NO335803B1

NO335803B1 - Method and optical device for providing information about the surroundings of an instrumented cable towed in the sea

Info

Publication number: NO335803B1
Application number: NO20131648A
Authority: NO
Inventors: Erlend Vågsholm; Ola Erik Fjellstad
Original assignee: Kongsberg Seatex As
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-02-23
Also published as: NO20131648A1

Abstract

Fremgangsmåte og optisk enhet for å fremskaffe informasjon om omgivelsene til en instrumentert tauet kabel, hvor styringsinnretninger (20) for styring av den instrumenterte kabelen er forsynt med optiske midler i vinger (22a-c) for innhenting av optiske data for avbildning og analyse for karakterisering av omgivelsene, sjø og havbunnsparametere rundt styringsinnretningen og den instrumenterte streamer-kabelen. Den optiske enhet (30a-c) omfatter minst et optisk kamera (31), en optisk lyskilde (32) og en optisk sensor (33) for å fremskaffe optiske data eller for optisk kommunikasjon.Method and optical device for obtaining information about the surroundings of an instrumented towed cable, wherein control devices (20) for controlling the instrumented cable are provided with optical means in wings (22a-c) for obtaining optical data for imaging and analysis for characterization of the surroundings, sea and seabed parameters around the control device and the instrumented streamer cable. The optical unit (30a-c) comprises at least an optical camera (31), an optical light source (32) and an optical sensor (33) for obtaining optical data or for optical communication.

Description

Fremgangsmåte og optisk enhet for å fremskaffe informasjon om omgivelsene til en instrumentert tauet kabel i vann Method and optical device for obtaining information about the surroundings of an instrumented towed cable in water

Oppfinnelsen gjelder en framgangsmåte å fremskaffe informasjon om omgivelser til en instrumentert tauet kabel i vann, i samsvar med innledningen til patentkrav 1. The invention relates to a method of obtaining information about the surroundings of an instrumented towed cable in water, in accordance with the introduction to patent claim 1.

Oppfinnelsen gjelder også en optisk enhet for å fremskaffe informasjon om omgivelser til en instrumentert tauet kabel, i samsvar med innledningen til patentkrav 1. The invention also relates to an optical device for providing information about the surroundings of an instrumented towed cable, in accordance with the introduction to patent claim 1.

Spesielt gjelder oppfinnelsen fremskaffelse av optisk informasjon om forholdene over og under vann som i tillegg til informasjon fra andre sensorer kan utfylle det operasjonelle bildet og gi bedre beslutningsgrunnlag for styring, drift og dokumentasjon av et seismiske instrumenterte kabel-spread. In particular, the invention concerns the provision of optical information about the conditions above and below water which, in addition to information from other sensors, can complement the operational picture and provide a better decision-making basis for the management, operation and documentation of a seismically instrumented cable spread.

Bakgrunn Background

En seismisk instrumentert kabel (streamer) er en langstrakt kabelliknende struktur (ofte opptil flere tusen meter lang), som omfatter et array av hydrofonkabler og assosiert med elektrisk utstyr langs dens lengde, og som brukes i marin seismisk kartlegging. For å utføre en 3D/4D seismisk kartlegging trekkes et flertall slike instrumenterte kabler bak et kartleggingsfartøy. Akustiske signaler produseres ved at de seismiske kildene er rettet ned gjennom vannet og inn i havbunnen under, hvor de reflekteres av de ulike lagene. De reflekterte signalene mottas av hydrofonkablene og blir så digitalisert og behandlet for å danne en representasjon av lagene i området som kartlegges. A seismic instrumented cable (streamer) is an elongated cable-like structure (often up to several thousand meters long), comprising an array of hydrophone cables and associated electrical equipment along its length, and used in marine seismic mapping. To carry out a 3D/4D seismic survey, a majority of such instrumented cables are pulled behind a survey vessel. Acoustic signals are produced by the seismic sources being directed down through the water and into the seabed below, where they are reflected by the various layers. The reflected signals are received by the hydrophone cables and are then digitized and processed to form a representation of the layers in the area being mapped.

