Conozca el futuro de la visualización y mapeo de los sonar

Por Richard Adams • 21 febrero 2018

La incertidumbre que se encuentra debajo de la superficie del mar proporciona a una serie de industrias desafíos increíbles a la hora de realizar sus actividades diarias. Desde la instalación e inspección de estructuras costa afuera, hasta la defensa de nuestros puertos y la construcción de activos nacionales de generación de energía, todas las industrias submarinas están plagadas de un conjunto dinámico de problemas que deben abordar. La tecnología estándar de la industria que se utiliza para la inspección subacuática es el sonar multihaz que se introdujo en el mercado hace unos 20 años. El multihaz en el momento de su introducción al mercado fue revolucionario porque podía generar imágenes más claras del entorno submarino que la tecnología de precursor, el haz único. El multihaz, sin embargo, tiene limitaciones, ya que sus resultados requieren un procesamiento posterior para representar imágenes 3D útiles del área que se está inspeccionando y no puede representar imágenes de objetos en movimiento. Muchas aplicaciones submarinas requieren tecnología que pueda facilitar la toma de decisiones tridimensionales en tiempo real de operaciones estáticas y dinámicas.

Coda Octopus Products Ltd. ha reconocido este requisito del mercado y ha estado a la vanguardia de las operaciones de reconocimiento marino durante casi 25 años. La compañía comenzó como el primer pionero de adquisición y procesamiento digital para estudios geofísicos, y esta innovación y énfasis en investigación y desarrollo (I + D) ha caracterizado a la compañía desde entonces. Coda Octopus ha seguido liderando el mercado de adquisición y procesamiento geofísico con sus gamas de productos GeoSurvey, DA y Survey Engine. Además, ha desarrollado una gama única de sistemas patentados de sonar volumétrico en 3D comercializados bajo la marca Echoscope y son líderes en visualización submarina en tiempo real. Esta primera tecnología mundial permite al usuario generar una imagen tridimensional en tiempo real del entorno subacuático independientemente de si prevalecen las condiciones de visibilidad baja o nula y se ha utilizado con éxito en una amplia variedad de complejos proyectos y operaciones submarinas en todo el mundo, incluyendo petróleo y gas aplicaciones, construcción de rompeolas, colocación de activos y aterrizajes, seguridad portuaria y portuaria, defensa, minería y aplicaciones de buceo Nuestras gamas de productos 3D y geofísicos en tiempo real se complementan con sistemas de navegación inercial asistidos por GNSS. La serie F180 tiene un historial probado en la industria de reconocimiento marino en cuanto a precisión y confiabilidad, y es un activo preferido que se encuentra en buques de inspección en todo el mundo.

Nuestra tercera generación actual de productos de sonar 3D en tiempo real incluye Echoscope, Echoscope y Echoscope C500 estándar. Todas estas variantes tienen una clasificación de profundidad estándar de 600 metros y se pueden suministrar con clasificaciones de 3.000 metros; también tenemos la capacidad de llevar estos a 6.000 metros bajo pedido. Continuamos innovando y desarrollando nuevos productos de aplicación dentro del campo de sonar 3D en tiempo real. Liderados por muchos años de experiencia en el mercado submarino junto con comentarios de nuestros clientes y dirigidos por nuestro departamento de I + D, nunca nos quedamos quietos. Todos nuestros sonares 3D en tiempo real utilizan una tecnología patentada y siguen siendo el único sonar de imágenes tridimensionales en tiempo real, transmitiendo un gran impulso volumétrico de energía de sonido que genera típicamente más de 16,000 haces para cada transmisión acústica o 'ping'.

Hemos avanzado significativamente en la innovación de nuestra cuarta generación (4G) de estos productos y la compañía está lanzando el nuevo sonar Echoscope4G Surface en enero de 2018.

