Uzaktan Akustik Cihazların İnsansız Gemiler Üzerindeki Uygulama Pratikleri

Deniz operasyonlarında, güvenlik devriyesi, ekolojik izleme ve diğer alanlarda insansız gemi teknolojisinin hızlı gelişimiyle birlikte, otonom seyir ve uzun süreli dayanıklılık özellikleri su üzerindeki operasyonlar için önemli bir destek haline gelmiştir. Ancak geleneksel insansız gemilerin işlevleri çoğunlukla su kalitesi testi ve görüntü izleme gibi veri toplamaya odaklanmakta olup etkili bir su altı ses etkileşimi ve caydırıcılık yeteneğinden yoksundur. Yönlendirilmiş ses iletiminin temel avantajlarına ve su ortamı gürültüsüne karşı dirençli yapısına dayanarak uzak akustik cihazlar, insansız gemilerle birlikte "su mobil akustik platformu" oluşturur ve böylece insansız gemilerin ses etkileşimi eksikliğini etkin bir şekilde gidererek karmaşık su senaryolarındaki uygulama değerlerini daha da genişletir.

Ben. İnsansız Gemilere Uyarlanmış Uzak Akustik Cihazların Uygulama Senaryoları

Uzaktan akustik cihazların insansız gemilerle birleştirilmesi, farklı alanlardaki operasyonel sorunları çözmek için aşağıdaki dört temel su senaryosuyla doğru bir şekilde eşleşir:

• Deniz güvenliği ve sınır devriye senaryoları: Kıyı bölgeleri ve iç sularda, uzaktan akustik cihazlarla donatılmış insansız gemiler yasadışı kaçakçılık gemilerine ve gizli yolcu taşıyan gemilere (örneğin "Geminiz Çin yargı sularına girmiştir, lütfen derhal durarak muayene için bekleyin") yönlendirilmiş uyarılar verebilir. Limanlar ve iskeleler gibi kritik bölgelerde ise gerçek zamanlı olarak güvenlik yönetimi duyuruları yayınlayabilir (örneğin "Su yolunda durmak yasaktır, geçmekte olan gemilere dikkat ederek yol veriniz") ve sahadaki gelişmeleri karadaki komuta merkeziyle eş zamanlı paylaşarak görevlilerin müdahale etmesine yardımcı olabilir.
• Acil kurtarma senaryoları: İnsanlar sel ve kasırga gibi felaketler nedeniyle suda sıkışıp kaldığında, insansız gemiler felaket bölgesine hızlıca ulaşabilir. Uzaktan akustik cihazlar aracılığıyla, sıkışmış kişilere kurtarma rotalarını duyurabilir (örneğin "Lütfen turuncu can filikasının yönüne doğru hareket edin, kurtarma gemisi yakınızda beklemektedir") ve yüzme ile riskten kaçınma bilgilerini iletebilir. Denizde arama-kurtarmada, suya düşen kişilere konum belirleme ipuçları verebilir (örneğin "Gücünüzü koruyun, insansız gemi size kurtarma ekipmanı bırakacaktır") ve kurtarma ekibinin ses sinyalleri aracılığıyla hedef konumu tespit etmesine yardımcı olabilir. Petrol sızıntısı kazalarında, çevredeki gemilere tehlikeli bölgenin kapsamını duyurabilir (örneğin "XX sularında bir petrol sızıntısı var, lütfen yaklaşmayın") ve ikinci derece kazaların önüne geçilebilir.
• Ekolojik koruma ve su yönetimi senaryoları: Tabiat rezerv alanlarının sulak alanları (bataklıklar ve göller gibi) gibi sulak alanlarında, uzaktan akustik cihazlarla donatılmış insansız gemiler yasadışı balık avlayanlara ve yasadışı atık su boşaltan gemilere uyarı sesleri yayınlayarak su üzerinde caydırıcı bir etki oluşturabilir. Baraj gölleri ve içme suyu kaynakları gibi bölgelerde, yüzme ve balıkçılık kurallarını ihlal eden kişilere karşı yasak duyuruları yayınlayabilirler (örneğin "Bu bir içme suyu kaynağı koruma bölgesidir ve suya girmek yasaktır"). Su ürünleri yetiştiriciliği yapılan alanlarda ise belirli frekanslı ses dalgalarıyla zararlı su organizmalarını kovarak yetiştirilen türlerin güvenliğini sağlayabilirler.
• Kamu hizmetleri ve operasyon koordinasyon senaryoları: Su üzerinde yapılan inşaat sahalarında (köprü inşaatı ve su yolu tarama gibi), insansız gemiler uzaktan akustik cihazlar aracılığıyla geçici alanın kapsamını ve sapma rotasını geçen gemilere duyurabilir (örneğin "Lütfen inşaat alanının 100 metre kuzeyinden dönün, iş birliğiniz için teşekkür ederiz"). Su etkinlikleri sırasında (ejderha botu yarışları ve yelken yarışları gibi), yarış kurallarını ve güvenlik ipuçlarını gerçek zamanlı olarak duyurabilirler (örneğin "Etkinliğe katılmayan gemilerin yarış pistine girmesi yasaktır") ve böylece saha düzenini koruyabilirler.

