proporcionar un enlace de comunicaciones a ROV de control remoto o plataformas submarinas móviles, para que no tengan que permanecer dentro del alcance de un centro de comunicaciones.

Ahora está trabajando en un sistema con un alcance único de 50 km con misiones semi y totalmente automatizadas. Un desafío es la transferencia de datos: cuando se está lejos del barco anfitrión o de las redes de comunicaciones, se pueden enviar menos datos, por lo que los sistemas de comunicaciones del dron deben ser capaces de reducir la cantidad de telemetría, pero aún tener el ancho de banda para recibir nuevas misiones, sin directa controlar.

La firma tiene como objetivo comenzar a probar su dron de cosecha propia en aproximadamente un año y llevarlo al mercado en aproximadamente 18 meses a dos años. Birdview también está trabajando con TechnipFMC.

Agua vinculada
Estos sistemas necesitan sensores y el nuevo chico del bloque ofrece algunos de ellos. En los últimos siete años, Water Linked, con sede en Trondheim, Noruega, ha desarrollado posicionamiento submarino ultra pequeño y módems submarinos. El sistema de posicionamiento submarino se basa en un sistema de línea de base corto invertido, que utiliza cuatro receptores y un localizador en un objeto móvil, como un vehículo. Se ha integrado con los mini ROV de Blue Robotics desde 2017.

Es pequeño porque el enfoque de Water Linked se ha centrado en la informática que puede numerar los sensores de menor potencia (es decir, más pequeños) para obtener los mismos resultados son sensores más grandes (es decir, más costosos). La compañía también ha diseñado sus propios transductores y, para mantenerse delgado, externaliza la fabricación dentro de Noruega.

"Estamos haciendo cálculos numéricos para aumentar las posibilidades de superar una posición correcta", dice Oliver Skisland, CEO de Water Linked. "No está tomando la primera y más fácil respuesta como la verdad, está haciendo mucha computación para aumentar la posibilidad de dar una posición correcta". Water Linked lo está haciendo usando arreglos de compuerta programables de campo de alto rendimiento (FPGA). "Los FPGA son una herramienta fantástica porque puede programarlos para que se optimicen para una tarea específica, en comparación con una PC genérica", explica Skisland. “Estamos utilizando tecnología ultramoderna para crear productos pequeños, eficientes y rentables. Tomamos un enfoque muy integrado donde incluso los componentes más pequeños se discuten en detalle antes de que se permita en nuestros tableros ".

Un localizador vinculado al agua. (Imagen: Agua vinculada)

El poder es una compensación. El sistema de posicionamiento de Water Linked funciona a 100m, con una extensión de 200m en 2020. Sus módems funcionan a 1km, dice Skisland. Además significaría más potencia, lo que significaría vehículos más grandes. Pero, este es el óptimo para el mercado al que apunta la empresa: mini ROV. Cada vez más personas usan mini ROV porque se han vuelto lo suficientemente baratos. Con sensores en ellos, pueden hacer más con ellos, como navegación avanzada y proporcionar documentación (datos de posición) para trabajos de inspección o inspección o posicionar buzos con precisión, dice Skisland. Entonces, al igual que NotiloPlus, Water Linked dice que puede ofrecer un sistema completo por el mismo precio que un solo sensor. "Estamos abriendo un nuevo mercado, dando a los mini-ROV una nueva herramienta para hacer navegación avanzada que no se había hecho antes", dice Skisland.

En el evento de Tau, el sistema de posicionamiento de Water Linked se utilizó como un "GPS subacuático" en el vehículo de prueba Freedom AUV Freedom de Oceaneering a escala del 60%. Allí, con cuatro lo que la compañía llama receptores en la estación de acoplamiento y un "localizador" en el vehículo, proporcionó una precisión de 1 cm para que el AUV se acople a una estación de acoplamiento submarina. Un escenario óptimo vería el vehículo y la estación de acoplamiento, cada uno con cuatro receptores y un localizador. “Entonces, la estación de acoplamiento sabría acerca de todos los AUV cercanos y todos los AUV sabrían dónde encontrar todas las estaciones de acoplamiento. La estación de acoplamiento podría implementar fácilmente una especie de 'sistema de aterrizaje' como se encuentra en los aeropuertos donde podría decir qué AUV estaba en el muelle y qué AUV tuvieron que esperar ”, dice Skisland. Con los módems Water Linked, las imágenes se pueden transferir a una distancia de 10 m para que los pilotos de vehículos puedan ver lo que está sucediendo, dice.

