Варненският залив ще си има дигитален близнак

Българският пилотен демонстратор с кодово име "пристанищна безопасност", който ще бъда разработен, е насочен към подобряване на сигурността на корабоплаването в пристанищата и по-специално във Варненския залив, плавателните канали, свързващи го с Варненско-Белославското езеро и другите пристанища, но основният акцент е пристанище Варна.

Първият български партньор, ТУ - Варна, ще разработи цялостната система за симулация на процесите, навигация в реално време и оценка на рисковете, свързани с корабоплаването при неблагоприятни метеорологични условия (ограничена видимост поради мъгла, дъжд, сняг; силен вятър или вълнение).

"Идеята на тази система е да надгради навигационните симулатори, които ТУ - Варна, е създал през годините - от чисто учебни и изследователски до системи, които работят в реално време", обясни проф. д-р Тодор Ганчев, заместник-ректор по научната дейност на ТУ - Варна. За целта ще бъдат разработени допълнителни технологични модули, които ще събират информация от сензори, разположени по черноморското крайбрежие и по протежение на каналите и езерата (Варненското и Белославското). Информацията от тези сензори ще бъде обработвана с цел извличане на полезната част от нея.

"Опитваме да създадем система, която да предупреждава за високи нива на риска и дава допълнителни аргументи на диспечерите, които решават дали да се предприеме дадена маневра или не."

Проф. д-р Тодор Ганчев

Заместник-ректор по научната дейност на ТУ – Варна

Вторият български партньор, Националният институт по хидрология и метрология, ще участва в създаването на динамични метеорологични модели с по-голяма времева и пространствена резолюция и на статистически модели, валидни за конкретно място - в рамките на един или два километра в периметъра на пристанището, около Аспаруховия мост или по протежението на плавателните канали. Тези модели с висока резолюция ще позволяват на ТУ - Варна, да извършва оценка на риска. Тоест симулаторите на университета ще бъдат снабдени с допълнителни компоненти, които събират информация, филтрират част от информацията и подават полезната част към симулаторите. Компютърните модели ще изчисляват по какъв начин могат да бъдат извършени транспортните операции на плавателните съдове, какво е нивото на риска при съответните метеорологични условия и ще подават информацията към третия български партньор - Държавното предприятие "Пристанищна инфраструктура" (ДППИ). Въз основа на информацията за възможните сценарии трафик контролът, който е разположен в началото на плавателните канали (в Аспарухово), ще може да взема решение дали при възникналите ситуации да разреши на конкретен кораб да премине през плавателните канали въпреки лошите метеорологични условия, или той трябва да изчака, или да стои на рейд. ДППИ и в частност порт Варна е и краен потребител на системата и ще участва активно в задаването на основните функционални изисквания, и ще експлоатира и оценява готовността на прототипната технология.

"В момента ситуацията е такава, че понякога се налага корабите да стоят по една седмица и повече, за да изчакат добри метеорологични условия, за да навлязат в пристанището. До голяма степен това са субективни решения и цялата отговорност носят диспечерите и пилотите, които управляват плавателните съдове. Идеята е ние да снабдим тези специалисти с допълнителен инструмент, който обективно да оценява ситуацията, да проиграва предварително маневрите, за да е ясно при тези условия точно колко време ще отнеме и какво ще се случи с метеорологичната обстановка през това време", разказа проф. Ганчев. Системата ще може да прави и кратки прогнози за близките часове и ще може да визуализира какво се случва и какво би могло да се случи и въз основа на тази информация специалистите да взимат решения.

Освен създаването на прототипа в проекта са заложени дейности, свързани със citizen science (наука на гражданите) и създаване на споделена среда, в която хората, които са свързани с морската индустрия, могат да докладват за инциденти, за екстремни метеорологични събития или очакванията си за такива, да споделят информация за силата на вятъра, дали има мъгла, дали има твърде много медузи в пристанището или в плавателните канали и т.н. Ще бъдат привлечени студенти и заинтересовани страни като рибари, хора, които работят в пилотска станция на пристанището, и въобще хора, които имат връзка с морето. С помощта на специални приложения за Android те ще могат да подават информация, която ще бъде събирана и потребителите ще могат да я ползват.