De instrumenterte kablene er typisk trukket med en konstant dybde på omtrent fem og femten meter, for å fremme fjerning av uønskede "falske" refleksjoner fra overflaten av vannet. For å holde de instrumenterte kablene ved en konstant dybde, er styringsinnretninger kjent som "bird" festet til hver instrumentert kabel med intervaller på 200 til 300 meter. The instrumented cables are typically laid at a constant depth of approximately five and fifteen meters, to promote the removal of unwanted "false" reflections from the surface of the water. To keep the instrumented cables at a constant depth, guidance devices known as "birds" are attached to each instrumented cable at intervals of 200 to 300 meters.

Små variasjoner i dybde og sideveis bevegelse er unngåelig. Hovedårsaken til variasjoner i dybden er lange periodiske bølger og endringer i salinitet og dermed oppdrift langs kabelen. Generelt er den mest kritiske sitasjonen når det trekkes i den samme retningen som dønningene. Small variations in depth and lateral movement are avoidable. The main reason for variations in depth are long periodic waves and changes in salinity and thus buoyancy along the cable. Generally, the most critical citation is when pulling in the same direction as the swells.

Små variasjoner i dybde og sideveis bevegelse er uunngåelig. Hovedårsaken til variasjoner i dybden er lange periodiske bølger og endringer i salinitet og temperatur og dermed oppdrift langs kabelen. Varierende temperatur gir varierende oppdrift og kan dermed påvirke styringsinnretningens dybde. Videre vil variasjoner i temperatur føre til variasjoner i utbredelses-hastigheten for de akustiske signalene og dermed påvirke den akustiske avstandsbestemmelsen. Variasjonen for forplantningshastigheten for akustiske bølger i sjøvann ligger på ca. 4 m/s pr. grad celsius. Small variations in depth and lateral movement are unavoidable. The main reason for variations in depth are long periodic waves and changes in salinity and temperature and thus buoyancy along the cable. Varying temperature causes varying buoyancy and can thus affect the steering device's depth. Furthermore, variations in temperature will lead to variations in the propagation speed of the acoustic signals and thus affect the acoustic distance determination. The variation for the propagation speed of acoustic waves in seawater is approx. 4 m/s per degrees Celsius.

Generelt er den mest kritiske sitasjonen når det trekkes i den samme retningen som dønningene. Sideveis bevegelse av instrumenterte kabler er hovedsakelig forårsaket av hav-strømningskomponenter vinkelrett på trekkretningen. Relativt store avvik kan også forekomme i områder med brakkvann der elveløp med ferskvann flyter ut i sjøen noe som kan gi lagdeling av vannmasser med forskjellig tetthet. I tilfeller med både dønninger og sidestrømpåvirkning er det økt fare for at de instrumenterte kablene vikler seg inn i hverandre. Generally, the most critical citation is when pulling in the same direction as the swells. Lateral movement of instrumented cables is mainly caused by ocean flow components perpendicular to the pulling direction. Relatively large deviations can also occur in areas with brackish water where rivers with fresh water flow into the sea, which can cause stratification of water bodies with different densities. In cases with both swells and side currents, there is an increased risk of the instrumented cables entangling each other.

Kabelstrekket avtar proporsjonalt med avstanden fra trekkpunktet. Derfor vil små variasjoner i sideveis bevegelse og vertikal bevegelse tendere til å ha større amplituder nær halen av de instrumenterte kablene. Imidlertid vil ikke kreftene som virker vinkelrett på den instrumenterte kabelen fordeles uniformt over kabelens lengde og de vil endres over tid ettersom det trukne arrayet beveges fremover. The cable length decreases proportionally with the distance from the pull point. Therefore, small variations in lateral movement and vertical movement will tend to have larger amplitudes near the tail of the instrumented cables. However, the forces acting perpendicular to the instrumented cable will not be uniformly distributed over the length of the cable and they will change over time as the towed array is moved forward.

