Sonar'ın Kollektifleri Önleme ve İzlemesi

Deniz memelileri deniz ekosistemlerine karşı hayati önem taşıyor, ancak insan faaliyetlerinden gelen tehditlerle karşı karşıya kalıyor, özellikle de gemi çarpışmalarından kaçınıyor.Bu makale, Kuzey Atlantik'teki bazı türlerle, mevcut zorluklar ve gelecekteki yenilikleri, vahşi yaşam ve navigasyon için daha güvenli denizlere ve deniz otoritelerine daha fazla hitap ediyor.

Sonar Teknolojisini Anlamak

Sonar – Sound Navigation ve Ranging için bir suç anonim – geri dönüş seslerinin zaman gecikmesini ve özelliklerini tespit etmek, yer bulmak ve yeraltı nesneleri tanımlamak için ses dalgaları kullanın. temel prensip, su yoluyla seyahat eden akustik pulsları (pings) içerir ve geri dönüş noktalarına geri döner.

Ses suda verimli bir şekilde seyahat eder, oğlumar sualtı algılama için optik veya radar yöntemlerinden daha etkili hale getirir. Teknoloji, 20. yüzyılın başlarında denizaltı algılaması için kullanılmış, ancak son on yıllarda deniz biyolojisi için uygulama ivme kazandı. Modern son yıllarda, bilgisayar algoritmaları ile gelişmiş sinyal işlemeyi jeolojik özellikleri veya enkazlardan ayırt etmek için bir araya getiriyor.

Deniz mammal koruma bağlamında, oğlumar iki birincil amaç hizmet eder: Gemilerin yakınında hayvanların varlığını tespit etmek ve zaman içinde hareketlerini takip etmek. Bu bilgi, kaptanın yavaşlamasına tavsiye eden karar destek sistemleriyle beslenebilir, alternatif kurs veya bölgeyi temizleye kadar durdurmalıdır.

Sonar Türleri Deniz İzlemesinde Kullanılan

Aktif Sonar

Aktif oğlum sistemleri kendi ses pullarını yayıyor ve geri dönüş yankıları dinliyor. mesafe ve taşıma dahil yakındaki nesneler hakkında ayrıntılı, gerçek zamanlı bilgi sağlıyor. Deniz mammal uygulamaları, aktif sonar genellikle gemilerin hull'u monte ediyor veya otonom sualtı araçlardan (AUVs) dağıtılıyor.

Aktif oğlum birkaç metreden birkaç kilometreye kadar nesneleri tespit edebilir, frekans, güç ve su koşullarına bağlı olarak. Daha düşük frekanslar balık okullara veya altlara karşı iyi kararlar verirken, birçok modern sistem bölünmüş-beam veya multibeam dizilerini üç boyutlu hedefler oluşturmak için kullanabilir, operatörler balina ve yunusları farklı yankı imzalarını tanımlamak için yardımcı olur.

Ancak, aktif bir oğlumun önemli bir dezavantajı vardır: ses pulları kendilerini deniz memelileri rahatsız edebilir. Controversy 2000'lerin başında, orta frekanslı aktif oğlumar içeren askeri egzersizlerin balina zincirleriyle bağlantılı olduğu zamanlar ortaya çıktı.

Pasif Sonar

Pasif oğlumar herhangi bir ses çıkarmaz; bunun yerine, deniz memelileri tarafından üretilen doğal sesler için dinliyor. Balinalar ve yunuslar son derece ses, tıklamalar, ıslıklar ve iletişim için şarkı, yankı pozisyonu ve navigasyon için. Pasif akustik izleme (PAM) dizileri bu seslendirmeleri on kilometre mesafede tespit edebilir, arka plan gürültü ve ses yayılım koşullarına bağlı olarak.

PAM is non-vazif değildir ve akustik rahatsızlık riski yoktur, deniz korumalı bölgeleri gibi hassas alanlarda izlemenin tercih edilen yöntemi yapar. Birçok modern gemi, geminin arkasını takip eden, sürekli olarak cetacean çağrılarını dinler.

