Sanntids Undervanns Trådløst Sensornettverk for å Overvåke Isdrift i Nordområdene

Oljeselskapene beveger operasjonene sine stadig nordover mot Arktis. I disse områdene utgjør drivis og isfjell en fare for for skip, rigger og operasjoner. Isen er ikke stabil, men flytter seg, gjerne 10-20 cm i sekundet. Dette gjør at isovervåkningen må gjøres i sann tid for å kunne sette i gang tiltak når is truer utstyr eller operasjoner. Innovasjonsprosjektet SensIs har som mål å utvikle et system der felt i Nordområdene kan overvåke is og havstrøm via sensorer på havbunnen. Isen og havstrømmen overv åkes med ultralyd Doppler-instrumenter og måleresultatene skal så overføres til en operasjonssentral ved hjelp av et trådløst kommunikasjonsnettverk. Prosjektet er et samarbeid mellom Nortek, SINTEF, Statoil og Kongsberg Maritime. Karakterisering av is e r en viktig del av prosjektet. Kunnskap om hvilken type is som er i farvannet vil være en viktig parameter for å avgjøre hvilke tiltak som skal settes igang. Isen er i konstant bevegelse og har varierende tykkelse. Dette gjør at man må ha kontroll på isbe vegelsene i et område rundt operasjonsområdet for tidsnok å kunne sette i verk tiltak hvis kritisk is truer operasjonen. Sanntidsoverføring av måleresultater skal gjøres gjennom et nettverk av undervannskommunikasjonsmodemer. Nettverket vil benytte nettve rksteknologi med repeater-noder. I oktober 2013 ble det gjennomført en sjøtest av SensIs-systemet utenfor Horten. Formålet med testen var å demonstrere og teste et fullskala system med fokus på grensesnitt mellom enhetene i systemet. Systemet som ble tes tet besto av et Doppler-instrument og opp til fire undervannsmodemer. Et undervannsmodem var koblet til Doppler-instrumentet, et annet var basestasjon på testfartøyet og to modemer kunne operere som repeater-noder. Doppler-instrumentet med undervannsmodem ble senket ned på havbunnen på ca 70 meters dybde. I testfartøyet så man at målinger fra Doppler-instrumentet «tikket» inn via undervannsmodemene. Resultatene fra en slik sjøtest er viktige innspill i arbeide med å utvikle SensIs-systemet.

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.