La Echoscope4G Surface reinventada, rediseñada y reempaquetada tiene un nuevo formato y es un 50 por ciento más ligera, un 40 por ciento más pequeña y consume un 30 por ciento menos de energía que nuestra tecnología de tercera generación (3G). Tras los comentarios de nuestros clientes y una clara comprensión de las aplicaciones clave y los entornos en los que utilizan nuestra tecnología única, Surface ingresa a un nuevo espacio de mercado distinto para el funcionamiento de sistemas de aguas poco profundas. Nuestro producto de entrada Echoscope estándar tiene una calificación de 600m, lo que lo hace en casa con ROV, AUV y embarcaciones por igual. Al desarrollar Echoscope4G Surface, nos enfocamos específicamente en las necesidades operativas de aguas poco profundas y pudimos reducir drásticamente las características de tamaño de llave, peso y potencia (SWaP) del sistema. Este nuevo producto Surface está diseñado para operaciones subacuáticas que no excedan los 20m de profundidad del agua. La nueva Surface también es más una aplicación plug-and-play ya que requiere menos afinación que nuestra Echoscope existente.

Los beneficios de la superficie para aplicaciones de aguas poco profundas y plataformas pequeñas son enormes, todo sin comprometer la fidelidad de la imagen y el rendimiento o la capacidad. La superficie Echoscope4G genera imágenes en tiempo real en tiempo real y mapeo como la Ecoscope más grande.

Tecnología

La tecnología Echoscope se ha desarrollado de tal manera que ofrece una aplicación, versatilidad y rendimiento sin precedentes. Esto incluye imágenes simultáneas y mapeo y generación de mosaicos de topografía topográfica y batimetría de áreas submarinas sin ningún procesamiento posterior y visualización de objetos estáticos y en movimiento. Con la reciente introducción de nuestro modelo y capacidad XD, ahora proporcionamos un mapeo volumétrico de franja amplia por encima de la imagen en 3D de la cámara en tiempo real y la inspección 3D en tiempo real de alta resolución por la cual somos ampliamente aclamados.

Esta capacidad única brinda a los usuarios muchos beneficios, como 'ojos' bajo el agua donde la visibilidad del agua es pobre, la capacidad de visualizar en objetos en movimiento 3D para un control preciso de las operaciones dinámicas, la capacidad de visualizar instantáneamente estructuras complejas y la capacidad de generar encuestas datos batimétricos sin procesamiento posterior.

La gama de sonares Echoscope utiliza técnicas propias para transmitir y recibir un gran pulso volumétrico de energía de sonido hasta 12 veces por segundo. Este impulso volumétrico que normalmente es de 50⁰ x 50⁰ a 375kHz es luego detectado por la matriz de recepción, que segmenta cada retorno en más de 16,000 sondeos por cada ping. Esta densidad de datos excepcionalmente alta en la columna de agua permite que el software USE presente instantáneamente una imagen en 3D en la parte superior de la PC o computadora portátil.

Además de la visualización 3D en tiempo real de objetos estáticos, el impulso volumétrico genera un gran campo de visión (FoV) que permite que cualquier objeto en movimiento dentro del FoV sea constantemente visible. Esto seguirá siendo cierto incluso en aguas donde la visibilidad es baja, lo que impide el uso de cámaras submarinas. Además, el ángulo del haz volumétrico permite generar rápidamente imágenes mejoradas de objetos y estructuras complejos, con un sombreado acústico significativamente menor en comparación con una configuración multihaz estándar y sin ningún postprocesamiento. La siguiente imagen es de un muelle de carga de embarcaciones en el puerto de Tianjin en China, y fue capturado con un Echoscope XD, que se utiliza junto con nuestro sistema de GPS y movimiento F185 de 1 casilla. Las siguientes imágenes se generaron en un solo paso del buque de inspección, sin ningún procesamiento posterior de los datos requeridos y se puede ver claramente el detalle significativo alrededor de las pilas.