Pasif oğlumar sınırlamaları var: hayvanların seslendirilmesini gerektirir, bu her zaman dava değildir (örneğin, geri kalanı veya hayvanları beslemesi sessiz olabilir). Ayrıca, birden fazla hidroelektrik ve triangulation olmadan hassas bir aralığı veya taşımayı sağlayabilir. Bununla birlikte, aktif sistemlerle birlikte, pasif bir oğular güçlü bir tamamlayıcı araç sunar.

Collision Problemi: Riskte Ölçeği ve Türleri

Gemi grevleri birçok büyük balina türü için ölüm önde gelen bir nedenidir. Uluslararası Whaling Komisyonu (IWC) dünya çapında yüzlerce balinanın öldürüldüğü veya yaralandığını tahmin ediyor, ancak gerçek sayı, en savunmasız olan Kuzey Atlantik sağ balinası (350'den fazla kişi kaldı), fin balinalar, humpback balinalar ve gri balinalar.

Collisions, deniz şeridinin beslenme gerekçeleri, göç yolları veya calving alanlarıyla kesiştiği alanlarda en sık meydana gelir. Yüksek riskli bölgeler, Sri Lanka, Akdeniz Denizi ve Kaliforniya kıyılarının sularını içerir. Küçük deniz memelileri de yunuslar ve porselenler gibi küçük boyutlu deniz memelileri sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık yok demektir.

Ekonomik etki de önemlidir -vesel grevler, yakıt düzenleyici cezaları ve itibari zararları söz konusu değildir. büyük bir balina içeren tek bir grev, on binlerce dolara mal olabilir ve onarımlar, potansiyel düzenleyici cezaları ve itibar zararları söz konusu değildir.

Örneğin, 2022 yılında, Savannah Limanı'na giren bir kargo gemisi, bir Kuzey Atlantik sağ balinası buzağıladı, anında öldürmeyi istedi. Olay, NOAA'nın geçici hız kısıtlamaları ve yeniden rotalama trafiğinin - tek bir çarpışmanın tüm deniz ekosisteminden nasıl kurtulabileceğinin bir parçası oldu.

Bunu ele almak için, Uluslararası Deniz Örgütü (IMO, gemi routing ve hız azaltma bölgeleri için kılavuzları kabul etti, ancak uyumluluk birçok bölgede gönüllü olmaya devam ediyor.

Collision Önleme Uygulamaları

Gemi destekli sistemler

En doğrudan uygulama, çocuk gemilerinde son derece güvenli sistemleri kuruyor. Bu sistemler, deniz memelilerinin bir tehlike bölgesinde tespit edildiğinde sürekli olarak suları sürekli olarak izliyor ve geminin yanında, uyarıları veriyor - yaklaşık 100 ila 500 metre. uyarı, köprü mürettebatının hızını veya değişimi kursunu azaltmak için zaman veriyor.

Örneğin, şirket Ocean Sonics, Kanada Sahil Guard tarafından kullanılan entegre bir pasif sonar sistemi geliştirdi. hull ve arka plan gürültüsünden ayırt edebilecek gerçek zamanlı sınıflandırıcılardan oluşur.Bir algılama gerçekleştiğinde, sistem kaptanın ekranında bir alarm gönderir ve post-voyage analizi için etkinlik kaydeder.

Benzer şekilde, Bali Uyarı sistemi, gemiboard oğlu ve AIS (Automatic Selection System) verilerinin iki oğluna ve uçak tespitlerini görmelerine olanak sağlayan uydu izleme sistemini birleştirir.

British Columbia ve Washington State'daki birkaç feribot operatörü bu tür sistemleri benimsemiştir, çarpışma riski altında önemli azalmalar rapor etmektedir. Teknoloji özellikle gece veya düşük olasılık koşulları sırasında görsel gözlemciler hayvanları fark edemiyor.

