بخشی از مقاله
چکیده
ردیابی نشت نفت در محیط دریا به طور عمده با استفاده از پردازش تصویر ماهوارهاي و حسگرهاي هوایی انجام میشود، با این وجود هر کدام از آنها داراي معایبی هستند. چالشهاي مربوط به لکههاي نفتی پویا با اندازه متغیر و همچنین امکان ظاهرشدن در هر مکانی براي شبکههاي حسگر بیسیم، سبب شده است تا در این پژوهش جهت هدایت شناورها و قایقهاي نفتکش به هنگام نشت نفت در آبهاي آزاد، چارچوبی پیشنهاد گردد که در آن کشف مناطق خطر، تعیین مسیرهاي جایگزین و مدیریت جریان منظم ترافیک دریایی مد نظر قرار گیرد.
نتایج شبیهسازي چارچوب پیشنهادي نشان میدهد که :
.1 فرایند تشخیص نشت نفت، اطلاعرسانی، و خوشهبندي گرههاي پویا چگونه انجام میگیرد.
.2 اعلان وضعیت آمادهباش، تشکیل سناریوهاي اولویتبندي، وزندهی به اهداف و مسیرهاي جایگزین، فرایند مسیریابی با کیفیت بیشتري انجام میگیرد.
-1 مقدمه
هر روزه، فراوردههاي نفتی بهوسیله لولهها و تانکرهاي نفت به سراسر جهان انتقال داده میشوند. بعضی وقتها حوادثی رخ میدهد و سبب ریختن و پخش شدن نفت و در نتیجه خسارت به اکوسیستم و اقتصاد میشود. بهویژه در نشت دریایی سبب آسیبرسانی جدي به خط ساحلی و بستر دریا براي چندین سال میشود. با دانستن موقعیت لکه نفتی، حرکت، ویژگیها، غلظت و ترکیبات شیمیایی آن ممکن است پاسخهاي به مراتب موثرتري براي حل مشکل فراهم شود.
بههرحال استفاده از پاكکنندهها براي ثابت نگهداشتن و نظارت بر غلظت لکهها جهت جلوگیري از گسترش بیش از حد آنها که میتواند خطر آلودگی را افزایش دهد، مفید است.
تاکنون ردیابی نشت نفت بهطور عمده با استفاده از پردازش تصویر ماهوارهاي و حسگرهاي هوایی انجام شده-است. و رایجترین حسگرها از مادونقرمز، ماوراء بنفش، لیزر و رادار روزنه ترکیبی - SAR - 1 استفاده میکنند.[2] با این وجود هرکدام از آنها داراي معایبی میباشندمثلاً. ماوراء بنفش، قادر به نظارت غلظت نیست و یا اینکه رادار روزنه ترکیبی، نیاز به باد در یک بازه خاص دارد. نظارت لکههاي خطرناك در دریا که لکههاي نفتی نامیده میشود میتواند بهعنوان یک مثال کامل از استقرار شبکههاي حسگر بیسیم در نظر گرفته شود. حوادث می-توانند در هرجا، در هر زمان، در محیطهاي خشن - هرجایی از اقیانوس با هواي خراب - ظاهر شوند. مواد ریختهشده با توجه به باد، جریانهاي دریایی، شکل و اندزاه آنها به طور مداوم تغییر خواهند کرد. از این رو نظارت دریایی بر تمام جنبههاي طراحی شبکههاي حسگر بیسیم نظیر: حسکردن، پردازش، ارتباط و انرژي تأثیر دارد.
هماکنون بر اساس بهترین دانش ما، هیچ پیادهسازي از شبکههاي حسگر بیسیم براي اندازهگیري لکههاي نفتی وجود ندارد. و دو پارامتر بالقوه براي ارسالها وجود دارد: غلظت لکههاي نفتی و ترکیببندي آنها. اطلاعات مربوط به این پارامترها نشانههاي خوبی در مورد استفاده از یک روش تمیزکننده خوب نشان میدهد. بهمنظور انعطافپذیري بیشتر در این شبکهها میتوان از حسگرهاي دیگري جهت اطلاعاتی همچون دما، شوري، سرعت باد و ... جهت مشخص کردن یک روش مناسب، استفاده کرد.
کارهاي گذشته
با توسعه جامعه و اقتصاد، توجه مردم به محیط دریایی بیشتر و بیشتر شد. این محیطهاي دریایی به دلیل فعالیتهاي انسانی نظیر صنعتی، توریستی و توسعههاي شهري، آسیبپذیر هستند
در طی دهه گذشته، شبکههاي حسگر بیسیم بهطور گستردهاي در زمینههاي مختلف نظیر نظارت آب1، نظارت جنگل2، نظارت کشاورزي3، نظارت جنگی4، خانههاي هوشمند5 و جلوگیري از حوادث مورد استفاده قرار گرفتهاست. این تکنولوژي همچنین میتواند براي حس و جمعآوري کردن پارامترهاي فیزیکیِ زیر دریا و انتقال آنها به ایستگاه مرکزي با استفاده از ارتباطات بیسیم بهکار گرفته شود.