Under en seismisk kartlegging er de instrumenterte kablene tiltenkt å opprettholdes i en rett linje, parallell til hverandre, likt adskilt og på samme dybde. Imidlertid, etter utsetting av de instrumenterte kablene, må vanligvis fartøyet kjøre i en rett linje i minst tre kabellengder før kabelfordelingen er tilstrekkelig nært det ideelle oppsettet og kartlegging kan starte. Detteøker tiden det tar å utføre en kartlegging og derforøkes kostnadene ved kartleggingen. Imidlertid, pga. havstrømninger feiler de instrumenterte kablene i akkurat å følge banen til det seismiske kartleggingsfartøyet og noen ganger avviker fra denne banen med en vinkel, kjent som "feathering angle". Dette kan negativt påvirke dekningen av kartleggingen, hvilket ofte krever at deler av kartleggingen må repeteres. Ved veldig uheldige omstendigheter kan de instrumenterte kablene vikles inn i hverandre, spesielt ved enden av de instrumenterte kablene, som kan medføre betydelig skade og betydelig finansielt tap. During a seismic survey, the instrumented cables are intended to be maintained in a straight line, parallel to each other, equally spaced and at the same depth. However, after deploying the instrumented cables, the vessel usually needs to run in a straight line for at least three cable lengths before the cable distribution is sufficiently close to the ideal layout and surveying can begin. This increases the time it takes to carry out a survey and therefore increases the costs of the survey. However, due to ocean currents cause the instrumented cables to fail to exactly follow the path of the seismic survey vessel and sometimes deviate from this path by an angle known as the "feathering angle". This can negatively affect the coverage of the mapping, which often requires parts of the mapping to be repeated. In very unfortunate circumstances, the instrumented cables can become entangled with each other, especially at the end of the instrumented cables, which can cause significant damage and significant financial loss.

Den foreliggende oppfinnelsen er spesielt rettet mot styringsinnretninger med en hovedkropp og dertil innrettet avtakbare vinger, og da spesielt mot styringsinnretninger med såkalte "smartvinger" hvor elektronikk, styringsenhet, sensorer og batteri er innrettet i avtakbare vinger. Slike styringsinnretninger er blant annet kjent fra NO 20080145 ( Rinnan m. fl.), NO 20083830 ( Rinnan m. fl.) og NO 20092575 ( Rinnan m. fl.), alle i søkerens navn. I NO 20083830 beskrives det også at styringsinnretningen er forsynt med trådløs og kontaktløs kommunikasjon som muliggjør kommunikasjon med en ekstern enhet for kalibrering og diagnostikk, eksempelvis på akterdekket til et fartøy. The present invention is particularly aimed at control devices with a main body and removable wings arranged thereto, and then especially at control devices with so-called "smart wings" where electronics, control unit, sensors and battery are arranged in removable wings. Such control devices are, among other things, known from NO 20080145 (Rinnan et al.), NO 20083830 (Rinnan et al.) and NO 20092575 (Rinnan et al.), all in the name of the applicant. In NO 20083830 it is also described that the control device is provided with wireless and contactless communication which enables communication with an external unit for calibration and diagnostics, for example on the stern deck of a vessel.

Typiske sensorer i hovedkropp eller vinge for en slik styringsinnretning vil være akselerometer, rategyro, magnetkompass, dybdesensor (trykksensor), halleffektsensor, samt kan ha sensorer for temperatur, salinitet, m.fl. Typical sensors in the main body or wing for such a control device will be accelerometer, rate gyro, magnetic compass, depth sensor (pressure sensor), hall effect sensor, and may have sensors for temperature, salinity, etc.

I tillegg kan styringsinnretningene være forsynt med andre anordninger som GNSS-enheter (Globalt navigasjonssatellittsystem, GNSS), akustiske kommunikasjonsmidler, radio-kommunikasjonsmidler og lignende. In addition, the control devices can be provided with other devices such as GNSS units (Global Navigation Satellite System, GNSS), acoustic communication means, radio communication means and the like.