Özerk Su Araçları (AUVs) ve Gliders

Altmış sensörlere ulaşmanın ötesinde, çocuk varlığının sınırlı olduğu uzak veya çevresel hassas alanları takip eden birUV ve okyanus aksanları ile donatılmış ve veri tespitlerini uydu bağlantıları aracılığıyla ile iletebilirsiniz.İnsan varlığı sınırlı olduğu uzak veya çevresel hassas alanları izlemek için özellikle yararlıdır.

Örneğin, Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) Pasifik'teki mavi balinaları takip etmek için uzun menzilli AUV'ler kullanıyor. Veriler kritik habitatları ve dinamik gemi-routing kararlarını desteklemesine yardımcı oluyor.

AUV'lerin önemli bir avantajı, önümüzdeki gemiler için hız azaltımı veya rota değişiklikleri öneren liman yetkililerinin "uygunluk danışmanları" konulabilmesine olanak sağlar.

Gemi Trafik Hizmetleri ile entegrasyon (VTS)

Ports ve kıyı ülkeleri daha fazla Gemi Trafik Hizmetlerine (VTS) son derece entegre edilir - buoys, AUVs veya kara bazlı platformlar - deniz memelileri yakın deniz memelileri merkezi bir koordinasyon merkezine taşınır. VTS operatörü daha sonra VHF radyo veya dijital uyarılarla bölgedeki tüm gemilere uyarı yayınlayabilir.

St. Lawrence Seaway Management Corporation, Fisheries ve Oceans Kanada ile ortaklıkta, St. Lawrence Körfezi'nde böyle bir sistem işletiyor. Sabit pasif bir son istasyon ağı, tehlikeli Kuzey Atlantik sağ balinalarının göç koridorunu izler.

Gerçek Zaman İzleme ve Tahmin Edici Analytics

Akustik Sınıflama için Makine Öğrenme

Pasif oğlumardaki en büyük zorluklardan biri, bilinen seslendirmelerin yüksek sınıflandırma doğruluğuna yönelik farklı deniz mammal türlerinin çağrılarını ayırt etmektir.

Örneğin, Ulusal Okyanus ve Atmospheric Administration (NOAA) Pasifik Adaları Balıkçılık Bilimi Merkezi, operasyonel kullanım için yeterince düşük olan 12 tür yunus ve balinaları gerçek zamanlı olarak tespit edebilecek olan "Whale dektör" adlı derin bir öğrenme modelini kullanır.

Benzer şekilde, şirket Greenridge Çevre, yüksek frekanslı görüntülemeye dayanan bir denizaltı veya büyük balıktan balinanın vücut şeklini ayırt edebilecek bir AI-güçlü aktif bir sonar sistemi geliştirdi.Bu gelişmeler, oğlumar bazlı çarpışmayı daha güvenilir hale getiriyor, hatta gürültülü ortamlarda bile.

AIS ve Dinamik Hız Bölgeleri ile entegrasyon

Sonar algılama verileri, otomatik olarak elektronik grafiklerde geçici bir "sağlıklı" ile birleştirilebilir, bölgeye girmek için gemilerde kullanılan bir hız sınırı (örneğin, 10 düğüm) uyarının kaldırıldığı zaman.

Bu yaklaşım birkaç bölgede pilotlanmaktadır. Önemli bir örnek, AIS uyarılarını tetikleyen bir bulut sunucusuna yönelik olarak,% 40 oranında artan bir şekilde uyum ve hiçbir çarpışma meydana gelmez.

Meydanlar ve Sınırlar

Diğer Objects'tan Marine Mammals'ı yok etmek

Gelişmiş aktif bir oğulla bile, büyük bir balıktan bir balina farklılaştırma, bir denizaltı veya bir kaya zor olabilir.Bir balinanın vücudundan yankı, bir altmış gemiwreck veya yoğun bir balık okuluna benzeyebilir. Aktif oğlumar da hayvanın yönlendirmesiyle değişebilir - doğrudan bir balina geniş bir geçişten daha zayıf bir yankı üretebilir.

