Lernen Sie die Zukunft der Visualisierung und Kartierung von Sonaren kennen

Von Richard Adams • 21 Februar 2018

Die Ungewissheit, die unter der Meeresoberfläche liegt, stellt eine Reihe von Industrien vor unglaubliche Herausforderungen bei der täglichen Arbeit. Von der Installation und Inspektion von Offshore-Anlagen über die Verteidigung unserer Häfen bis hin zum Bau nationaler Stromerzeugungsanlagen sind alle Unterwasserindustrien mit einer Reihe von Problemen konfrontiert, die sie angehen müssen. Die Industriestandard-Technologie, die für die Unterwasserinspektion eingesetzt wird, ist das vor rund 20 Jahren auf dem Markt eingeführte Multibeam-Sonar. Der Multibeam zum Zeitpunkt seiner Einführung in den Markt war revolutionär, weil er klarere Bilder der Unterwasserumgebung erzeugen konnte als die Vorläufertechnologie, der einzelne Strahl. Der Multibeam hat jedoch Einschränkungen, da seine Ausgaben eine Nachbearbeitung erfordern, um brauchbare 3D-Bilder des zu inspizierenden Bereichs zu rendern und bewegte Objekte nicht abzubilden. Viele Unterwasseranwendungen erfordern eine Technologie, die Echtzeit-3D-Entscheidungsfindung sowohl bei statischen als auch bei dynamischen Vorgängen ermöglicht.

Coda Octopus Products Ltd. hat diese Marktanforderung erkannt und steht seit fast 25 Jahren an vorderster Front der maritimen Vermessungsarbeiten. Das Unternehmen begann als der erste Pionier der digitalen Erfassung und Verarbeitung für geophysikalische Vermessung, und diese Innovation und Schwerpunkt auf Forschung und Entwicklung (F & E) hat das Unternehmen seitdem geprägt. Coda Octopus ist mit seinen Produktserien GeoSurvey, DA und Survey Engine weiterhin führend auf dem Markt für geophysikalische Erfassung und Verarbeitung. Darüber hinaus hat das Unternehmen eine einzigartige Palette von patentierten 3D-Echolot-Echolotsystemen unter dem Markennamen Echoscope entwickelt und ist führend in der Echtzeit-3D-Visualisierung unter Wasser. Diese weltweit erste Technologie ermöglicht es dem Benutzer, ein Echtzeit-3D-Bild der Unterwasserumgebung zu erstellen, unabhängig davon, ob die Bedingungen niedrig oder null sind und erfolgreich bei einer Vielzahl von komplexen Unterwasserprojekten und -operationen auf der ganzen Welt, einschließlich in Öl und Gas, eingesetzt wurde Anwendungen, Wellenbrecherbau, Anlagenplatzierungen und -anlandungen, Hafen- und Hafensicherheit, Verteidigung, Bergbau und Tauchanwendungen Unsere 3D- und geophysikalischen Echtzeitprodukte werden durch GNSS-unterstützte Trägheitsnavigationssysteme ergänzt. Die F180-Serie hat sich in der maritimen Vermessungsbranche für Genauigkeit und Zuverlässigkeit bewährt und ist ein bevorzugtes Gerät, das auf Vermessungsschiffen auf der ganzen Welt eingesetzt wird.

Unsere bestehende dritte Generation von Echtzeit-3D-Sonarprodukten umfasst das Standard-Echoskop, das Echoskop und Echoscope C500. Alle diese Varianten haben eine Standardtiefe von 600 Metern und können mit 3.000 Metern geliefert werden. Wir sind auch in der Lage, diese auf Anfrage auf 6.000 Meter herunterzunehmen. Wir entwickeln und entwickeln weiterhin neue Anwendungsprodukte in der Echtzeit-3D-Sonar-Arena. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung auf dem Unterwassermarkt, gepaart mit Rückmeldungen unserer Kunden und unter der Leitung unserer Forschungs- und Entwicklungsabteilung, stehen wir nie still. Alle unsere Echtzeit-3D-Sonare verwenden eine proprietäre Technologie und bleiben das einzige echte Echtzeit-3D-Sonar, das einen großen volumetrischen Impuls mit Schallenergie überträgt, der typischerweise über 16.000 Strahlen für jede akustische Übertragung oder "Ping" erzeugt.

Wir haben bedeutende Fortschritte bei der Innovation unserer vierten Generation (4G) dieser Produkte gemacht und das Unternehmen bringt im Januar 2018 das neue Echoscope4G Surface Sonar auf den Markt.