ویژگیهایی که سبب استفاده از شبکههاي حسگر بیسیم میشوند، خود-سازماندهی6، حداکثر کردن سودمندي مصرف انرژي، قیمت ارزان آنها، چگالی توزیع، ارتباطات چندهاپیِ بازهکوتاه میباشند. همچنین بهطور مقایسهاي گرههاي حسگر هزینه اندکی دارند و میتوانند در کف دریا تعبیه شوند
سیستم سنتی نظارت بر محیط دریایی با استفاده از کشتی تحقیقاتی اقیانوسشناسی، گران و زمانبر است و دقت کمی در زمان و فضا دارد. براي تحقیقات دریایی، روشهاي مبتنی بر شبکههاي حسگر بیسیم میتوانند به-طور چشمگیري جهت دستیابی به دادههاي واقعی، پوششهایی در زمان طولانی و ناحیههاي وسیع جغرافیایی بهبود یابند.
نکته مهم دیگر در مورد ارتباط زیرآب این است که ارتباط رادیویی به دلیل انتشار در شعاع محدود مناسب نیست و ارتباط صوتی قابل اعتمادتر و بهتر است. علاوه برآن مصرف انرژي حسگرهاي زیرآب به مراتب بیشتر از حسگرهاي استفاده شده بر روي زمین است. به این دلیل که حسگرها بزرگترند و اینکه ممکن است برخی از کاربردهاي آنها در زیرآب مقدار بیشتري داده نیاز داشته باشند. بنابراین آنچه مدنظر است: سختافزار، ارتباط صوتی از طریق حسگرها، پروتکلها، خودسازماندهی شبکه زیرآب، مکاندهی و هماهنگسازي زمان میباشد.
در سیستمهاي نظارت محیط دریایی مبتنیبر شبکههاي حسگر بیسیم، انواع متفاوتی از حسگرها بهمنظور اندازهگیري پارامترهاي مختلف فیزیکی نظیر دماي آب، شوري، گلآلودي، درجه pH آب، چگالی اکسیژن، کلروفیل، فشار، جهت باد و سرعت باد مورد استفاده قرار میگیرند.
روش پیشنهادي
روشهاي ارسال داده در داخل کشتیها از سیستم Ad-hoc به سمت GPS گرایش پیدا کردهاند. در واقع انتقال داده به شیوههاي سنتی با ظهور تکنولوژيهاي جدید بسیار کمرنگ شده است. لذا براي چالشهایی نظیر ایجاد گلوگاه در چاهک، ارسال داده، رلهکردن داده و ... با آمدن سامانه GPS که در محیط دریایی به آن Glonas میگویند راهحلهاي کارآمدي ارائه شده است. با افزایش ناوگان دریایی در کشورهاي مختلف و ارتقاء آن جهت استفاده از انواع کشتیهاي تجاري، باربري، پستی، مسافربري؛ نفتکش و... موجب شده است که خطوط انتقال نفت بستر دریا روزانه با چالشهاي متعددي مواجه گردد و سوانح ناشی از عواملی نظیر نشت نفت مستلزم استفاده از یک سامانه کارآمد جهت کاهش خطرات ناشی از آن باشد.
به همین دلیل لازم است در اولین اقدام پس از نشت نفت در محیط دریا سایر کشتیها از محیط آلوده شده مطلع و تغییر مسیر دهند. بدین منظور یکی از روشهاي کاربردي و قابل بررسی، استفاده از شبکه حسگر بیسیم است تا بتوان با توزیع حسگرها در محیط دریا در کوتاهترین زمان ممکن پیام نشت نفت به مرکز فرماندهی منتقل شده و آن مرکز بتواند نفتکشهاي آن منطقه را بازمسیردهی نماید. لذا نیازمند ارائه یک مدلسازي و شبیهسازي قابل استفاده دارد تا آمادگی انجام راهکارهاي پیشنهادي، کارایی و کیفیت آن بررسی شود. به همین دلیل بهمنظور جلوگیري از وقوع حوادث ناشی از نشتنفت در محیط دریا، لزوم استفاده از شبکههاي حسگر بیسیم در فصل قبل مورد بررسی قرار گرفت.
شکل -1 چارچوب پیشنهادي جهت جلوگیري از حوادث ناشی از نشتنفت در محیط دریا
گام :1 توزیع گرهها بهوسیله مدل قدمزنی تصادفی1 -1 انتخاب یک سرعت تصادفی براي گرهها - توزیع یکنواخت: - 2 بهمنظور توزیع گرهها در فضاي مورد نظر و با توجه به اینکه گرهها سیار هستند، بنابراین میبایست براي هر گره، سرعت حرکت را مشخص کرد
