Marcha da Miniaturização da Subsea Tech

O Seasam AUV da NotiloPlus opera em todo o mundo. Foto de NotiloPlus.

O modem LUMA da Hydromea foi usado para transmitir dados do sistema AMS + da Ashtead. Foto da Hydromea.

O modem LUMA foi usado para transmitir dados de giroscópio através de um ROV para a superfície, para ajudar nas operações de guindastes submarinos. Foto da Hydromea.

Oliver Skisland, da Water Linked, falando no evento de demonstração de Tau. Foto de Elaine Maslin.

A Birdview vem testando seus drones em navios de pesca na Noruega. Foto da vista do pássaro.

Conceito de sonar de mergulho do Birdview. Foto de Olav Bruset.

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Um crescente batalhão de sistemas pequenos e compactos está entrando no mundo submarino, de certa forma tornando-o um espaço maior para a entrada de mais. Elaine Maslin relatórios.

Os veículos menores operados remotamente (ROVs) e os veículos subaquáticos autônomos menores (AUVs) estão crescendo em número e, por sua vez, impulsionam tecnologias menores que os suportam. O resultado são algumas crianças novas no quarteirão e o que você poderia chamar de uma marcha crescente de miniaturização.

Eles abrangem desde fabricantes de veículos até fabricantes de sistemas de sensores acústicos e ópticos. Vários deles participaram de um evento de demonstração focado em sistemas não tripulados no espaço offshore, realizado pelo Equinor da Noruega, em Tau, perto de Stavanger, em outubro de 2019.

NotiloPlus
Começando pelos fabricantes de veículos, um deles foi o NotiloPlus, uma empresa francesa fundada em 2016, que produz um ROV pequeno, mas inteligente.

O Seasam pesa 9 kg e é o elo que falta entre um ROV pequeno e compacto, mas pilotado, e ROVs maiores, embalados com um kit que custa muito. Nicolas Gambini, co-fundador e CEO da empresa com sede em Marselha, diz que o NotiloPlus está permitindo um veículo pequeno com muita inteligência através do poder da computação. "O aprendizado de máquina e o software permitem que você posicione e detecte", diz ele. “Para o posicionamento, você precisa usar muito hardware, mas queríamos que fosse o mais barato possível. Portanto, por menos do que o preço de um sensor de posicionamento de ponta, temos um sistema que usa sensores mais baratos, mas os funde e usa algoritmos para ampliar os dados, para que fiquem próximos dos sensores mais perfeitos.

“Isso significa que [com o Seasam] podemos usar sensores acústicos simples para posicionamento e uma câmera para visão computacional. A visão do computador significa que, na estrutura do que o drone vê, ele pode identificar um ponto de interesse e tocá-lo, se for necessário. ”O veículo pode ser amarrado, se você quiser feedback ao vivo, e não amarrado. “Além disso, ele pode fornecer mergulhadores totalmente autônomos após a inspeção de barragens ou navios. Para um navio pequeno, com 10 m de comprimento, nem precisa de um mapa, ele pode identificar um leme, etc. Por um casco longo, você pode determinar a forma e o comprimento e escolher seu próprio padrão para uma inspeção . ”

A empresa, que faz seus testes em Lyon, envia sistemas Seasam desde março deste ano e 300 já estão “lá fora”, da França à Coréia, trabalhando no mercado de lazer, por exemplo. centros de mergulhadores, bem como industriais, inspeção de infraestrutura e ciência. Gambini diz que pode transportar outras cargas pagas ou ferramentas e pode ser adaptado. A empresa também tem uma parceria com a TechnipFMC, que, incluindo o trabalho em produção industrial do drone, oferece uma oferta global. Olhando para o futuro, Gambini diz que os drones interconectados provavelmente são para onde a indústria irá.

Vista de pássaro
Nem todas as operações submarinas devem ser realizadas por veículos submarinos. Outra startup, a Birdview, está projetando um drone aéreo que pode soltar sensores na água para coletar dados - ou o que você quiser que um sensor submarino faça. A empresa com sede em Oslo já trabalha com o Instituto de Pesquisa Marinha da Noruega (IMR) em Bergen para fornecer um sensor remoto para a pesca offshore - ou seja, um drone que é lançado de um navio de pesca e mergulha um sonar na água para ver se há são cardumes de peixes, que podem informar o navio aonde deve ir.

Mohibb Malik, engenheiro de projetos da Birdview, diz que a empresa usa drones aéreos disponíveis comercialmente, mas agora está desenvolvendo seu próprio sistema modular. "Os drones disponíveis hoje são ótimos para voos terrestres, mas não para ambientes marítimos offshore", diz Malik. “Estamos fazendo um projeto à prova d'água e que pode flutuar (no caso de uma vala).” Onde os vôos que estão realizando atualmente são de 15 a 20 minutos, a meta para seu próprio drone é de três horas - dentro de um raio de 50 km para manter o controle / comunicação com ele.