El siguiente en la lista de éxitos de la compañía es un registro de velocidad Doppler súper pequeño (DVL) para ayudar a los pequeños ROV o AUV a mantener la posición para el trabajo de inspección o intervención. Se lanzará a principios de 2020. Con una profundidad nominal de 300 m, está configurado para tener una altitud mínima de 0,15 m, 50 m de altitud máxima desde su factor de forma diminuto de 25 mm de alto y 55 mm.

Hidromea
Proporcionar un enlace de comunicaciones entre vehículos o activos es otro chico nuevo en el bloque: Hydromea. Los fundadores de la firma, Felix Schill (CTO) y Alexander Bahr (COO), comenzaron a diseñar un enjambre de AUV en miniatura en 2003. Después de ir por caminos separados, uno para hacer un doctorado en MIT en navegación submarina y el otro para Doctorado en comunicación de redes de malla submarina en la Universidad Nacional de Australia en Canberra, Australia, se reunieron en la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza, donde comenzaron a trabajar juntos de nuevo en AUV en miniatura.

Pero, mientras intentaban construirlos, se dieron cuenta de que no podían encontrar propulsores lo suficientemente pequeños, baterías para resistencia y pequeños módems acústicos. Además, el Instituto Alfred Wegener (AWI) de Alemania les pidió que ampliaran su trabajo en comunicación óptica y desarrollaran una unidad independiente. Su LUMA 500ER ahora ofrece una velocidad de datos de 500kbs (mil bits por segundo) en un rango de hasta 70m en un cono de 120 grados, dice Igor Martin, CEO de la empresa. Pero dice que piensan que se puede expandir a múltiples megabits por segundo a distancias mayores.

"Ahora vemos que a medida que miniaturiza las cosas, se vuelve más asequible", dice Martin. “Le brinda la flexibilidad para realizar modificaciones. Es portátil y escalable. En lugar de costar decenas de miles, son miles y abre diferentes oportunidades. Con pequeños sistemas portátiles de compañías como Water Linked e Hydromea, se habilita un entorno en el que contar con módems o herramientas de bajo costo o sistemas de sensores le permite escalar ”.

La firma ha estado en el programa acelerador TechX del Centro de Tecnología de Petróleo y Gas y ha visto su tecnología de comunicación óptica utilizada por Rever Offshore, Ocean Installer e i-Tech 7 para tareas como transmitir datos de balanceo / inclinación / guiñada de cajas de giroscopios para observar ROV durante proyectos de construcción submarina para dar a los operadores de grúas en cubierta, por ejemplo, información más rápida sobre lo que está sucediendo bajo el agua.

Módem LUMA de Hydromea. (Foto: Hydromea)

Rever Offshore implementó un módem LUMA en un sitio de cabeza de pozo como parte de un Sistema de Monitoreo Autónomo de Tecnología Ashtead (AMS +) durante un proyecto de perforación para Total en el Mar del Norte a principios de 2019. Un ROV podría obtener datos del AMS +, usando LUMA , A 8m de la boca del pozo.

Más adelante en 2019, un crucero científico del Instituto Alfred Wegener y el Instituto Max Planck para Microbiología Marina en el buque de investigación Sonne utilizó módems LUMA en el ROV KIEL6000 de Geomar para comunicarse directamente con instrumentos submarinos, también con módems LUMA, en una profundidad de agua de 4.000 m, para garantizar que sus sensores estaban funcionando y los reconfiguraban si era necesario.

Con las tecnologías que se construyeron en los últimos 10 años, incluida LUMA, Hydromea ahora está centrando su atención en la construcción de un dron subacuático semiautónomo en miniatura, sin correa, llamado ExRay. Está siendo diseñado para poder operar dentro de espacios confinados llenos de agua, como los tanques de agua de lastre en las embarcaciones. El objetivo es que pueda utilizar la localización y el mapeo simultáneos (SLAM) para navegar en los tanques y utilizar el software de mosaico para producir mapas de calor en 3D de las áreas que necesitan mantenimiento. El primer ExRay se lanzará en 2021.