Μενού
Ακολουθήστε μας στο

MAREMIS – Υπολογισμός της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που εκπέμπεται από τα πλοία και της διασποράς της με βάση την τεχνητή νοημοσύνη.

Πίνακας περιεχομένων

Περίληψη του βιβλίου ΜΑΡΕΜΗΣ

Η κοινοπραξία αναπτύσσει μοντέλα βασισμένα σε μεγάλα δεδομένα και μηχανική μάθηση και ένα σύστημα επίδειξης για τη μέτρηση, την παρακολούθηση και την επικύρωση πτυχών των θαλάσσιων μεταφορών που σχετίζονται με τις εκπομπές για τη μείωση των εκπομπών (καυσαέρια, χωρίς νερό έρματος ή απόβλητα) από τα πλοία και τη βελτίωση της ποιότητας του τοπικού αέρα. Η επικύρωση είναι απαραίτητη επειδή η βάση για το έργο είναι δεδομένα από το Σύστημα Αυτόματης Αναγνώρισης. Αυτά μπορεί να είναι εν μέρει εσφαλμένα ή το πλοίο μπορεί να έχει απενεργοποιήσει το AIS του. Εν προκειμένω, πρέπει να διερευνηθεί αν, με βάση τις τροχιές ως σειρά σημάτων θέσης σε σχέση με την κατάσταση ναυσιπλοΐας AIS, τα πλοία δεν μπορούν πλέον να ανιχνευθούν στο AIS ή αν έχουν απενεργοποιήσει το AIS τους.

Περίληψη της ανάπτυξης

Θα αναπτύξει και θα αναπτύξει ένα μοντέλο εκπομπών πλοίων με βάση τις πραγματικές κινήσεις των πλοίων και δεδομένα εκπομπών βάσει αισθητήρων. Το μοντέλο εκπομπών των πλοίων θα χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τη θαλάσσια κυκλοφορία στους λιμένες. Θα αντικατοπτρίζει τη χωροχρονική δυναμική των εκπομπών και θα παρακολουθεί τις εκπομπές κυκλοφορίας σε πραγματικό χρόνο και σε σχέση με τα σενάρια. Ο αντίκτυπος στην περιφερειακή ποιότητα του αέρα, δηλαδή στην περιοχή της Βόρειας Γερμανίας καθώς και στη Νοτιοανατολική Ασία, θα αναλυθεί χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο χημικής μεταφοράς, καθώς αυτές οι περιοχές κυριαρχούν στην εισροή αέρα στις αστικές περιοχές. Θα συνεχίσουν να αναπτύσσονται μοντέλα που θα επιτρέπουν στρατηγικές μείωσης των εκπομπών μέσω αλλαγών στις λιμενικές λειτουργίες και τη διαχείριση της θαλάσσιας κυκλοφορίας με τη χρήση ανάλυσης, προσομοίωσης και βελτιστοποίησης μεγάλων δεδομένων.

Αρχική κατάσταση

Η Σιγκαπούρη και το Αμβούργο είναι από τα μεγαλύτερα λιμάνια στον κόσμο. Τα δεκάδες χιλιάδες πλοία κάθε χρόνο είναι ο παλμός της πόλης και της οικονομίας. Και τα δύο λιμάνια βρίσκονται πολύ κοντά στο κέντρο της πόλης και ως εκ τούτου έχουν ισχυρό αντίκτυπο στην ποιότητα του αέρα σε αυτές τις πόλεις. Ωστόσο, ο βαθμός των επιπτώσεων δεν έχει διερευνηθεί πλήρως σε αυτό το στάδιο. Μόλις καθοριστεί αυτό, μπορούν να γίνουν συστάσεις για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα.