Durante um evento de demonstração de drones em Tau, perto de Stavanger, na Noruega, a Bird View demonstrou suas idéias. (Foto: Birger Haraldseid)

Embora a empresa tenha sido fundada em 2014, ela está ativa há apenas um ano, diz Malik, principalmente focada no setor de pesca. Isso envolve o uso de um drone DJ1 de 6 lâminas que foi lançado dos navios de pesca da IMR no exterior, aprendendo e aprimorando a decolagem e o pouso. Aqui, ele usa um sonorizador de eco Simrad, que é jogado na água em um pequeno guincho do drone, para encontrar peixes. O sinal sonoro reúne dados que são processados para mostrar onde estão os peixes. E os resultados têm sido bons, diz Malik, evitando problemas que os navios de pesca podem ter com o ruído dos navios na água, porque é capaz de mergulhar o sonar mais longe do navio. O próximo passo é a análise de borda - ou seja, processamento de dados no drone para que os pescadores saibam mais rapidamente onde estão os peixes.

Mas, Birdview vê outras oportunidades, incluindo mergulhar em um modem para coletar dados de sensores subaquáticos ou até mesmo fornecer um link de comunicação para ROVs de controle remoto ou plataformas móveis subaquáticas, para que eles não precisem ficar ao alcance de um hub de comunicações.

Agora, ele está trabalhando em um sistema com um alcance único de 50 km com missões semi e totalmente automatizadas. Um desafio é a transferência de dados - quando longe da embarcação host ou das redes de comunicação, menos dados podem ser enviados, para que os sistemas de comunicação do drone tenham que reduzir a quantidade de telemetria, mas ainda tenham largura de banda para receber novas missões, sem necessidade direta. ao controle.

A empresa pretende começar a testar seu drone produzido em casa em cerca de um ano e levá-lo ao mercado em cerca de 18 meses a dois anos. Birdview também está trabalhando com o TechnipFMC.

Água Ligada
Esses sistemas precisam de sensores e o novo garoto do setor está oferecendo alguns deles. Nos últimos sete anos, a Water Linked, com sede em Trondheim, na Noruega, desenvolveu ultra-pequenos posicionamentos submarinos e modems subaquáticos. O sistema de posicionamento submarino é baseado em um sistema de linha de base curto invertido, usando quatro receptores e um localizador em um objeto móvel, como um veículo. É integrado aos mini ROVs da Blue Robotics desde 2017.

É pequeno porque o foco da Water Linked tem sido a computação que pode numerar sensores de menor potência (ou seja, menores) para obter os mesmos resultados: sensores maiores (ou seja, mais caros). A empresa também projetou seus próprios transdutores e, para permanecer enxuta, terceiriza a fabricação na Noruega.

"Estamos realizando o processamento de números para aumentar a chance de colocar uma posição correta", diz Oliver Skisland, CEO da Water Linked. “Não está tomando a primeira e mais fácil resposta como verdade, está fazendo muita computação para aumentar a possibilidade de dar uma posição correta.” A Water Linked está fazendo isso usando arranjos de portas programáveis em campo de alto desempenho (FPGAs). “Os FPGAs são uma ferramenta fantástica porque você pode programá-los para serem otimizados para uma tarefa específica, em comparação com um PC genérico”, explica Skisland. “Estamos usando tecnologia ultramoderna para criar produtos pequenos, eficientes em termos de energia e econômicos. Adotamos uma abordagem muito integrada, na qual até os menores componentes são discutidos em detalhes antes de serem permitidos em nossas placas. ”

Um localizador vinculado à água. (Imagem: Água Ligada)

O poder é uma troca. O sistema de posicionamento da Water Linked chega a 100m, com uma extensão de 200m em 2020. Seus modems funcionam a 1km, diz Skisland. Além disso, significaria mais potência, o que significaria veículos maiores. Mas, esse é o melhor para o mercado que a empresa visa - mini ROVs. Mais e mais pessoas estão usando mini ROVs porque ficaram baratas o suficiente. Com sensores, eles podem fazer mais com eles, como navegação avançada e documentação (dados de posição) para trabalhos de pesquisa ou inspeção ou posicionamento preciso de mergulhadores, diz Skisland. Assim, assim como o NotiloPlus, a Water Linked diz que pode oferecer um sistema inteiro pelo mesmo preço que um único sensor. "Estamos abrindo um novo mercado, oferecendo aos mini-ROVs uma nova ferramenta para navegação avançada que não havia sido feita antes", diz Skisland.