Die neu gestaltete, überarbeitete und neu verpackte Echoscope4G Surface kommt in einem neuen Formfaktor und ist 50 Prozent leichter, 40 Prozent kleiner und verbraucht 30 Prozent weniger Strom als unsere dritte Generation (3G) Technologie. Nach Rückmeldungen unserer Kunden und einem klaren Verständnis der wichtigsten Anwendungen und Umgebungen, in denen sie unsere einzigartige Technologie nutzen, tritt die Surface in einen neuen Markt für den Betrieb von Flachwassersystemen ein. Unser Standard-Echoscope-Einstiegsprodukt ist 600m groß und eignet sich für ROV, AUVs und Schiffe gleichermaßen. Bei der Entwicklung der Echoscope4G Surface haben wir uns speziell auf die Bedürfnisse im Flachwasserbereich konzentriert und konnten die Schlüsselgröße, das Gewicht und die Leistung (SWaP) des Systems drastisch reduzieren. Dieses neue Surface-Produkt ist für Unterwasserarbeiten mit einer Wassertiefe von nicht mehr als 20 m ausgelegt. Das neue Surface ist auch mehr eine Plug-and-Play-Anwendung, da es weniger Abstimmung benötigt als unser bestehendes Echoskop.

Die Vorteile der Surface für Anwendungen im Flachwasserbereich und für kleine Plattformen sind enorm, und das alles ohne Kompromisse bei der Bildtreue und Leistung oder Fähigkeit. Die Echoscope4G-Oberfläche erzeugt echte Echtzeit-3D-Bilder und Kartierungen als das größere Echoskop.

Technologie

Die Echoscope-Technologie wurde jetzt so entwickelt, dass sie eine beispiellose Anwendung, Vielseitigkeit und Leistung bietet. Dies beinhaltet die simultane Abbildung und Kartierung sowie die Erstellung von Vermessungs-Mosaiken und Bathymetrie von Unterwasserbereichen ohne Nachbearbeitung und Visualisierung von statischen und bewegten Objekten. Mit der kürzlichen Einführung unseres XD-Modells und seiner Fähigkeit bieten wir nun volumetrische Kartierungen über weite Strecken hinaus, die über Echtzeit-3D-Kamerabilder und hochauflösende Echtzeit-3D-Inspektionen hinausgehen.

Diese einzigartige Fähigkeit bietet Anwendern viele Vorteile, darunter "Augen" unter Wasser, wo die Wassersichtbarkeit gering ist, die Fähigkeit, sich in 3D bewegende Objekte zu visualisieren, eine präzise Steuerung dynamischer Operationen ist möglich, die Fähigkeit, komplexe Strukturen sofort sichtbar zu machen und Vermessungsgrade zu generieren bathymetrische Daten ohne Nachbearbeitung.

Die Echoscope-Sonarsonde verwendet proprietäre Techniken, um bis zu 12-mal pro Sekunde einen großen volumetrischen Puls mit Schallenergie zu senden und zu empfangen. Dieser volumetrische Impuls, der typischerweise 50 · 50 & sup5; bei 375 kHz ist, wird anschließend durch das Empfangsarray detektiert, das jede Rückkehr in über 16.000 Sondierungen für jeden Ping segmentiert. Diese außergewöhnlich hohe Datendichte in der Wassersäule ermöglicht es der USE-Software, sofort ein 3D-Bild auf dem oberen PC oder Laptop zu rendern.

Zusätzlich zur Echtzeit-3D-Visualisierung von statischen Objekten erzeugt der volumetrische Puls ein großes Sichtfeld (FoV), das jedes sich bewegende Objekt innerhalb des FoV ständig sichtbar macht. Dies gilt auch in Gewässern mit geringer Sicht, die den Einsatz von Unterwasserkameras verhindern. Darüber hinaus ermöglicht der Winkel des volumetrischen Strahls, dass eine verbesserte Abbildung von komplexen Objekten und Strukturen schnell erzeugt werden kann, mit einer signifikant geringeren akustischen Abschattung im Vergleich zu einer Standard-Multibeam-Anordnung und ohne jegliche Nachbearbeitung. Das Bild unten zeigt eine Schiffsladestation im Hafen von Tianjin in China und wurde mit einem Echoscope XD aufgenommen, der in Verbindung mit unserem 1-Box F185 GPS und Motion System verwendet wurde. Die folgenden Bilder wurden in einem einzigen Durchgang des Vermessungsschiffes erstellt, ohne dass die erforderlichen Daten nachbearbeitet werden mussten und deutliche Details um die Pfähle herum deutlich sichtbar sind.

Die Echoscope Echtzeit Echolot-Echolot-Echolot-Echolot-Echolot-Echolot-Echolote sind mehr als Visualisierungswerkzeuge, da sie die Erfassung hydrographischer Qualitätsdaten in Echtzeit vom gleichen Sensor aus ermöglichen. Dies ermöglicht es einem Bediener, das Sonar für eine Vielzahl von Zwecken zu verwenden, wie z. B. die Visualisierung eines wertvollen Objekts, wenn es genau auf dem Meeresboden platziert wird, und das gleichzeitige Verwenden dieser Daten zur Bereitstellung der As-Built- oder As-Lay-Vermessung.