Makine öğrenimi yardımcı oluyor, ancak eğitim verileri farklı okyanus ortamlarında birçok tür için sınırlıdır. Sahte alarmlar balon perdelerinden, kel ormanlardan veya termoklineslardan ortaya çıkabilir. Tersine, eksik algılamalar balinaların yakınında dalış veya uyumakta meydana gelir.

Pasif oğlumar, belirli akustik imzalardan faydalanıyor, ancak sadece hayvanlar sesleniyorsa. Sessiz balinalar veya bu seslenen çağrıları (örneğin, minke balinaları düşük kilolu sesler ile) PAM'a görünmez.

Sonar Gürültüden Potansiyel Şehirsizlik

Aktif oğlum, deniz memelilerinde davranışsal cevaplara neden olduğu gösterilmiştir - birkaç beaklı balinalar da dahil olmak üzere, aşırı durumlarda, paniğe benzeyen yaralanmalarla bağlantılı olarak 2000 yılında, balinaların orta frekanslı aktif bir çocuk tarafından kesintiye uğradığında küresel dikkat çekiyor.

Ticari balina algılama için ticari oğul genellikle askeri sistemlerden daha düşük gücü kullanıyor olsa da, risk tamamen ortadan kaldırılamaz.En azından rahatsız edici, birçok sistem hedef türün hassas işitme aralığı dışında frekanslarda çalışır (örneğin, 200 kHz'nin üzerinde dişli balinalar için) ve sınırlılık için yönsel kirişler kullanır.

Bu nedenle, birçok koruma grubu pasif oğlumar'ı birincil algılama aracı olarak savunuyor, pasif algılamanın yetersiz olduğu durumlar için aktif bir oğuları koruyor - hayvanlar seslendirmediği çok sessiz sularda.

Bazı Koşullarda Sınırlı Tespit Aralığı

Sonar performansı su sıcaklığı, salinity, derinlik ve çevre gürültüsünden etkilenmektedir. sığ veya turbid sularda, ses dalgaları yanmış veya dağınık, aralıkları azaltır. Ağır gemi trafiği, fırtınalar ve rüzgar da arka plan gürültü seviyelerini yükseltebilir, bayıl yankıları veya aramalar. Bu faktörler özellikle daha düşük oranlarda bulunan küçük göksel boşluklar için tespit etmeye yol açabilir.

Meksika Körfezi gibi sıcak su ortamları, tuzak ses enerjisini güçlü termoklineslara sahip olabilir, soğuk kutup suları genellikle uzun vadeli bir yayılıma izin verir, aynı zamanda buz çatlaklarından gürültüyü ve kırınır.

Future Developments

Yüksek Yeterli Görüntüleme Sonar

Transducer teknolojisindeki ilerlemeler şimdi 1 MHz'in üzerindeki frekanslarda çalışan sonar'ı etkinleştirir, sualtı nesnelerinin yakın fotografik çözümü sunar. Bu sistemler, yüksek riskli bölgelerle birlikte yavaş hızlarda seyahat eden gemiler için gerçek zamanlı video benzeri görüntü oluşturabilir.

Şirket Sound Metriks Şirketi, ARIS (Adaptive Decision Imaging Sonar), araştırmacıların davranışlarını gözlemleyebilmesi için kullanılan ARIS (Adaptive Decision Imaging Sonar), bu tür cihazlar, sürekli geniş çaplı görüntüleme için hull fuarlarına entegre edilebilir.