Det skal også vises til at det finnes styringsinnretninger som omfatter avtakbare vinger, men hvor det ikke er anordnet elektronikk eller sensorer i de avtakbare vingene, så som f.eks. US 6 671 223 B2 [ Bittleston, Simon Hastings) og NO 20063182 [ Rinnan m. fl.). It must also be shown that there are control devices that include removable wings, but where no electronics or sensors are arranged in the removable wings, such as e.g. US 6 671 223 B2 [ Bittleston, Simon Hastings) and NO 20063182 [ Rinnan et al.).

Fra US 2010002076 ( Welker m. fl.) er det kjent bruk av undervannskamera anordnet til et array av seismiske instrumenterte kabler, hvor undervannskameraene er innrettet for å avbilde objekter i vannmassen, samt for posisjonering og overvåkning av det tauede seismiske instrumenterte kabel-arrayet. From US 2010002076 (Welker et al.) it is known the use of an underwater camera arranged to an array of seismic instrumented cables, where the underwater cameras are arranged to image objects in the water mass, as well as for positioning and monitoring the towed seismic instrumented cable array.

US 20080008031 ( Vigen m. fl.) beskriver bruk av undervannskamera og optiske skannere i forbindelse med seismiske instrumenterte kabel-array for å bestemme geometri og posisjon for seismiske instrumenterte kabler, samt måling til avstand til merker eller reflektorer på arrayet. US 20080008031 (Vigen et al.) describes the use of an underwater camera and optical scanners in connection with a seismic instrumented cable array to determine the geometry and position of seismic instrumented cables, as well as measuring the distance to marks or reflectors on the array.

Fra US 20091160000 ( Kiddy m. fl.) er det kjent et fiberoptisk system for å bestemme formen på langstrakte legemer, så som en tauet seismisk instrumentert kabel. From US 20091160000 (Kiddy et al.) a fiber optic system is known for determining the shape of elongated bodies, such as a roped seismic instrumented cable.

Sensorene som er innrettet i styringsinnretningen i dag gir ikke all den informasjon som erønskelig i forbindelse med utføringen av en seismisk operasjon, spesielt hva angår drift og vedlikehold, samt avgjørende informasjon om operasjonelle forhold som har betydning for sikker drift av det instrumenterte kabel-spreadet. The sensors that are installed in the control device today do not provide all the information that is desirable in connection with the execution of a seismic operation, especially regarding operation and maintenance, as well as crucial information about operational conditions that are important for the safe operation of the instrumented cable spread.

Spesielt kan nevnes at det i dag mangler gode verktøy for å avdekke groing på den instrumenterte kabelen og styringsinnretninger. Groingøker tyngden og reduserer manøvrer-barheten av de seismiske instrumenterte kablene. I verste fall kan groing hindre fri bevegelse av styringsinnretningens vinger og dermed hindre at styringsinnretningen kan styres som ønsket. Det er følgelig et behov for å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for styringsinnretninger som er i stand til å kontrollere mengden groe og avdekke når dette problemet blir så stort at vedlikehold må utføres. In particular, it can be mentioned that today there is a lack of good tools to detect growth on the instrumented cable and control devices. Groing increases the weight and reduces the maneuverability of the seismic instrumented cables. In the worst case, growth can prevent free movement of the steering device's wings and thus prevent the steering device from being controlled as desired. Accordingly, there is a need to provide a method and an optical device for control devices capable of controlling the amount of growth and detecting when this problem becomes so great that maintenance must be performed.

Et annet problem som i dag ikke dekkes av de sensorer som eksisterer er detektering av is/isformasjoner og andre objekter i sjøen, som for eksempel tapte fiskeredskaper, trålposer eller annet avglemt utstyr eller hensatte gjenstander, samt eventuelt sjødyr som hval eller lignende, hvilke utgjør en stor kollisjonsfare både i overflaten og under vann. Fartøyet som utfører slike operasjoner vil som oftest være forsynt med instrumenter som løser noe av dette, men spesielt under vann er dette et problem. Det er følgelig et behov for å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for styringsinnretninger som er i stand til å avdekke mulige hindringer i form av isforekomster eller objekter/sjødyr som utgjør en kollisjonsfare for det det instrumenterte kabelsystemet. Another problem that is not currently covered by the existing sensors is the detection of ice/ice formations and other objects in the sea, such as lost fishing gear, trawl bags or other forgotten equipment or stored objects, as well as possibly sea animals such as whales or the like, which constitute a great risk of collision both on the surface and under water. The vessel that carries out such operations will usually be equipped with instruments that solve some of this, but especially underwater this is a problem. There is consequently a need to provide a method and an optical unit for control devices which are capable of detecting possible obstacles in the form of ice bodies or objects/sea animals which constitute a collision hazard for the instrumented cable system.

