Με την αυξανόμενη συχνότητα της παγκόσμιας ανάπτυξης θαλάσσιων πόρων και θαλάσσιων δραστηριοτήτων, η θαλάσσια ασφάλεια και η περιβαλλοντική παρακολούθηση αντιμετωπίζουν άνευ προηγουμένου προκλήσεις. Για να ανταποκριθούν σε ξαφνικούς κινδύνους και να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της έγκαιρης προειδοποίησης, όλο και περισσότερες χώρες αναπτύσσουν συστήματα έξυπνων σημαδούρων προειδοποίησης και χρησιμοποιούν τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας για να επιτύχουν μετάδοση-σε πραγματικό χρόνο και συντονισμένη απόκριση θαλάσσιων δεδομένων. Οι παραδοσιακοί σημαντήρες περιορίζονται από σιλό δεδομένων, ενώ η νέα γενιά έξυπνων σημαδούρων προειδοποίησης αξιοποιεί την ολοκληρωμένη τεχνολογία επικοινωνίας για να γίνει βασικοί κόμβοι στο θαλάσσιο δίκτυο IoT.
Έξυπνες σημαδούρες: κάτι περισσότερο από «πλωτές προειδοποιήσεις»
Οι παραδοσιακοί προειδοποιητικοί σημαντήρες χρησιμοποιούν κυρίως χρώμα, φώτα ή ήχους για να ειδοποιήσουν τα σκάφη ώστε να αποφύγουν επικίνδυνες περιοχές όπως ύφαλοι, ζώνες αλλαγής καναλιών ή περιοχές κατασκευής. Ωστόσο, υπό αντίξοες συνθήκες στη θάλασσα, τη νύχτα ή σε μεγάλες αποστάσεις, η αποτελεσματικότητα αυτών των μεθόδων παθητικής προειδοποίησης είναι περιορισμένη.
Οι έξυπνοι προειδοποιητικοί σημαντήρες ενσωματώνουν πολλούς αισθητήρες (όπως ταχύτητα ανέμου, ύψος κύματος, θερμοκρασία νερού, ωκεάνια ρεύματα και συσκευές εντοπισμού θέσης) με μονάδες επικοινωνίας, επιτρέποντας την αυτόνομη ανίχνευση, την επεξεργασία δεδομένων, την ασύρματη επικοινωνία και την αυτοδιάγνωση-σφαλμάτων. Για παράδειγμα, οι έξυπνοι σημαντήρες που αναπτύσσονται γύρω από πλατφόρμες πετρελαίου και φυσικού αερίου στη Βόρεια Θάλασσα μπορούν όχι μόνο να ανιχνεύσουν ανώμαλες αλλαγές κυμάτων σε πραγματικό χρόνο, αλλά και να μεταδώσουν δεδομένα σε κέντρα εντολών που βασίζονται στην ξηρά μέσω δορυφόρου ή δικτύων 4G/5G ή να τα στείλουν απευθείας σε κοντινά σκάφη.
Ασύρματη μετάδοση: το κλειδί για να ξεπεραστεί το φαινόμενο "σιλό πληροφοριών".
Στις ανοιχτές θάλασσες, μία από τις μεγαλύτερες τεχνικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι σημαδούρες είναι το πρόβλημα της «νησίς πληροφοριών»: τα δεδομένα που συλλέγονται από συσκευές είναι δύσκολο να μεταδοθούν και να κοινοποιηθούν έγκαιρα. Η τεχνολογία ασύρματης επικοινωνίας είναι το κλειδί για να σπάσει αυτό το στενό.
Επί του παρόντος, διεθνώς, οι σημαδούρες χρησιμοποιούν κυρίως τις ακόλουθες μεθόδους ασύρματης μετάδοσης:
• Δορυφορική επικοινωνία (όπως Iridium, Inmarsat): κατάλληλη για υπεράκτιες περιοχές, με ευρεία κάλυψη και ισχυρή προσαρμοστικότητα.
• Κυψελοειδής επικοινωνία (π.χ. 4G/5G): Κατάλληλο για παραθαλάσσιες περιοχές, προσφέροντας υψηλές ταχύτητες, χαμηλό λανθάνοντα χρόνο και υποστήριξη για μετάδοση-βίντεο υψηλής ευκρίνειας και μεγάλο-δεδομένα-μετάδοση.
• LoRa και ασύρματα δίκτυα αναμετάδοσης: Δημιουργήστε ένα τοπικό ασύρματο δίκτυο χαμηλής-ισχύς μεταξύ πολλών σημαδούρων για να επιτύχετε "δικτύωση" σημαδούρων, βελτιώνοντας τις συνολικές δυνατότητες παρακολούθησης.