II. Müşterilerin Temel İhtiyaçları İnsansız Gemi Senaryolarında

İnsansız gemilerin uygulamasında, müşterilerin uzaktan akustik cihazlara yönelik ihtiyaçları "su geçirmezlik, stabilite ve verimlilik" etrafında şekillenir ve bu aşağıdaki şekilde somutlaşır:

• Güçlü su direnci ve çevresel uyum ihtiyacı: İnsansız gemiler uzun süre su üzerinde çalıştığı için cihazın IP65 veya üzeri bir koruma seviyesine sahip olması gerekir ve bu da deniz suyu korozyonuna, yağmura batmaya ve dalgaların etkisine karşı direnç sağlar. Aynı zamanda -20°C ile 60°C aralığındaki su ve hava sıcaklığı değişimlerine uyum sağlayabilmelidir, böylece yüksek sıcaklıkta aşırı ısınma veya düşük sıcaklıkta donma gibi ortamlarda arızalara neden olmaz. Ayrıca rüzgar ve dalga direncine sahip olmalı ve 5. kattan düşük rüzgarlarda çevre gürültüsüne (örneğin dalga sesi ve motor gürültüsü) bastırılmadan sesi kararlı bir şekilde iletebilmelidir.
• Uzun mesafeli net ses iletimi gereksinimleri: İnsansız gemilerin çalışma menzili genellikle 1 - 5 kilometrelik su alanıdır. Bu nedenle cihazın, engelsiz açık bir sularda en az 800 metre etkili ses iletim mesafesine sahip olması gerekir. Ses sinyali bozulmamalı ve gürültü içermemelidir. Rüzgarlı ve dalgaların yüksek olduğu zorlu ortamlarda bile sulardaki personelin bilgiyi net bir şekilde alabilmesi sağlanmalıdır. Belirli hedefler (tek bir gemi veya tek bir mahsur kalmış kişi gibi) için sesin yayılmasını önleyerek ilgili olmayan alanlara karışım yapmadan yönlendirilmiş ses iletimi yapabilme yeteneği gereklidir.
• Uzaktan kumanda ve koordinasyon ihtiyaçları: İnsansız gemi kontrol sistemi veya kara tabanlı komut platformu aracılığıyla uzaktan çalışmayı destekler ve buna ses düzeyi ayarı, çalışma modu geçişi (yönlü/yönsüz), önceden yapılmış ses oynatma ve gerçek zamanlı ses girişi dahildir. Ayarlamalar için elle gemiye binme gerekliliği yoktur. Aynı zamanda insansız geminin GPS konumlandırması, yüksek çözünürlüklü kamerası ve sonar sensörü ile bağlantılı olması gerekir. Sensör bir hedefi (örneğin, tuzakta kalmış kişiler veya yasadışı gemiler) algıladığında otomatik olarak akustik cihazın çalışmasını tetikler.
• Düşük güç tüketimi ve dayanıklılık uyum gereksinimleri: İnsansız gemilerin tek seferlik çalışma süresi genellikle 8-24 saattir. Bu nedenle cihazın düşük güç tüketimli özelliklere sahip olması gerekir ve çalışma sırasında 15W'ın altında güç tüketmelidir. İnsansız geminin elektrik sistemiyle doğrudan bağlanabilmelidir, böylece sık şarj yapılması nedeniyle operasyon etkilenmez. Aynı zamanda güç izleme işlevine de sahip olmalıdır. Cihazın gücü çok düştüğünde otomatik olarak komut platformuna uyarı göndermeli, böylece kritik bilgi iletimi kesintiye uğramaz.