Απόκτηση και παροχή δεδομένων

Για το έργο πρέπει να παρέχονται δεδομένα AIS. Η επικύρωση ή ο καθαρισμός είναι απαραίτητη για την επίλυση πιθανών ασυνεπειών στη λήψη δεδομένων τηλεμετρίας AIS. Αυτό περιλαμβάνει, για παράδειγμα, προβλήματα με τη σειρά των αναφορών θέσης από διαφορετικές πηγές, καθώς και πιθανά σφάλματα μετάδοσης ή πλαστογράφηση. Στην πληροφορική, η πλαστογράφηση αναφέρεται σε διάφορες μεθόδους εξαπάτησης σε δίκτυα υπολογιστών για την απόκρυψη της ταυτότητάς του. Τα δεδομένα AIS που θα χρησιμοποιηθούν πρέπει να αποθηκεύονται σε μνήμη υψηλής διαθεσιμότητας καθ' όλη τη διάρκεια του έργου, συμπεριλαμβανομένης της λειτουργίας επίδειξης. Αυτά τα δεδομένα θα χρησιμοποιηθούν τόσο από τους Γερμανούς όσο και από τους εταίρους SIN. Για να καταστεί δυνατός ο υπολογισμός των εκπομπών, απαιτούνται περαιτέρω δεδομένα για τους κινητήρες του πλοίου. Αυτά θα παρέχονται σε μια αποθήκευση υψηλής διαθεσιμότητας σε συντονισμό με τους εταίρους του έργου. Αυτό το θέμα αντιμετωπίζεται από την JCS και την DLR KN.

Μοντελοποίηση των εκπομπών της ναυτιλίας

Η μοντελοποίηση των εκπομπών από την ιστορική και τρέχουσα κυκλοφορία συμβάλλει στον προσδιορισμό και την εκτίμηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τη θαλάσσια κυκλοφορία στους λιμένες και στο λιμενικό περιβάλλον. Προκειμένου να προσδιοριστούν οι εισροές, οι εκπομπές κυκλοφορίας πρέπει να προσδιορίζονται και να συζευγνύονται μέσω ενός μοντέλου μεταφοράς χημικών ουσιών. Με βάση τις γνωστές ή τακτικές κινήσεις των πλοίων, εξετάζονται οι επιλογές παρέμβασης. Όπως εξήγησε, αυτό θα δοκιμαστεί με την έννοια ενός έργου ως επίδειξη μεθόδων και τεχνολογίας στο λιμάνι της Σιγκαπούρης και του Αμβούργου. Εάν εφαρμοστούν και επικυρωθούν με επιτυχία, τα αποτελέσματα θα μπορούν να μεταφερθούν σε άλλους λιμένες ως μέρος της επακόλουθης ανάπτυξης προϊόντων. Η μοντελοποίηση των εκπομπών από την κυκλοφορία των πλοίων βάσει σεναρίων επιτρέπει την εκτίμηση και τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από πλοία στο λιμενικό περιβάλλον. Έτσι, μπορούν να δοκιμαστούν περιπτώσεις παρέμβασης και να προβλεφθούν οι εκπομπές κυκλοφορίας με τη σύνδεσή τους με ένα μοντέλο μεταφοράς χημικών ουσιών και κατάλληλες οριακές συνθήκες. Για τη χρήση σε σύστημα επίδειξης, οι ενότητες λογισμικού πρέπει να προσαρμοστούν. Αυτό θα επιτρέψει τη δοκιμή μιας ευρείας ποικιλίας σεναρίων στην επίδειξη. Το μοντέλο εκπομπών είναι ευθύνη της DLR.

