Цифровые двойники для речного транспорта: повышение навигации

Европейский внутренний водный транспорт пока занимает скромную долю – около 6%. Проект CRISTAL, в рамках которого сотрудничают 15 партнеров, стремится это изменить. Исследователи из Института материалопотока и логистики имени Фраунгофера (Fraunhofer IML) объясняют, как цифровые двойники и умные датчики могут увеличить грузоподъемность и надежность логистических процессов.

Несмотря на экологичность и низкий уровень выбросов, внутренний водный транспорт в Европе часто ограничен из-за недостаточной инфраструктуры, колебаний уровня воды и отсутствия цифровых систем управления. Цель CRISTAL – обеспечить бесперебойную перевозку грузов даже в сложных погодных условиях, сделав этот вид транспорта более привлекательным для компаний. Ожидается, что доля грузов, перевозимых по внутренним водным путям, увеличится до 20%.

Проект фокусируется на менее загруженных реках, таких как Висла и Одра в Польше, По в Италии, Мозель и Сена во Франции. Разработанные в рамках проекта демонстрационные решения повысят эффективность планирования маршрутов и инфраструктуры для этих водных путей, с возможностью переноса результатов на другие реки Европы.

Среди основных вызовов – нехватка информационных систем для малых рек, что снижает прозрачность и затрудняет навигацию. Например, постоянные изменения русла реки По и подвижные песчаные отмели затрудняют прогнозирование судоходности. В Польше отсутствие информации в реальном времени для Вислы также ограничивает использование речных судов.

Для решения этих проблем предлагается система интеллектуального управления движением, предоставляющая данные об уровне воды, течениях, загруженности путей и состоянии инфраструктуры (мостов, шлюзов). Умные буи с датчиками и GPS собирают параметры, такие как уровень воды, интенсивность движения, скорость ветра, течение и толщина льда, передавая их цифровым двойникам для прогнозирования судоходности и выявления узких мест.

Цифровые двойники играют ключевую роль в CRISTAL, постоянно собирая данные с датчиков на шлюзах, мостах и буях. Они позволяют прогнозировать потенциальные повреждения инфраструктуры, особенно шлюзов, и обрабатывать данные в реальном времени. В рамках проекта разработаны три цифровых двойника:

«Шлюз» (lock DT): Мониторит состояние шлюзов, используя акустические датчики для обнаружения аномалий в работе ворот и своевременного выявления механических или гидравлических повреждений. Также применяется радарная технология для обнаружения полостей и трещин за стенами шлюза.
«Буй» (buoy DT): Отслеживает состояние водных путей, отображая положение буев и собранные данные, такие как глубина, температура воды и воздуха, количество проплывших барж.
«Уровень воды» (water level DT): Прогнозирует судоходность, рассчитывая уровень воды на десять дней вперед с учетом погодных данных.

Цифровой двойник – это динамичное представление физического объекта или системы, постоянно обновляемое данными с датчиков. В логистике он может моделировать логистические зоны или целые процессы. Решения, разработанные в CRISTAL, успешно прошли испытания и повысят надежность внутреннего водного транспорта, раскрывая его неиспользованный потенциал.