İnsansız Gemilere Uyarlanmış Uzaktan Akustik Cihazların Temel Özellikleri

İnsansız gemi senaryolarının ihtiyaçlarını karşılamak için uzaktan akustik cihazların insansız gemilerle verimli bir şekilde iş birliği yapabilmesini sağlayacak aşağıdaki hedefe yönelik teknik özelliklere sahip olması gerekir:

• Yüksek koruma ve korozyon önleyici tasarım: Kasa, alüminyum alaşım veya mühendislik plastik + korozyon önleyici kaplama malzemesinden yapılmıştır ve deniz suyu ile tatlı suyun korozyon etkisine karşı direnç gösterir; uzun süreli batmaya bağlı olarak paslanmayı ve çatlamayı önler. Ekipman arayüzü su geçirmez sızdırmazlık yapısına sahiptir ve veri ile güç kabloları su geçirmez konnektörlere sahiptir, böylece suyun iç devreye sızması engellenir. Aynı zamanda cihazın iç kısmında nemliliği önleyen ve hava basıncını dengede tutan nefes alan bir valf bulunur, bu da yoğuşma suyunun oluşumunu önler.
• Yüksek ses basıncı seviyesi ve gürültüye karşı dayanıklı çıkış: Ses basıncı seviyesi çıktısı 130 dB - 150 dB'ye ulaşabilir ve insan kulağının duyarlı olduğu 200 Hz - 20000 Hz frekans bandını kapsar; böylece dalga sesi ve motor gürültüsü gibi gürültülü ortamlarda bile ses sinyali engelleri aşarak iletilir. Su yüzeyinden yansıma kaynaklı ses zayıflamasını azaltmak için ses dalgası iletim yolunu optimize eden profesyonel akustik algoritma kullanılır. 1 metre yüksekliğinde dalganın bulunduğu bir ortamda bile 800 metre mesafede sesli bilgiyi net bir şekilde alma imkanı sunar. Aynı zamanda farklı senaryoların ihtiyaçlarına uyum sağlayabilmek için 10'dan fazla ses şiddeti ayar seviyesini destekler.
• Düşük güç tüketimi ve çoklu güç uyumu: Düşük güçlü bir çip ve enerji tasarruflu bir devre tasarımı kullanılmaktadır. Bekleme sırasında güç tüketimi 3W'ın altında olup, çalışma sırasında tüketilen güç 10 - 15W arasında tutulmuştur. Ek yedek güç kaynağı olmadan insansız geminin lityum piline veya güneş enerjisi sistemi ile doğrudan bağlanabilir. Bazı cihazlarda dahili yedek lityum pili bulunur ve insansız geminin elektrik beslemesi kesildiğinde cihazın 3 saatten fazla süreyle sürekli çalışmasını sağlar; böylece acil durumlarda bilgi iletimi garanti altına alınır.
• Hafif ve kolay kurulum tasarımı: Cihazın toplam ağırlığı 5 kilogram içinde tutulmuştur ve hacmi 20 cm × 20 cm × 20 cm'den fazla değildir. Otonom geminin güvertesine veya kabinin üst kısmına monte edilebilir ve otonom geminin seyir istikrarını ve taşıma kapasitesini etkilemez. Kurulum arayüzü standartlaştırılmış bir tasarıma sahiptir ve hızlı sökme ve değiştirme imkanı sunarak ileride bakım ve onarımı kolaylaştırır.