Το μοντέλο χημείας-κλίματος

Δεδομένου ότι πολλές ατμοσφαιρικές χημικές διεργασίες είναι εξαιρετικά μη γραμμικές, η επίδραση μιας συγκεκριμένης εκπομπής (π.χ. από ένα πλοίο) σε μια τοποθεσία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συγκέντρωση υποβάθρου. Προκειμένου να αξιολογηθεί η επίδραση των εκπομπών των πλοίων στην περιφερειακή ποιότητα του αέρα, άλλες εκπομπές, όπως οι εκπομπές από τις χερσαίες μεταφορές ή οι φυσικές εκπομπές, πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη από το μοντέλο της κλιματικής χημείας. Ενώ πολλές φυσικές εκπομπές υπολογίζονται απευθείας από το μοντέλο κλιματικής χημείας ως συνάρτηση της μετεωρολογίας, απαιτούνται εξωτερικά σύνολα δεδομένων, ιδιαίτερα για άλλες ανθρωπογενείς εκπομπές. Αυτό περιλαμβάνει τις εκπομπές των πλοίων. Η επίδραση των εκπομπών από ένα πλοίο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις μετεωρολογικές συνθήκες, οι οποίες, μεταξύ άλλων, επηρεάζουν τη χημική επεξεργασία (χημικές διεργασίες παραγωγής και απώλειας, εναπόθεση) καθώς και τη μεταφορά ιχνών ουσιών. Επιπλέον, οι χημικές διεργασίες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την προέλευση των αέριων μαζών. Προκειμένου να αναλυθεί ο αντίκτυπος των εκπομπών των πλοίων στην περιφερειακή ποιότητα του αέρα στη βόρεια Γερμανία και τη νοτιοανατολική Ασία, απαιτούνται λεπτομερείς προσομοιώσεις της διασποράς και του χημικού μετασχηματισμού των εκπομπών. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιείται το πρότυπο σύστημα MECO(n), το οποίο συνδυάζει ένα παγκόσμιο μοντέλο κλιματικής χημείας με ένα περιφερειακό μοντέλο κλιματικής χημείας.

Ενσωμάτωση δεδομένων αισθητήρων

Υπάρχουν ευρεία δίκτυα δεδομένων επίγειων αισθητήρων αέρα για τη συνήθη παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα και για τον εντοπισμό παραβιάσεων των ορίων. Πολλοί από τους σταθμούς παρέχουν τα δεδομένα μέτρησης σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, αν και τα δεδομένα ελέγχονται φυσικά μόνο στοιχειωδώς. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν μπορεί να είναι όλοι οι διαθέσιμοι σταθμοί χρήσιμοι για το έργο. Για παράδειγμα, οι σταθμοί που βρίσκονται πολύ κοντά σε άλλες πηγές εκπομπών (κυκλοφορία, βιομηχανία) ενδέχεται να επηρεάζονται έντονα από αυτές τις πηγές. Εκτός από τους χερσαίους αισθητήρες αέρα, οι αισθητήρες αέρα από πλοία παρέχουν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τις πραγματικές εκπομπές ρύπων από κάθε πλοίο. Η χρήση των υφιστάμενων αισθητήρων αέρα στα πλοία, οι οποίοι είναι επίσης ευρέως εγκατεστημένοι λόγω νεότερων κανονισμών, επεκτείνει τις δυνατότητες του έργου.

Ai Based - Ανάλυση των παραγόντων που επηρεάζουν την ποιότητα του αέρα

Για τη χαρτογράφηση των επιπτώσεων των αλλαγών στις εκπομπές και των επιπτώσεων των εκπομπών των πλοίων στην περιφερειακή ποιότητα του αέρα στο σύστημα επίδειξης, απαιτούνται απλουστευμένες σχέσεις μεταξύ των εκπομπών των πλοίων, των συνθηκών υποβάθρου και της μετεωρολογικής κατάστασης. Για να επιτευχθεί αυτό, θα αναπτυχθεί ένα πρωτότυπο στατιστικού μοντέλου με βάση τα αποτελέσματα της προσομοίωσης. Τα δεδομένα του μοντέλου θα αξιολογηθούν με τη βοήθεια των παρατηρούμενων δεδομένων. Σε αυτό το βήμα του έργου, η τεχνητή νοημοσύνη (AI) και η μηχανική μάθηση (ML) θα χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη μοντέλων απόκρισης για τον επιδειξία. Με την ενσωμάτωση των AI και ML, τα μοντέλα απόκρισης θα έχουν λειτουργικότητα που θα επιτρέπει τη συνεχή βελτίωση των αποκρίσεων και συνεπώς της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων. Η τεχνολογική ικανότητα της JCS να υπολογίζει για κάθε πλοίο τροφοδοτεί αυτό το τμήμα του έργου. Μια άλλη σημαντική πτυχή είναι η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων.

