Control, Information and Communication Systems for Environmental and Safety Critical Systems

Prosjektet utvikler nye forskningsresultater innen styringssystemer, informasjons- og kommunikasjonsteknologi for å møte utfordringene som stilles for bærekraftig utvikling og sikkerhet i fremtidens informasjons- og styringssystemer. I forbindelse med utvinning av mindre oljefelt er ubemannede plattformer et aktuelt forskningstema, og prosjektet presenterer nye forskningsresultater for robot-manipulatorer montert på bevegelige plattformer. Dette inkluderer også resultater for robot-manipulatorer montert på skip, ubemannede undervannsfartøyer og satellitter. Det er utviklet singularitetsfri modeller for den kombinerte bevegelsen for robotmanipulator og plattform, og optimaliseringsalgoritmer som utnytter i stedet for å motarbeide miljøkreftene, noe som gir en betydelig reduksjon i energiforbruket. Resultater på dette er videreutviklet og dette har blant annet resultert i utgivelse av boken Modeling and Control of Vehicle-Manipulator Systems, P.J. From, J.-T. Gravdahl and K.Y. Pettersen på Springer-Verlag, 2014. Et annet sentralt forskningstema i prosjektet er kommunikasjon i nettverk av mobile enheter. Delprosjektet er bl.a. motivert av den økte interessen for nordområdene. Denne interessen skyldes til stor del funnene ved Skrugard og Shtokman feltet, og at det i tillegg antas at store deler av verdens uoppdagede olje- og gassressurser ligger i Arktis. En annen grunn til interessen er issmelting i polområdene. Dette kan på sikt gi muligheten for å bruke Nordøst- og Nordvestpassasjen gir betydelig økonomisk gevinst i form av spart drivstoff for skipstrafikk mellom henholdsvis Vest-Europa og Øst-Asia, og Europa og vestkysten av USA.Kommunikasjon vil være viktig både for skipsfart og ved bore- og utvinningsoperasjoner. I store deler av Arktis mangler det permanent kommunikasjonsinfrastruktur. Dataoverføring via satellitt har typisk i dette området lav båndbredde og høy forsinkelse. Som et supplement til det som måtte finnes av permanent infrastruktur ser prosjektet på muligheten av å bruke ubemannede fly/helikoptre som kommunikasjonsnoder, slik at f.eks. et fly kan videresende datatrafikk fra et skip og til en basestasjon på land. Prosjektet har utviklet algoritmer for baneplanlegging for slike kommunikasjonsnoder, som tilfredsstiller dynamiske begrensninger til fly/helikopter, luftromsbegrensninger og kollisjonsunngåelse, samtidig som dataraten mellom de forskjellige nodene opprettholdes i størst mulig grad. Det er så langt publisert mer enn 200 artikler i internasjonale tidsskrifter, bøker og konferanser basert på resultater som er helt eller delvis finansiert av prosjektet. To PhD-studenter finansiert av prosjektet har allerede disputert, og to andre PhD-studenter disputerer henholdsvis 3. og 10. november 2014. De to gjenværende PhD-studentene finansiert av prosjektet vil etter planen disputere i årsskiftet 2014/2015. Prosjektet har bidratt til å strategisk styrke samarbeidet mellom vår forskningsgruppe og en rekke internasjonalt anerkjente forskere og miljøer, og har konkret ført til en rekke felles publikasjoner med disse miljøene. Prosjektet har bidratt til å skape synergier med NTNUs strategiske satsningsområde innen marin og maritim forskning og SFF Cesos, og har konkret bidratt til å videreutvikle samarbeidet mellom disse to forskningsmiljøene, noe som igjen har lagt grunnlaget for SFF AMOS som vil videreføre og utvide dette samarbeidet 2013-2022. Resultatene er formidlet til industrien gjennom aktivt samarbeid og workshops.

Control, information and communication technology are key technologies for the development of improved information systems that meet future requirements for environmental sustainability and safety. In particular, the trend shows an emerging need for susta inable energy sources and an increasing activity in environmentally vulnerable and weather exposed areas, like the North and arctic marine areas. These areas contain vast resources, in particular marine and oil/gas resources. All operations in these areas are thus environmentally and safety critical operations. The proposed strategic university program (SUP) on Control, Information and Communication Systems for Environmental and Safety Critical Systems will develop emerging and enabling technology for e nvironmentally sustainable resources management and utilization. This includes control, information and communication systems for environmental surveillance, spill detection and subsea intervention and repair. Furthermore, the SUP will provide emerging an d enabling technology for sustainable energy sources, including methods for improved efficiency of renewable energy generation, reduced energy consumption, increased efficiency and reduced emission. The project will thus bring new advanced theory into pra ctice in targeted applications. By utilizing and further developing advanced Information and Communication Technology (ICT) in important applications, the project will contribute to the strategic initiatives of NTNU, and to increased international competi tiveness of Norwegian industries such as marine and maritime industry, oil and gas industry, and sustainable energy production and processing. In addition to developing the enabling technology, it is also a main objective of the SUP to educate more specia lists within this field, with the competence corresponding to the industrial and governmental needs and challenges with respect to environmental sustainability.