Sanntids Undervanns Trådløst Sensornettverk for å Overvåke Isdrift i Nordområdene

Sea ice and icebergs constitute a challenge for vessels and installations operating in the Arctic. The ice is in continuous motion, often at 10-20 cm/sec., and can exert large forces on structures like ships and oil rigs. Hence, real-time ice monitoring is an important part of the oil and gas operators' strategy for safe operations. Early warning about approaching ice features is needed to provide time to take necessary safety measures. Important features are ice bergs and sea ice ridges, together with rubble fields and thick ice in general. The SensIs project aims to develop technology for monitoring of both ice and sea-currents from the underside, using a sea floor network of upward-looking sensors. The sensors are ultrasound Doppler devices, and the network employs ultrasound or audible sound for communication. Hence, wireless connections are established both within the network and to an operations centre. The project is a co-operation between Nortek, Kongsberg Maritime, SINTEF and Statoil. Key elements of the project are measurement of ice velocity, thickness and other characteristics, together with efficient acoustic network-communication. The latter includes multi-hop functionality and support for alarm states. A joint sea-test between all partners was carried out in Horten in October 2013, focusing on integration of sensors and communication nodes. A Doppler-sensor at 70 m depth was connected to a communication node and communicated wirelessly via two relay nodes to a sink-node on a surface vessel. The tests verified basic functionality and identified improvement and optimisation points. Hence, important input was established for work proceeding in 2014.

Det skal utvikles et trådløst sensor og kommunikasjonsnettverk for å overvåke strøm, bølgehøyde, istykkelse og isdrift i nordområdene. Sensornettverket kombinerer akustisk Doppler primærmåling og akustisk trådløs undervannskommunikasjon i nettverk. Tekn ologien vil redusere miljø- og sikkerhetsrisiko ved olje- og gassaktivitet til havs i nordområdene ved å frambringer romlig fordelte sanntids målinger av de nevnte parametrene rundt offshore installasjoner og operasjoner. Teknologien vil være rask og enke l å sette ut, og derved være egnet både for permanente installasjoner, operasjoner i miljøkritiske områder og uforutsette hendelser. Sentrale FoU-utfordringer: - Bredbåndstransducere. Lavere akustiske frekvenser kreves for bruk i Barentshavet. Dette krev er nyutvikling av akustiske bredbåndstransducere - Energioptimale sensornoder. For å øke batterilevetiden på systemet må strømforbruket reduseres i det akustiske Doppler systemet. - Istykkelse. Algoritmer utvikles for estimering basert på akustiske avst andsmålinger, trykk ved sensoren, og atmosfæretrykket på overflaten. - Isens drifthastighet. Algortimer utvikles som estimerer hastighet ved å skille mellom ekko fra is av variable tykkelse og ekko fra vann. - Modeller for lydutbredelse. Eksisterende mo deller bygges ut for å estimere tidsvarierende kanalparametre for kommunikasjon. - Ytelsesestimater for den enkelte akustiske linken i et nettverk. Sentrale ytelsesmål er overførte antall bit/sekund, bitfeilrate og feilrate for datapakker, alt avhengig a v oseanografiske forhold (ovenfor) båndbredde, støy og utsendt energi. Ulike geometrier for sender og mottaker vil bli undersøkt - Arkitektur og protokoll-løsninger for undervanns nettverk. Det kreves nye robuste løsninger tilpasset varierende akustiske f orhold. - Samspill mellom prosess, målinger og kommunikasjon. Samspillet beskrives og optimaliseres: Strømningsfeltet i tid og rom, enkeltmålingene (ADCP) og effektiv romlig fordeling av målepunkter.