Η | των διαδηλωτών Έκβαση

Το σύστημα επίδειξης θα βοηθήσει τους φορείς εκμετάλλευσης λιμένων να κατανοήσουν τις εκπομπές των πλοίων από την άποψη της κατάστασης, αποτυπώνοντας επίσης τη χωροχρονική δυναμική των ρύπων και τη διαδικασία διασποράς τους σε αστικές περιοχές. Το σύστημα επίδειξης θα παρέχει περαιτέρω υποστήριξη για τη λήψη αποφάσεων σε φορείς εκμετάλλευσης λιμένων και υπεύθυνους χάραξης πολιτικής για τη μείωση των εκπομπών των πλοίων από την άποψη των λιμενικών λειτουργιών και της διαχείρισης της θαλάσσιας κυκλοφορίας. Μαζί, οι εταίροι από τη Γερμανία και τη Σιγκαπούρη θα αξιολογήσουν την εφαρμογή αυτών των εργαλείων που εφαρμόστηκαν πρόσφατα στο πιο πολυσύχναστο λιμάνι μεταφόρτωσης στον κόσμο στη Σιγκαπούρη και σε ένα σημαντικό γερμανικό λιμάνι. Η σύγκριση θα λάβει υπόψη τις αντίστοιχες στρατηγικές για τη διαχείριση της θαλάσσιας κυκλοφορίας. Προβλέπεται η εγκατάσταση αισθητήρων στα πλοία για την επικύρωση των συντελεστών εκπομπών στις απογραφές εκπομπών των πλοίων. Προβλέπονται επίσης σταθμοί ξηράς εξοπλισμένοι με αισθητήρες αέρα. Η δραστηριότητα του έργου θα παράσχει στη Σιγκαπούρη και τη Γερμανία πληροφορίες και επιλογές για συνεργασία στην αντιμετώπιση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης από τη ναυτιλία. Επιπλέον, αυτό το έργο θα μπορούσε να επιτρέψει την ακριβή παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της κατάστασης των εκπομπών των πλοίων και της ναυτιλίας με βάση μια προσέγγιση θαλάσσιων μαζικών δεδομένων, ακόμη και χωρίς την εγκατάσταση αισθητήρων ρύπανσης σε όλα τα πλοία.

Εκδηλώσεις / Συνάντηση κατάστασης

Συνάντηση για την κατάσταση της MAREMIS στο Αμβούργο 05-2022

Την Τετάρτη 11 Μαΐου πραγματοποιήθηκε συνάντηση για την κατάσταση του MAREMIS. Η συνάντηση μεταξύ των Γερμανών εταίρων πραγματοποιήθηκε κατάλληλα στο Αμβούργο στα γραφεία της FleetMon ακριβώς απέναντι από τις λιμενικές εγκαταστάσεις. Καθώς η επίδειξη MAREMIS έχει το Αμβούργο και τη Σιγκαπούρη ως σενάρια, όλοι οι συμμετέχοντες στο έργο ήταν πλήρως βυθισμένοι στην κατάσταση.

Συζητήθηκαν τα ακόλουθα θέματα και προέκυψαν στοιχεία δράσης από αυτά:

  • Συζήτηση σχετικά με την περίπτωση χρήσης και τα σενάρια χρήστη (κοινό-στόχος).
  • Αναλυτική παρουσίαση του μοντέλου μεταφοράς χημικών καθώς και των απαιτούμενων παραμέτρων εισόδου
  • Ορισμός των μεταβλητών παραμέτρων χρήστη (UX/ UI) της συσκευής επίδειξης
  • Τεχνικό backend για επεξεργασία και οπτικοποίηση δεδομένων
  • Ανάλυση ράστερ της διάδοσης εκπομπών
  • Καθορισμός της μέγιστης χωρικής έκτασης της περιοχής μελέτης
  • Δέσμευση των ρύπων που θα συμπεριληφθούν τελικά στην έρευνα
Αποτελέσματα κατανομής πηγών όζοντος (02-2022)