• Μετάδοση AIS (Automatic Identification System): Επιτρέπει την ενσωμάτωση με συστήματα πλοήγησης πλοίων για τη βελτίωση των λειτουργιών προειδοποίησης.
Για παράδειγμα, το έργο "MarTERA" που υποστηρίζεται από το πρόγραμμα Horizon 2020 της ΕΕ έχει αναπτύξει μια σειρά ασύρματα διασυνδεδεμένων έξυπνων σημαδούρων κατά μήκος της σκανδιναβικής ακτής για αυτόματη καθοδήγηση λιμένων, προειδοποίηση ρύπανσης και οικολογική προστασία και μοιράζεται δεδομένα πραγματικού χρόνου με πολλές χώρες μέσω μιας πλατφόρμας cloud.
Τα σενάρια εφαρμογής είναι ολοένα και πιο διαφορετικά
Από τη διεθνή εμπειρία, η παρακολούθηση πραγματικού χρόνου-που υποστηρίζεται από ασύρματη μετάδοση μέσω έξυπνων προειδοποιητικών σημαδούρων έχει εφαρμοστεί ευρέως σε πολλά κρίσιμα πεδία:
• Ασφάλεια λωρίδας ναυτιλίας στην Αρκτική: Ο Καναδάς και η Ρωσία έχουν αναπτύξει δίκτυα σημαδούρων κατά μήκος των ακτοπλοϊκών διαδρομών της Αρκτικής για παρακολούθηση της κατάστασης του πάγου και ειδοποιήσεις έκτακτης ανάγκης.
• Προειδοποίηση θαλάσσιων καταστροφών: Τα συστήματα σημαδούρων στην Ιαπωνία και τις Ηνωμένες Πολιτείες μπορούν να παρέχουν ελάχιστες-προειδοποιήσεις επιπέδου για τσουνάμι που προκαλούνται από σεισμούς.
• Περιβαλλοντική παρακολούθηση: Οι σημαδούρες στις περιοχές της Μεσογείου και της Καραϊβικής μπορούν να παρακολουθούν την ποιότητα του νερού, τη συγκέντρωση φυκών και την εμφάνιση κόκκινης παλίρροιας σε πραγματικό χρόνο.
• Ασφάλεια θαλάσσιων κατασκευών: Λιμενικές{0}}περιοχές όπως η Σιγκαπούρη χρησιμοποιούν έξυπνες σημαδούρες για να διασφαλίσουν την ασφάλεια των λειτουργιών μεγάλων σκαφών και να μειώσουν τα ποσοστά ατυχημάτων.
Επί του παρόντος, το Παγκόσμιο Σύστημα Παρατήρησης Ωκεανών (GOOS) υπό τον Εκπαιδευτικό, Επιστημονικό και Πολιτιστικό Οργανισμό των Ηνωμένων Εθνών (UNESCO) προωθεί την κοινή χρήση δεδομένων σημαδούρων ωκεανών μεταξύ χωρών για να βελτιώσει την ακρίβεια των παγκόσμιων μοντέλων ωκεάνιου κλίματος. Εν τω μεταξύ, με την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας δορυφορικών επικοινωνιών χαμηλής{1}}τροχιάς και της ώριμης εφαρμογής υπολογιστών άκρων στο άκρο της σημαδούρας, οι μελλοντικοί σημαντήρες δεν θα είναι πλέον απλοί ηλεκτρονόμοι δεδομένων αλλά θα διαθέτουν έξυπνες δυνατότητες ανάλυσης και λήψης αποφάσεων{2}} έκτακτης ανάγκης ως "θαλάσσιοι μικρο{3}}φρουροί".
Χώρες όπως η Κίνα, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Νορβηγία και η Ιαπωνία προωθούν ενεργά την τυποποίηση των ευφυών σημαδούρων και τη διαλειτουργικότητα των συστημάτων, με στόχο τη δημιουργία ενός ανοιχτού, διασυνδεδεμένου, ασφαλούς και αποτελεσματικού παγκόσμιου δικτύου παρακολούθησης της θάλασσας.
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας IoT, οι δυνατότητες ασύρματης μετάδοσης των έξυπνων προειδοποιητικών σημαδούρων θα συνεχίσουν να αναβαθμίζονται, θέτοντας γερές βάσεις για την κατασκευή ενός ολοκληρωμένου- συστήματος παρακολούθησης της θάλασσας σε πραγματικό χρόνο.