Det er også i dag et problem i forbindelse med vedlikehold når det er mørkt å finne frem til riktig styringsinnretning. Det er følgelig et behov for å tilveiebringe en optisk enhet for styringsinnretninger som er i stand til å vise hvor den befinner seg når det er mørkt ved å signalisere sin posisjon på en enkel måte. There is also today a problem in connection with maintenance when it is dark to find the right control device. Accordingly, there is a need to provide an optical unit for control devices which is capable of showing its location when it is dark by signaling its position in a simple way.

Et annet problem som i dag ikke dekkes av de sensorer som benyttes er muligheten til å bestemme graden av forurensning av forskjellig slag som oljeutslipp og andre miljøskadelige substanser og kjemikalier. Selskapene som utfører seismiske kartlegginger har krav på seg i forhold til forurensning og det er følgelig et behov for å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for styringsinnretninger som kan gi et mål på forurensning i nærheten av det instrumenterte kabelsystemet. Another problem that is not currently covered by the sensors used is the ability to determine the degree of pollution of various kinds such as oil spills and other environmentally harmful substances and chemicals. The companies that carry out seismic surveys have claims in relation to pollution and there is consequently a need to provide a method and an optical unit for control devices that can provide a measure of pollution in the vicinity of the instrumented cable system.

Videre så mangler det i dag måling av styringsinnretningens og den instrumenterte kabelens hastighet gjennom vannmassene. På grunn av påvirkning fra bølger og strøm kan hastigheten langs en seismisk instrumentert kabel variere slik at kabelen ikke blir liggende i en rett linje bak fartøyet som trekker kabelen, noe som vil føre til unøyaktighet i estimering av kabelens og dermed mikrofonenes korrekte posisjon. Denne unøyaktigheten kan det kompenseres for hvis styringsinnretningens hastighet er kjent. Det er følgelig et behov for å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for styringsinnretning for måling av hastigheten gjennom vannmassen. Furthermore, there is currently a lack of measurement of the speed of the steering device and the instrumented cable through the water masses. Due to the influence of waves and currents, the speed along a seismically instrumented cable can vary so that the cable does not lie in a straight line behind the vessel pulling the cable, which will lead to inaccuracy in estimating the correct position of the cable and thus the microphones. This inaccuracy can be compensated for if the speed of the steering device is known. There is consequently a need to provide a method and an optical unit for a control device for measuring the speed through the body of water.

Videre så er det et behov i dag for redundante systemer for posisjonsmåling innbyrdes mellom styringsinnretningene i et seismisk kabel-spread. Det er følgelig et behov for å tilveiebringe et nytt måleprinsipp for innbyrdes posisjonsmåling mellom styringsinnretningene. Furthermore, there is a need today for redundant systems for position measurement between the control devices in a seismic cable spread. There is consequently a need to provide a new measurement principle for mutual position measurement between the control devices.