La gama patentada Echoscope de sonares en tiempo real son más que herramientas de visualización, ya que permiten la captura de datos de calidad hidrográfica en tiempo real desde el mismo sensor. Esto permite que un operador use el sonar para una multitud de propósitos, como la visualización de un activo valioso, ya que se coloca con precisión en el lecho marino, y luego al mismo tiempo el uso de estos datos para proporcionar el levantamiento tal como se construyó o según lo establecido.

La gama de sonares 3D en tiempo real ahora se diferencian por la clasificación de profundidad, las frecuencias y la resolución disponible. El sistema de mayor rendimiento, el Echoscope XD, se suministra con un proyector gran angular de 90⁰ x 44⁰ 240kHz y un proyector multifrecuencia de 55⁰ x 55⁰ a 20⁰ x 20⁰ que ofrece ocho configuraciones de frecuencia diferentes desde 340 hasta 700kHz. Este sistema brinda al operador el rango más amplio de flexibilidad con una amplia gama de frecuencias, ángulos de apertura y resolución disponible para mapeo de gran angular, visualización y topografía. El Ecoscopio Estándar se puede suministrar en una configuración de frecuencia dual o multifrecuencia, y el C500 compacto en una configuración de frecuencia doble de resolución más baja.

La nueva Echoscope4G Surface está disponible en modelos de frecuencia única, dual y triple que ofrecen combinaciones únicas de frecuencia a 240, 375 y 630 kHz y ángulos de apertura de 90⁰ x 44⁰, 50⁰ x 50⁰ a 24⁰ x 24⁰. Esta combinación de frecuencias y ángulos de apertura le otorga al nuevo Echoscope4G Surface un conjunto único de capacidades que se pueden implementar en una variedad de operaciones y tareas. La nueva Echoscope4G Surface presenta nuestra última tecnología de procesamiento de señal, que cambia la forma en que el software procesa los datos, haciendo que el sistema sea más intuitivo y más simple que nunca para funcionar, lo que lo convierte en un sistema "plug and play".

La gama de sonares 3D en tiempo real se complementa con las diferentes aplicaciones de software. El software USE estándar funcionará con todos nuestros sistemas de sonar. USE ofrece funciones adicionales para mejorar las operaciones, incluida la capacidad de insertar modelos georeferenciados para mejorar y aumentar visualmente los datos del sonar acústico, la capacidad de operar con y sin datos de posición y movimiento GNSS y la capacidad de exportar datos de nubes de puntos en bruto o procesamiento en software hidrográfico de terceros.

Hemos desarrollado aún más nuestro software de visualización patentado para agregar la capacidad de rastrear objetivos para el mercado de construcción de rompeolas y nuestro software de construcción específico CMS. Este software único permite la visualización de grandes bloques de hormigón a medida que se colocan en el agua, y también rastrea y superpone automáticamente un modelo 3D del bloque para ayudar al operador a colocar el bloque con precisión. Nuestro software también registra la posición x, y, z establecida y la orientación de cada bloque, construyendo un modelo tridimensional del rompeolas construido. La versatilidad de la combinación sonar / hardware ha sido demostrada por nuestros clientes utilizando el mismo Ecoscopio utilizado para la visualización de la instalación, que se utiliza para llevar a cabo la encuesta completa, un método que ahora ha sido aceptado y validado por el consultores de diseño de bloques.

Proyectos y aplicaciones

Con la capacidad de visualizar y mapear datos e imágenes moviendo objetos en 3D bajo el agua en condiciones de visibilidad baja o nula, nuestra gama de sonares tiene una enorme e importante cantidad de diferentes mercados y aplicaciones en todo el mundo. Uno de nuestros mercados clave ha sido la construcción submarina, ya sea a través de imágenes y levantamiento de sitios de dragado y construcción, proyectos de petróleo y gas basados ​​en ROV para la instalación de infraestructura clave hasta la instalación de estructuras que incluyen la construcción de rompeolas. La capacidad de "ver" lo que sucede bajo el agua puede mejorar significativamente la eficiencia de la operación permitiendo a los operadores aumentar la velocidad y la seguridad del proceso.