No evento Tau, o sistema de posicionamento da Water Linked foi usado como um "GPS subaquático" no veículo de teste Freedom AUV da Oceaneering, na escala de 60%, da Freedom. Lá, com quatro o que a empresa chama de receptores na estação de ancoragem e um "localizador" no veículo, fornecia precisão de 1 cm para o AUV acoplar em uma estação de ancoragem submarina. Um cenário ideal seria ver o veículo e a estação de ancoragem, cada um com quatro receptores e um localizador. “Então, a estação de ancoragem saberia sobre todos os AUVs próximos e todos os AUVs saberiam onde encontrar todas as estações de ancoragem. A estação de ancoragem poderia facilmente implementar um tipo de 'sistema de aterrissagem', como você encontra em aeroportos onde poderia dizer qual AUV estava na fila de atracação e quais AUVs precisavam esperar ”, diz Skisland. Com os modems Water Linked, as imagens podem ser transferidas a 10 m de alcance para dar aos pilotos de veículos uma visão do que está acontecendo, diz ele.

O próximo na lista de ocorrências da empresa é um registro de velocidade Doppler super pequeno (DVL) para ajudar pequenos ROVs ou AUVs a manter a posição para trabalhos de inspeção ou intervenção. Ele deve ser lançado no início de 2020. Com profundidade de 300 m, está definido para ter uma altitude mínima de 0,15 m, 50 m de altitude máxima a partir do seu fator de forma diminuto de 25 mm de altura e 55 mm de altura.

Hydromea
Fornecer um link de comunicação entre veículos ou ativos é outra novidade do setor - a Hydromea. Os fundadores da empresa, Felix Schill (CTO) e Alexander Bahr (COO), começaram a projetar um enxame de AUVs em miniatura em 2003. Depois de seguirem caminhos separados - um para fazer um doutorado no MIT em navegação subaquática e o outro para Doutora em comunicação em rede de malha subaquática na Universidade Nacional da Austrália em Canberra, na Austrália, eles se reuniram na Ecole Polytechnique Federal de Lausanne (EPFL) na Suíça, onde começaram a trabalhar juntos novamente em AUVs em miniatura.

Mas, ao tentar construí-los, eles perceberam que não conseguiam encontrar propulsores pequenos o suficiente, baterias para resistência e pequenos modems acústicos. Além disso, eles foram solicitados pelo Instituto Alfred Wegener da Alemanha (AWI) para expandir seu trabalho em comunicação óptica e desenvolver uma unidade autônoma. O LUMA 500ER agora oferece taxa de dados de 500kbs (mil bits por segundo) com alcance de até 70m em um cone de 120 graus, diz Igor Martin, CEO da empresa. Mas ele diz que eles acham que isso pode ser expandido para vários megabits por segundo a distâncias maiores.

"Agora vemos que, quando você miniaturiza as coisas, elas se tornam mais acessíveis", diz Martin. “Dá a você a flexibilidade de atualizar. É portátil e escalável. Em vez de custar dezenas de milhares, são milhares e abre diferentes oportunidades. Com pequenos sistemas portáteis de empresas como Water Linked e Hydromea, você possibilita um ambiente em que ter modens, ferramentas ou sistemas de sensores baratos - permite aumentar a escala. ”

A empresa está no programa acelerador TechX do Centro de Tecnologia de Petróleo e Gás e viu sua tecnologia de comunicação óptica usada pela Rever Offshore, Ocean Installer e i-Tech 7 para tarefas como transmitir dados de rolo / inclinação / guinada de caixas de giroscópios para observar ROVs durante projetos de construção submarina para fornecer aos operadores de guindastes no convés, por exemplo, informações mais rápidas sobre o que está acontecendo submarino.

Modem LUMA da Hydromea. (Foto: Hydromea)

Um modem LUMA foi implantado pela Rever Offshore em um local de poço como parte de um Sistema de Monitoramento Autônomo da Tecnologia Ashtead (AMS +) durante um projeto de perfuração para a Total no Mar do Norte no início de 2019. Um ROV poderia obter dados do AMS + usando LUMA , A 8 metros da cabeça do poço.

Mais tarde em 2019, um cruzeiro científico do Instituto Alfred Wegener e do Instituto Max Planck de Microbiologia Marinha no navio de pesquisa Sonne usou modens LUMA no ROV KIEL6000 da Geomar para se comunicar diretamente com instrumentos submarinos, também com modens LUMA, em 4.000 m de profundidade, para garantir que seus sensores estavam funcionando e reconfigure-os, se necessário.

Com as tecnologias construídas nos últimos 10 anos, incluindo LUMA, a Hydromea agora está voltando sua atenção para a construção de um drone subaquático em miniatura, sem corda e semiautônomo, chamado ExRay. Ele está sendo projetado para poder operar em espaços confinados e cheios de água, como tanques de água de lastro nos navios. O objetivo é poder usar localização e mapeamento simultâneos (SLAM) para navegar em tanques e usar software de mosaico para produzir mapas de calor 3D de áreas que precisam de manutenção. O primeiro ExRay deve ser lançado em 2021.