В связи с увеличением частоты глобального освоения морских ресурсов и морской деятельности, безопасность на море и мониторинг окружающей среды сталкиваются с беспрецедентными проблемами. Чтобы реагировать на внезапные риски и повышать эффективность раннего предупреждения, все больше и больше стран развертывают интеллектуальные буйовые системы предупреждения и используют технологии беспроводной связи для передачи-в режиме реального времени и скоординированного реагирования на морские данные. Традиционные буи ограничены хранилищами данных, в то время как новое поколение интеллектуальных предупреждающих буев использует интегрированную коммуникационную технологию, чтобы стать ключевыми узлами в морской сети Интернета вещей.
Умные буи: больше, чем просто «плавающие предупреждения»
Традиционные предупреждающие буи в основном используют цвет, свет или звуки, чтобы предупредить суда о необходимости избегать опасных зон, таких как рифы, зоны смены русла или строительные площадки. Однако при неблагоприятных морских условиях, ночью или на больших расстояниях эффективность этих методов пассивного предупреждения ограничена.
Интеллектуальные предупреждающие буи объединяют несколько датчиков (например, скорости ветра, высоты волны, температуры воды, океанских течений и устройств позиционирования) с модулями связи, что обеспечивает автономное зондирование, обработку данных, беспроводную связь и самодиагностику неисправностей-. Например, интеллектуальные буи, развернутые вокруг нефтяных и газовых платформ в Северном море, могут не только обнаруживать аномальные изменения волнения в реальном времени, но и передавать данные обратно в наземные командные центры через спутники или сети 4G/5G или напрямую отправлять их на близлежащие суда.
Беспроводная передача: ключ к преодолению эффекта «информационного бункера»
В открытом море одной из самых больших технических проблем, с которыми сталкиваются буи, является проблема «информационного острова»: данные, собранные устройствами, сложно своевременно передавать и обмениваться ими. Технология беспроводной связи является ключом к устранению этого узкого места.
В настоящее время на международном уровне буи в основном используют следующие методы беспроводной передачи:
• Спутниковая связь (например, Iridium, Inmarsat): подходит для морских зон, имеет широкий охват и высокую адаптируемость;
• Сотовая связь (например, 4G/5G): подходит для прибрежных территорий, обеспечивает высокую скорость, низкую задержку и поддерживает передачу видео высокой-высокой четкости и больших-данных-объемов;
• LoRa и беспроводные ретрансляционные сети: создайте локальную беспроводную сеть малой-мощности между несколькими буями для создания «сети» буев, расширяя общие возможности мониторинга;
• Трансляция AIS (система автоматической идентификации): обеспечивает интеграцию с судовыми навигационными системами для улучшения функций предупреждения.
Например, в рамках проекта MarTERA, поддерживаемого программой ЕС Horizon 2020, вдоль береговой линии Северных стран была развернута серия интеллектуальных буев, соединенных между собой по беспроводной связи, для автоматического управления портами, предупреждения о загрязнении и защиты окружающей среды, а также обмен-данными в режиме реального времени с несколькими странами через облачную платформу.
Сценарии применения становятся все более разнообразными
Международный опыт показывает, что мониторинг в реальном времени-с поддержкой беспроводной передачи данных через интеллектуальные предупреждающие буи широко применяется во многих важных областях:
• Безопасность арктических морских путей: Канада и Россия развернули сеть буев на арктических морских путях для мониторинга ледовой обстановки и оповещения о чрезвычайных ситуациях;
• Предупреждение о морских катастрофах. Буйковые системы в Японии и США могут обеспечивать минутное-предупреждение о цунами, вызванном землетрясениями;
• Мониторинг окружающей среды: Буи в Средиземноморском и Карибском регионах могут отслеживать качество воды, концентрацию водорослей и возникновение красных приливов в режиме реального времени;
• Безопасность морского строительства. В регионах-с большим количеством портов, таких как Сингапур, используются умные буи, чтобы обеспечить безопасность операций крупных судов и снизить количество аварий.
В настоящее время Глобальная система наблюдения за океаном (ГООС) при Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) содействует обмену данными океанических буев между странами для повышения точности глобальных моделей климата океана. Между тем, благодаря быстрому развитию технологий низкоорбитальной спутниковой связи и зрелому применению периферийных вычислений на буях, будущие буи больше не будут просто ретрансляторами данных, а будут обладать интеллектуальными возможностями анализа и принятия экстренных решений-как «морские микро-дозорные».
Такие страны, как Китай, США, Норвегия и Япония, активно продвигают стандартизацию интеллектуальных буев и совместимость систем, стремясь создать открытую, взаимосвязанную, безопасную и эффективную глобальную сеть морского мониторинга.
С развитием технологии Интернета вещей возможности беспроводной передачи данных интеллектуальных предупредительных буев будут продолжать совершенствоваться, закладывая прочную основу для создания комплексной-системы морского мониторинга в режиме реального времени.