AI ve Edge Computing

Sonar verilerinin işlenmesi, AI modellerini kenar bilgisayarlarda çalışan yazılım tanımlı sistemlere adanmıştır. Bu, bulut bağlantılarına güvenmeksizin gerçek zamanlı olarak çalıştırmak için sofistike sınıflandırma algoritmaları sağlar, ki bu da sürekli öğrenme sağlar: Sistem, yolculuk sırasında karşılaşılan yerel akustik koşullara dayanan algılama modelini geliştirebilir, zaman içinde performans geliştirmesine olanak sağlar.

Birkaç startups, GPS, AIS alıcı, hidroelektrik dizileri ve küçük bir bilgisayar çalışan açık kaynaklı algılama modellerine benzer bir gemiye geri götürülebilecek ve büyük ticari gemilerde böyle ekipman için düzenleyici talepleri hızlandıracak.

Multisensor Fusion

Future çarpışma önleme sistemleri yalnızca oğluma güvenmeyecek. Birden fazla kaynaktan verileri yok edecek: radar (yüze algılama), kızılötesi kameralar (yüzedeki balinaların termal tespiti için), görsel kameralar (günde kimlik), uydu görüntüleri ve hatta elektronik taşlamalar. Sonar, kritik sualtı tabakasını sağlayacaktır, ancak toplam sistem farklı koşulları kapsamak için kırmızıya sahip olacaktır.

Örneğin, ABD Ulaştırma Bakanlığı, düşük frekanslı aktif bir oğlum ve akustik dinleme dizisi ile ileriye dönük bir kızılötesi kamerayı bir araya getiriyor. füzyon algoritması her sensörün güven seviyesini ölçer ve uygun uyarıları tetikleyen birleşik bir risk puanını üretir. Erken denemeler bir NOAA araştırma gemisiyle, görsel gözlemle kıyaslanmış bir görüntülenme göstermiştir.

Düzenleme Sürücüler ve Endüstri Standartları

Teknoloji olgunlaştığı için, düzenleyici organlar, Akdeniz ve Baltık Denizleri için benzer kurallar dikkate almaktadır. 2023 yılında, Transport Canada tüm gemilerin "gerçek zamanlı akustik verileri" kullanılmasını önermiştir.

Sigorta şirketleri de fark ediyor. Bazı deniz sorumluluğu sigortacılar şimdi PAM ve aktif oğlumar ile donatılmış gemiler için prim indirimleri sunuyor, kazayla ilgili iddiaların azaltılması riskini kabul ediyor.Bu finansal teşvik, düzenlemenin yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş ötesinde kabul edilebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sonar teknolojisi, askeri navigasyon ve balık avları için bir araçtan evrim geçirdi, deniz koruma için hayati bir araç haline geldi. Gerçek zamanlı olarak deniz memelileri tespit ederek, gemi operatörlerinin çarpışmalarından kaçınmasını sağlar, hem de ticari çıkarlara karşı koruma sağlar. Aktif oğlumar, bugün balinalarla karşı karşıya kalan en büyük tehditlerden biri olan en büyük tehditlerden biri için gerçek zamanlı görüntüleme sunar.

Zorluklar kalıyor - bu engellerin çoğunu aşmaya, St. Lawrence Körfezi'nde başarılı uygulamalar ve Pasifik'te performansları korumak – ancak yüksek frekanslı görüntüleme, kenar AI ve multi-sensor füzyon, bu engellerin çoğunu elde etmek için söz veriyor. Zaten, ABD East Coast'ta başarılı uygulamalar, insan deniz faaliyetlerinin sadece mümkün olmadığını gösteren bir geleceğe katkıda bulunabiliyoruz.

[FONT=0)Dön Linkler:[Dönem:[Dönem: 1)

  • [FONT:0)NOAA: Deniz Mammals ve Gemi Grevleri).
  • [FONT:0]Uluslararası Whaling Komisyonu: Gemi Grevleri).
  • [FONT:0) Savannah Balina Uyarı SistemininPortı).
  • [FONT=0)Ocean Sonics: Pasif Akustik Takip[Dönetici: 1 )