La nueva Echoscope4G Surface ha sido diseñada teniendo en cuenta este tipo de proyecto de construcción en aguas poco profundas, ofreciendo una ruta rentable para la entrega de este tipo de proyectos. El nuevo sistema Surface se puede utilizar con nuestros paquetes de software patentados, USE y CMS, brindando opciones de despliegue en grúas, barcazas o embarcaciones topográficas para crear imágenes y mapeos de rompeolas, puentes de bajura, muelles y estructuras complejas que proporcionan evaluación en tiempo real. precisión de la colocación de los activos, cualquier daño a la estructura y los efectos de cualquier condición ambiental como la socavación.

Varios de nuestros clientes informaron ganancias de productividad significativas al usar tecnología 3D en tiempo real incluida en proyectos de energía eólica marina. Estos incluyen proyectos recientes de instalación de cables, como la instalación entre bancos Race Bank con DeepOcean. En este proyecto, la salida en 3D en tiempo real fue inestimable al poder visualizar el cable de alimentación tal como estaba colocado para asegurar que no se excedieran las propiedades vitales del cable y además registrar la posición del cable en el lecho marino como el cable fue instalado Esto eliminó cualquier requisito para un posterior levantamiento multihaz del cable y el equipo de excavación de zanjas utilizó la posición grabada tal como se tendió para guiar las operaciones de zanjeo de cables. La capacidad de visualizar lo que sucedía bajo el agua, independientemente de la escasa visibilidad del agua, redujo la dependencia de los ROV para respaldar el proyecto y el número de tareas realizadas por el sistema 3D en tiempo real aumentó rápidamente a medida que avanzaba el proyecto.

Nuestros clientes de rompeolas, como SGTM-STFA y Van Oord, también han reportado un éxito significativo en los proyectos utilizando Echoscope. Esto ha incluido la operación de Van Oord en el proyecto de Kuwait National Petroleum Company para construir un puerto y un rompeolas. El rompeolas fue blindado con 24,000 bloques de concreto Core-LocTM y el sonar 3D Echoscope en tiempo real se montó en la excavadora de instalación para proporcionar imágenes de cada bloque. Van Oord informó posteriormente sobre las tasas de productividad de hasta 200 bloques por día.

En el proyecto del Puerto de Safi, el operador SGTM-STFA instaló tres sistemas Echoscope separados en grúas sobre orugas y al eliminar el requisito de utilizar buzos para monitorear los bloques debajo del agua, pudieron trabajar turnos de 24 horas, triplicando así la tasa de productividad en el sitio.

Futuros desarrollos

El lanzamiento de la nueva Echoscope4G Surface es un hito importante para Coda Octopus y continuamos innovando nuestros productos con el objetivo de estandarizar las soluciones 3D en tiempo real en el mercado submarino, para diversas aplicaciones y diferentes puntos de precio. El pulso volumétrico único, el amplio campo de visión y el volumen de datos generados por esta tecnología única lo hacen adecuado para el funcionamiento autónomo, incluida la evaluación autónoma y la identificación y clasificación de objetos desconocidos requeridos por vehículos subacuáticos y de superficie autónomos.

El mundo de la ingeniería submarina siempre será desafiante, pero con el enfoque, el equipo y la capacidad adecuados para visualizar las operaciones en tiempo real y en 3D, los desafíos se pueden gestionar y reducir a niveles aceptables. Como líder en generación de imágenes y mapeo acústico 3D en tiempo real, la nueva Echoscope4G Surface es un ejemplo de cómo Coda Octopus continuará innovando y desarrollando hardware y software para continuar a la vanguardia de la ingeniería submarina y las operaciones de levantamiento.

El autor

Richard Adams se unió a Coda Octopus Products Ltd. en 2014 y ahora es el Director de Ventas y se ocupa de los mercados europeos, africanos y asiáticos.

(Según lo publicado en la edición de enero / febrero de 2018 de Marine Technology Reporter )