IV. Uzakta Çalışan Akustik Cihazların Diğer Ekipmanlarla Entegrasyon Çözümleri

Otonom gemi sisteminde, uzakta çalışan akustik cihazlar çeşitli ekipmanlarla entegre edilerek 'algılama - karar verme - uygulama' işbirlikçi sistemini oluşturmalıdır. Belirli entegrasyon çözümleri aşağıdaki gibidir:

• Algı ekipmanıyla entegrasyon: İnsansız geminin yüksek çözünürlüklü kamerası, sonar sensörü ve kızılötesi termal görüntüleyici ile bağlantılıdır. Kamera 'yasak bölgede yasadışı gemi girişi' ve 'suya kişi düşmesi' gibi anormal durumları tespit ettiğinde veya sonar su altındaki engelleri ve yasadışı balıkçılık ekipmanlarını algıladığında, uzaktan akustik cihazı otomatik olarak ilgili sesi çalar (örneğin, 'Geminiz yasak bölgede yasadışı olarak girmiştir, lütfen derhal bölgeyi terk edin' ve 'Suğa kişi düştüğü tespit edildi, kurtarma için insansız gemi harekete geçecektir'). Kızılötesi termal görüntüleyici, gece veya düşük görünürlüklü ortamlarda hedefi sabitlemeye yardımcı olarak cihazın sesi doğru bir şekilde iletmesini sağlar.
• İletişim ekipmanıyla entegrasyon: İnsansız geminin 4G/5G iletişim modülüne veya uydu iletişim modülüne bağlanarak ultra uzak mesafeden kontrol imkanı sağlar. İnsansız gemi kara yakınından uzakta ve kamuya açık ağ sinyallerinin (örneğin açık deniz) olmadığı sularda çalışırken, kara tabanlı personel, ses cihazına çalışma modunu değiştirme veya önceden kayıtlı sesi güncelleme gibi komutları uydu bağlantısı üzerinden gönderebilir. Cihaz, çalışma durumunu (örneğin güç, ses seviyesi ve arıza bilgileri) gerçek zamanlı olarak kara tabanlı komuta platformuna ileterek uzaktan izleme ve arıza giderme işlemlerini kolaylaştırır.
• Konumlandırma ve navigasyon ekipmanları ile entegrasyon: İnsansız geminin GPS/Beidou konumlandırma sistemiyle birlikte, insansız gemi önceden belirlenmiş hassas bir bölgeye (örneğin içme suyu kaynağı koruma alanı veya askeri geçiş yasağı bölgesi) girdiğinde, uzaktan ses cihazı bu alana giren gemilere uyarı sesi yayınlar. İnsansız gemi operasyon rotasından saparsa (örneğin rüzgar ve dalgalar nedeniyle arama-kurtarma alanından sapma), cihaz hemen kara tabanlı platforma pozisyon anomalisi alarmı gönderir ve çevredeki gemilere "İnsansız gemi rotadan saptı, lütfen geçici olarak uzak durun" uyarısını çalar.
• Uyarı ışığı ekipmanıyla entegrasyon: İnsansız geminin LED uyarı ışığı ve flaş ışığı ile bağlantılı olarak "ses ve ışık koordinasyonu" etkisi oluşturur. Uzaktan ses cihazı uyarı moduna geçtiğinde, uyarı ışığı da senkron bir şekilde (örneğin mavi flaş ışık gibi) açılır. Görme ve işitme duyularına yönelik bu ikili uyarım sayesinde hedef üzerindeki uyarı etkisi artırılır. Örneğin gece kurtarma operasyonlarında, "ses ve ışık koordinasyonu" suya düşen kişilerin insansız geminin konumunu hızlıca bulmasına yardımcı olur ve kurtarma verimliliğini artırır.