Die Palette der Echtzeit-3D-Sonare wird nun durch die Tiefenbewertung, die verfügbaren Frequenzen und die Auflösung unterschieden. Das Echoscope XD, das leistungsstärkste System, wird sowohl mit einem Weitwinkelprojektor mit 90˚ x 44˚ und 240kHz als auch mit einem Mehrfrequenzprojektor mit 55˚ x 55˚ bis 20˚ x 20˚ und acht verschiedenen Frequenzeinstellungen von 340 bis 700kHz geliefert. Dieses System bietet dem Bediener die größte Flexibilität mit einem breiten Spektrum an Frequenz, Öffnungswinkeln und Auflösung, die für die Weitwinkel-Kartierung, Visualisierung und Vermessung verfügbar sind. Das Standard-Echoskop kann in einer Dualfrequenz- oder Mehrfrequenzkonfiguration und der kompakten C500 in einer Dual-Frequency-Konfiguration mit niedrigerer Auflösung geliefert werden.

Die neue Echoscope4G Surface ist in Ein-, Zwei- und Dreifachfrequenzmodellen erhältlich und bietet einzigartige Frequenzkombinationen mit 240, 375 und 630 kHz sowie Öffnungswinkel von 90˚ x 44˚, 50˚ x 50˚ bis 24˚ x 24˚. Diese Kombination aus Frequenzen und Öffnungswinkeln verleiht der neuen Echoscope4G Surface einzigartige Funktionen, die in einer Vielzahl von Operationen und Aufgaben eingesetzt werden können. Das neue Echoscope4G Surface verfügt über unsere neueste Signalverarbeitungstechnologie, die die Datenverarbeitung durch die Software verändert und das System intuitiver und einfacher als je zuvor macht. Dadurch wird es zu einem "Plug-and-Play" -System.

Die Palette der Echtzeit-3D-Sonare wird durch die verschiedenen Softwareanwendungen ergänzt. Die Standard-USE-Software funktioniert mit allen unseren Sonar-Systemen. USE bietet zusätzliche Funktionen zur Verbesserung des Betriebs, einschließlich der Möglichkeit, georeferenzierte Modelle zur Verbesserung und visuellen Erweiterung der akustischen Sonardaten hinzuzufügen, mit und ohne GNSS-Positions- und Bewegungsdaten zu arbeiten und Roh- oder Binned-Point-Cloud-Daten zu exportieren Verarbeitung in hydrographischer Software von Drittanbietern.

Wir haben unsere proprietäre Visualisierungssoftware weiterentwickelt, um die Verfolgung von Zielen für den Bau von Wellenbrechern und unser bauspezifisches Software-CMS zu ermöglichen. Diese einzigartige Software ermöglicht sowohl die Visualisierung von großen Betonblöcken, wie sie im Wasser platziert sind, als auch die automatische Verfolgung und Überlagerung eines 3D-Modells des Blocks, um den Bediener bei der genauen Platzierung des Blocks zu unterstützen. Unsere Software zeichnet außerdem die x-, y-, z-Position und die Ausrichtung jedes Blocks auf und erstellt so ein 3D-Modell des errichteten Wellenbrechers. Die Vielseitigkeit der Sonar- / Hardware-Kombination wurde durch unsere Kunden demonstriert, die das gleiche Echoskop wie für die Visualisierung der Installation verwenden, um die komplette Vermessungsstudie durchzuführen, eine Methode, die jetzt von der. Akzeptiert und validiert wurde Blockdesign-Berater.

Projekte und Anwendungen

Mit der Fähigkeit, Daten zu visualisieren und kartografisch darzustellen und bewegte Objekte in 3D unter Wasser bei schlechten oder schlechten Sichtbedingungen abzubilden, verfügt unser Sonarprogramm über eine große und wichtige Anzahl unterschiedlicher Märkte und Anwendungen auf der ganzen Welt. Einer unserer Schlüsselmärkte war der Unterwasserbau, entweder durch Bildgebung und Vermessung von Bagger- und Baustellen, ROV-basierte Öl- und Gasprojekte für die Schlüsselinfrastrukturinstallation bis hin zur Installation von Strukturen einschließlich Wellenbrecherbau. Die Fähigkeit zu "sehen", was unter Wasser geschieht, kann die Effizienz des Betriebs erheblich verbessern, so dass die Bediener die Geschwindigkeit und Sicherheit des Prozesses erhöhen können.