Технологиите зад проекта

От ТУ - Варна, разполагат с високопроизводителна изчислителна техника, в т.ч. сървъри, работни станции, специализиран хардуер и интелигентни сензорни възли, както и софтуер за симулиране на процесите във варненското пристанище и плавателните канали и цифрови карти на замърсяването във Варненското езеро, които ще бъдат използвани за проекта. В допълнението на съществуващите навигационни и машинни симулатори ще бъдат разработени софтуерни модули за събиране и обработка на информация в реално време, алгоритми за моделиране и симулация на динамични процеси, методи и подходи, използвани в системите за изкуствен интелект - за моделиране и предсказване, за подпомагане вземането на решения, за оценка на риска, за автоматично откриване на атипични ситуации. "Тук говорим за елементи на изкуствен интелект, защото не целим създаването на автономна система, а на такава, която ще служи като инструмент за подпомагане вземането на решения", обясни проф. Ганчев.

Функционалностите за моделиране и предсказване ще дават възможност да се проиграват ситуации напред във времето, които още не са се случили. Набирането на данни в реално време ще даде възможност да се допълват и коригират моделите. Третата нова функционалност е оценката на риска. "Сега оценката на риска до голяма степен зависи от опита на конкретния експерт. Това са висококвалифицирани хора с дългогодишен опит, но винаги има някаква условност. Ние се опитваме да създадем система, която да предупреждава за високи нива на риска и дава допълнителни аргументи на диспечерите, които решават дали да се предприеме дадена маневра или не", коментира проф. Ганчев.

В рамките на проекта ще бъдат използвани ресурси, в т.ч. бази данни с метеорологични измервани, измервания на параметрите на околната среда, характеристиките на плавателните съдове, реални данни, характеризиращи експлоатационното поведение на плавателните съдове, и др.

"Всъщност ще допълним съществуващите софтуер и хардуер с нови модули, така че да се получи една интегрирана система, която съдържа софтуер, хардуер, модели и ресурси и която позволява качествено нова функционалност", обясни проф. Ганчев. Това ще е система от системи, която ще позволи да се създадат ефективни модели на динамиката на морската среда. Ще бъдат разработени технологични иновации, които позволяват по-екосъобразно да се добива енергия от морето или в зоните покрай морето, включително ветропарковете в Западна Европа и Скандинавия и инсталации, чрез които се добива енергия от вълните.

Проектът има и екологичен и индустриален аспект, свързан с живата природа, и ще подпомогне рибарството, аквакултурите, наблюдението на определени ключови животински видове, които са значими за екосистемата или които имат някакво индустриално приложение.

Трите фази на проекта

Срокът на проекта е 36 месеца, като изпълнението му ще премине през три фази от по 12 месеца. В първата фаза ще бъдат проектирани и създадени технологии и събрани ресурсите. Вторият етап включва създаване на технологии и интегриране на пилотните прототипи. През последните 12 месеца ще бъдат внедрени системите и обучени крайните потребители. Тогава ще се извършат изпитания на пилотните прототипи; оценка на тяхната работа, полезност и ефективност в реална среда; разпространение на резултатите; трансфер на технологии.

"Разбира се, ще разчитаме на опита и добрите практики на партньорите от Скандинавия и Западна Европа, които отдавна са модернизирали пристанищната инфраструктура и са напреднали с въвеждането на екосъобразни технологии при добиването на енергия от океана при устойчивото управление на ресурсите и екосъобразния начин за развитие на синята икономика", коментира още проф. Ганчев.

Ефектите

По неговите думи, ако такава система бъде внедрена във варненското пристанище и в каналите, ще се намали броя на дните, през които пристанището остава затворено. "Даже няколко дни в годината повече са от изключителна значимост. От една страна, корабите търпят загуби, когато стоят на рейд. От друга страна, фирмите, които очакват доставки или които трябва да изнесат продукцията си, също търпят загуби", обясни той. Според него икономическият ефект ще бъде много голям, защото цялата индустрия в региона зависи от ритмичните доставки в едната или в другата посока. Проектът е значим не само за община Варна, но и за цялата Варненска област, особено за общините, които са прилежащи към Варненското и Белославското езеро, и за всички, които използват водните пътища за транспорт.

Проектът ще създаде и концептуална рамка, която ще показва на заинтересовани страни възможностите на тип инструменти и ще подтикне ЕК да приеме директиви, които да позволяват на фирмите, които оперират и имат диспечерски контролни функции, да разчитат в бъдеще на цифровите двойници.