Αυτόνομος Σταθμός Αισθητήρων

FleetMon έχει αναπτύξει έναν αυτόνομο σταθμό αισθητήρων το 2020 μαζί με την JULIUS Marine ως εξειδικευμένη εταιρεία για σημαδούρες και φωτισμό διαδρόμου. Εκτός από το ότι είναι εξοπλισμένος με κεραία λήψης AIS, ο σταθμός διαθέτει ηλιακούς συλλέκτες, πολύ μεγάλη μπαταρία και βελτιστοποιημένες ηλεκτρικές συσκευές κατανάλωσης ενέργειας. Ο σταθμός είναι σε θέση να φιλοξενήσει πολλούς αισθητήρες και να στείλει τα δεδομένα μέσω GSM (Παγκόσμιο Σύστημα Κινητών Επικοινωνιών). Αρκετές από αυτές τις συσκευές θα είναι εξοπλισμένες με αισθητήρες αέρα και θα τοποθετηθούν στην περιοχή μελέτης.

Επισκεφθείτε το ιστολόγιό μας για να διαβάσετε το άρθρο Πώς μια πλήρως αυτόνομη μονάδα AIS προσθέτει αξία στην παγκόσμια παρακολούθηση σκαφών.

Πίνακας περιεχομένων

Συντονιστής Γερμανικού Έργου

JAKOTA Συστήματα Κρουαζιέρας GmbH

FleetMon | Παρακολουθώντας τις επτά θάλασσες

Συντονιστής Έργου Σιγκαπούρης

IHPC Σιγκαπούρη

Ινστιτούτο Υπολογιστικής Υψηλών Επιδόσεων

Εταίρος του έργου

Μπέργκμαν Μάριν
BM - Μπέργκμαν Μάριν

Ναυτιλιακοί σύμβουλοι και σύμβουλοι

Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
ΔLR - ΠΑ

Ινστιτούτο Φυσικής της Ατμόσφαιρας

Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
ΔLR - ΚΝ

Ινστιτούτο Επικοινωνιών και Πλοήγησης

Ομάδα εστίασης πλοίων

Ειδικός χημικής ναυτιλίας

| Σιγκαπούρη

Τεχνολογίες Ελέγχου Εκπομπών

Συνεργάτης

ΙΑΦ
ΙΑΦ

Διεθνής Ένωση Λιμένων και Λιμένων

HPA
Λιμεναρχείο Αμβούργου

Γερουσία της Χανσεατικής Πόλης του Αμβούργου

Χοχσούλε Βίσμαρ
HSW - Πανεπιστήμιο του Βίσμαρ

Τμήμα Ναυτιλιακών Σπουδών, Μηχανικών Συστημάτων και Logistics

Πάροχος Εξοπλισμού

ΤΖΟΥΛΙΟΥΣ Ναυτικ GmbH

βοηθήματα ναυσιπλοΐας, σημαντήρες, θαλάσσιοι φανοί και συστήματα μανδάλωσης

Bundesministerium für Bildung und Forschung
GER Χρηματοδοτήθηκε από

BMBF - Ομοσπονδιακό Υπουργείο Παιδείας και Έρευνας

SIN Χρηματοδοτούμενο από

Α*ΑΣΤΕΡΙ | Οργανισμός Επιστήμης, Τεχνολογίας και Έρευνας

ΦΟΝΑ
Πλαίσιο Έργου

| ΦΟΝΑ Έρευνα για τη βιωσιμότητα, Έξυπνη αστική κινητικότητα 2+2

Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt
Υποστηρικτής

DLR - Projekt Management

Επίσημο Προφίλ Έργου

Διάρκεια Έργου

Αυγ 2021 – Ιουλ 2023

Όγκος Χρηματοδότησης

1.100.000 Ευρώ

Επαφή

Λογότυπο έργου (.png, διαφανές)

Μοιραστείτε αυτό το έργο