Die neue Echoscope4G Surface wurde für diese Art von Flachwasser-Bauvorhaben entwickelt und bietet eine kosteneffektive Lösung für diese Art von Projekten. Das neue Surface-System kann sowohl mit unseren proprietären Softwarepaketen als auch mit USE- und CMS-Software verwendet werden und bietet die Möglichkeit, Krane, Frachtkähne oder Vermessungsschiffe für die Abbildung und Abbildung von Wellenbrechern, Küstenbrücken, Pfeilern und komplexen Strukturen zu verwenden Genauigkeit der Anlagenplatzierung, jegliche Beschädigung der Struktur und der Auswirkungen von Umwelteinflüssen wie Kolk.

Eine Reihe unserer Kunden hat erhebliche Produktivitätssteigerungen bei der Verwendung von Echtzeit-3D-Technologie in Offshore-Windenergieprojekten gemeldet. Dazu gehören jüngste Kabelinstallationsprojekte wie die Interrail-Installation von Race Bank mit DeepOcean. Bei diesem Projekt war die Echtzeit-3D-Ausgabe von unschätzbarem Wert, da sowohl das Netzkabel während der Verlegung abgebildet werden konnte, um sicherzustellen, dass keine der wichtigen Kabeleigenschaften überschritten wurde, als auch die Position des Kabels auf dem Meeresboden aufgezeichnet wurde wie das Kabel installiert wurde. Dies beseitigte jegliche Anforderung für eine nachfolgende Mehrstrahl-Vermessung des Kabels, und die aufgenommene Lage wurde dann von dem Grabungsteam verwendet, um die Kabelgrabungsvorgänge zu führen. Die Fähigkeit, unter Wasser zu visualisieren, was vor sich ging, unabhängig von schlechter Wassersichtbarkeit, reduzierte die Abhängigkeit von ROVs, um das Projekt zu unterstützen, und die Anzahl der durch das Echtzeit-3D-System ausgeführten Aufgaben nahm im Verlauf des Projekts rapide zu.

Auch unsere Kunden im Bereich der Wellenbrecher wie SGTM-STFA und Van Oord haben mit dem Echoscope signifikante Projekterfolge erzielt. Dies beinhaltete den Betrieb von Van Oord beim Projekt der Kuwait National Petroleum Company zum Bau eines Hafens und Wellenbrechers. Der Wellenbrecher wurde mit 24.000 Core-LocTM-Betonblöcken gepanzert und das Echoscope-Echtzeit-3D-Sonar wurde auf dem Installationsbagger montiert, um die Abbildung jedes Blocks zu ermöglichen. Produktivitätsraten von bis zu 200 Blöcken pro Tag wurden anschließend von Van Oord berichtet.

Im Hafen von Safi hat der Betreiber SGTM-STFA drei separate Echoscope-Systeme an Drahtraupenkranen installiert und die Notwendigkeit, Taucher zur Überwachung der Blöcke unter Wasser zu verwenden, um 24-Stunden-Schichten zu arbeiten und damit die Produktivität zu verdreifachen auf der Website.

Zukünftige Entwicklungen

Die Einführung der neuen Echoscope4G Surface ist ein wichtiger Meilenstein für Coda Octopus und wir setzen unsere Innovationen fort, um 3D-Lösungen in Echtzeit auf dem Unterwassermarkt zu standardisieren - für verschiedene Anwendungen und zu unterschiedlichen Preisen. Der einzigartige volumetrische Puls, das große FoV und das Volumen der Daten, die durch diese einzigartige Technologie erzeugt werden, machen es gut geeignet für autonomen Betrieb einschließlich autonomer Bewertung und Identifizierung und Klassifizierung von unbekannten Objekten, die von autonomen Unterwasser- und Oberflächenfahrzeugen benötigt werden.

Die Welt der Unterwassertechnik wird immer eine Herausforderung sein, aber mit dem richtigen Ansatz, der Ausrüstung und der Fähigkeit, die Vorgänge in Echtzeit und 3D zu visualisieren, können die Herausforderungen gemanagt und auf ein akzeptables Niveau reduziert werden. Als führendes Unternehmen in der akustischen 3D-Bildgebung und -Kartierung in Echtzeit ist das neue Echoscope4G Surface ein Beispiel dafür, wie Coda Octopus weiterhin sowohl Hardware als auch Software innovieren und weiterentwickeln wird, um auch weiterhin im Bereich der Ingenieur- und Vermessungsarbeiten unter Wasser führend zu sein.

Der Autor

Richard Adams kam 2014 zu Coda Octopus Products Ltd. und ist jetzt Sales Director und betreut den europäischen, afrikanischen und asiatischen Markt.

(Wie in der Januar / Februar 2018 Ausgabe von Marine Technology Reporter veröffentlicht )