V. Uzaktan Ses Cihazları ile İnsansız Gemilerin Birleşiminin Temel Avantajları

Geleneksel su altı ses cihazlarına veya yalnız çalışan insansız gemilere kıyasla, uzaktan ses cihazlarının insansız gemilerle birleştirilmesi birçok alanda önemli avantajlar sağlayabilir:

• Operasyon aralığını ve verimliliği genişletin: İnsansız gemiler, büyük bir su alanını (tek bir operasyonla 20'den fazla kilometrekarelik alan) otomatik olarak dolaşabilir. Uzaktan akustik cihazlarla birleştirildiğinde, bilgi iletim verimliliği manuel gemiyle yapılan yayın işlemlerine göre 4-6 kat daha yüksektir. Örneğin, 10 kilometrekarelik bir baraj gölü yönetimi sırasında, insansız gemilerin bu cihazlarla birlikte kullanılması, tüm su alanında yüzme yasağı duyurusunun yayınının 2 saat içinde tamamlanmasını sağlar; buna karşılık manuel gemi kullanımı 6-8 saat sürer.
• Operasyon güvenliğini artırın: Tehlikeli senaryolarda (sel baskını olan bölgeler ve petrol sızıntısı olan sulardaki gibi) insansız gemiler, personelin yüksek riskli alanlara girmesi yerine görevi üstlenebilir. Uzaktan akustik cihazlar, kıyıdaki personelin tehlikeli ortamlara yaklaşmadan bilgi iletimini ve caydırıcılığı tamamlamasına olanak tanır ve bu da personel kayıpları riskini büyük ölçüde azaltır. Örneğin bir kasırgadan sonraki su kurtarma operasyonlarında, insansız gemiler kurtarma talimatlarını yaymak için güçlü rüzgar ve dalgaların olduğu sulara girer ve kurtarma personelinin gemi kullanarak risk almasını önler.
• Hassas ve ekolojik işlemi gerçekleştirin: Yönlü ses iletim teknolojisi ve insansız gemilerin hassas konumlandırma yeteneği sayesinde ses, hedef alana doğru bir şekilde iletilebilir ve sesin yayılması sonucu çevre ekolojik ortamda meydana gelen etkilerden kaçınılabilir. Örneğin, bir tabiat rezerv alanındaki su bölgesinde uyarılar yasadışı balık avlayan gemilere yönlü olarak yayınlanabilir ve bu sayede çevredeki suda yaşayan organizmaların yaşam alanları etkilenmez. Aynı zamanda cihaz, doğal düşmanların sesini taklit ederek ekolojik uzaklaştırma sağlayabilir ve kimyasal maddelerin kullanılmasından kaynaklanan su kirliliğinin önüne geçilebilir.
• İşletim maliyetlerini azaltın: Bir insansız gemi ile uzaktan akustik cihaz birlikte kullanıldığında, 2-3 su operasyon personelinin iş yükünü karşılayabilir. Ayrıca, insansız geminin tek seferlik işlem maliyeti (elektrik ücreti, bakım ücreti) elle gemi sürmeye kıyasla daha düşüktür. Uzun vadeli kullanım, iş gücüne ve zamana yapılan yatırımın önemli ölçüde azaltılmasını sağlar. Örneğin, limanın günlük güvenlik devriyesinde, bir insansız gemi 5 kilometrelik bir su yolunun devriye ihtiyacını karşılayabilir ve maliyet elle yapılan devriyelere kıyasla %50'den fazla azalır.

VI. Insansız Gemilerde Uzaktan Akustik Cihazların Uygulama Örnekleri

Örnek 1: Kıyı Sınırı İnsansız Gemi Devriyeleri ile Uzaktan Akustik Cihazların Ortak Kullanımı

Bir kıyı sınır yönetimi departmanı, her biri uzaktan akustik cihaz, yüksek çözünürlüklü kamera, Beidou konumlandırma sistemi ve uydu iletişim modülüyle donatılmış 8 insansız devriye gemisi tanıttı. Günlük devriyeler sırasında insansız gemiler, önceden belirlenmiş rotalara göre sınır sularında seyahat eder. Kamera, sınır hattına yaklaşan şüpheli bir gemiyi tespit ettiğinde, uzaktan akustik cihaz otomatik olarak yönlendirilmiş moda geçer ve şüpheli gemiye "Gemniz Çin sınır hattına yaklaştı, lütfen anında dönün ve ayrılın, aksi takdirde daha ileri önlemler alınacaktır" uyarısı sesini çalar. Şüpheli gemi ayrılmayı reddederse, cihaz geminin konum ve rota bilgilerini uydu bağlantısı üzerinden karadaki komuta merkezine eş zamanlı olarak iletir. Komuta merkezi, uyarı şiddetini sürekli artırabilmek için cihazın ses düzeyini uzaktan ayarlayabilir. Ayrıca, kötü hava koşulları nedeniyle (şiddetli yağmur ve yoğun sis gibi) elle devriye yapılamadığında, insansız gemiler yine de normal şekilde çalışabilir ve geçen gemilere sınır yönetimi kurallarını cihaz aracılığıyla duyurarak yasa dışı sınır geçiş olaylarının önüne geçebilir. Bu uygulamanın ardından sınır sularındaki yasa dışı sınır geçiş olaylarının sayısı %75 oranında azaldı ve el ile gemi kullanmaya kıyasla devriye maliyeti %60 oranında düşürüldü.

Vaka 2: Kent Sel Acil Kurtarma İnsansız Gemilerinin ve Uzaktan Akustik Cihazların Pratik Uygulaması

Bir şehir, şiddetli yağış nedeniyle meydana gelen su baskın felaketlerinden etkilendiğinde, kurtarma ekibi 5 acil durum kurtarma insansız gemisini hizmete soktu. Her bir insansız gemi, uzaktan ses cihazı, kızılötesi termal görüntüleyici ve can kurtarma ekipmanı bırakma cihazı ile donatılmıştı. İnsansız gemiler hızla sular altında kalan sokaklara ve topluluk sularına girdi. Kızılötesi termal görüntüleyici çatı ve balkonlardaki mahsur kalan kişileri tespit ettiğinde, uzaktan ses cihazı anında devreye girerek mahsur kalan kişilere "Lütfen kurtarma ekibinin gelmesi için yüksek yerde kalın, insansız gemi size can yeleği ve gıda bırakacak, lütfen izinsiz suya girmeyin" talimatını iletti. Aynı zamanda cihaz, mahsur kalan kişilerin konum bilgisini 4G iletişim modülü aracılığıyla kurtarma komuta merkezine ilettiler ve kurtarma ekibinin planlamasına yardımcı oldu. 1,5 metreden fazla derinlikteki tehlikeli bölgelerde, insansız gemiler çevredekilere "Bu bölgedeki su akışı hızlıdır, lütfen yaklaşmayın" uyarısını cihaz üzerinden yayınlayarak insanların yanlışlıkla tehlikeli sulara girmesini engelledi. Bu kurtarma operasyonunda, uzaktan ses cihazı ile insansız geminin birleşimi, kurtarma ekibinin 4 saat içinde 230'dan fazla mahsur kalan kişiyi tahliye etmesine yardımcı oldu. Bilgi iletim verimliliği geleneksel megafonun 10 katı kadar oldu ve hiçbir kurtarma personeli yaralanmadı.