Formål Purpose

Hovedformålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for styringsinnretninger som helt eller delvis reduserer de ovenfor beskrevne manglene med kjent teknikk. The main purpose of the invention is to provide a method and an optical unit for control devices which completely or partially reduce the above-described shortcomings with known technology.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for å framskaffe informasjon om omgivelsene til en instrumentert tauet kabel i vann. It is further an object of the present invention to provide a method and an optical unit for obtaining information about the surroundings of an instrumented towed cable in water.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for å fremskaffe optisk informasjon om omgivelsene til en instrumentert kabel over og under vann som i tillegg til informasjon fra andre sensorer kan utfylle det operasjonelle bildet og gi bedre beslutningsgrunnlag for styring, drift og dokumentasjon av det seismiske instrumenterte kabel-spreadet. An aim of the present invention is to provide a method and an optical unit for obtaining optical information about the surroundings of an instrumented cable above and below water which, in addition to information from other sensors, can complement the operational picture and provide a better decision-making basis for management, operation and documentation of the seismic instrumented cable spread.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet hvor man benytter informasjon fra optiske kamera eller sensorer for i vesentlig grad bidra til å effektivisere drift og vedlikehold, samt gi avgjørende informasjon om operasjonelle forhold som har betydning for sikker drift av det instrumenterte kabel-spreadet. It is also an object of the present invention to provide a method and an optical unit where information from optical cameras or sensors is used to significantly contribute to making operation and maintenance more efficient, as well as providing crucial information about operational conditions that are important for safe operation of the instrumented cable spread.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet som bidrar til å effektivisere vedlikehold og øke operativ driftstid for seismiske kabelsystemer. One purpose of the present invention is to provide a method and an optical unit which helps to make maintenance more efficient and increase the operative operating time for seismic cable systems.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for å fremskaffe informasjon om omgivelsene til den instrumenterte kabelen som har direkte betydning for den seismiske operasjonens sikkerhet og effektivitet. An object of the present invention is to provide a method and an optical unit for obtaining information about the surroundings of the instrumented cable which has a direct impact on the safety and efficiency of the seismic operation.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet som gjør at driftspersonell i følgebåt/arbeidsbåt på en enkel måte kan finne en styringsinnretning ved at den kan gi bildeinformasjon om sin posisjon og/eller signalere sin posisjon ved hjelp av en lyskilde på styringsinnretningen i det instrumenterte kabel-spreadet. It is also an object of the present invention to provide a method and an optical unit which enables operating personnel in escort boats/workboats to find a control device in a simple way by providing image information about its position and/or signaling its position using of a light source on the control device in the instrumented cable spread.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for optisk kontroll av groing på styringsinnretning og nærliggende kabelstrekk for å gi verdifull informasjon om når den instrumenterte kabelen må tas inn for rengjøring og behandling. An object of the present invention is to provide a method and an optical unit for optical control of growth on the control device and nearby cable runs to provide valuable information about when the instrumented cable must be taken in for cleaning and treatment.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet for bruk av optiske sensorer eller kamera til bedre posisjoneringsinformasjon og styring av det instrumenterte kabel-spreadet under mulige kollisjonsforhold og forhold der de instrumenterte kablene kan risikere å filtre seg inn i hverandre. It is further an object of the present invention to provide a method and an optical unit for the use of optical sensors or cameras for better positioning information and control of the instrumented cable spread under possible collision conditions and conditions where the instrumented cables may risk entanglement in each other.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet innrettet for å avdekke mulige hindringer for den instrumenterte kabelen/styringsinnretninger. It is further an object of the present invention to provide a method and an optical unit designed to detect possible obstructions to the instrumented cable/control devices.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet innrettet for måling av hastighet gjennom vannmassen. It is an aim of the present invention to provide a method and an optical unit designed for measuring speed through the body of water.

Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en optisk enhet som er innrettet for å bestemme graden av forurensning i sjøen. One purpose of the present invention is to provide a method and an optical unit which is designed to determine the degree of pollution in the sea.

Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen at bildeinformasjon skal kunne overføres via radio til arbeidsbåt eller seismikkskip eller via fiberforbindelse i den seismiske instrumenterte kabelen slik at bildedata kan benyttes i sann tid, eller ved at bildedata lagres lokalt for senere analyse og dokumentasjon. It is also a purpose of the present invention that image information should be able to be transmitted via radio to a work boat or seismic ship or via a fiber connection in the seismic instrumented cable so that image data can be used in real time, or by image data being stored locally for later analysis and documentation.

Oppfinnelsen The invention

En fremgangsmåte i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk og detaljer ved fremgangsmåten er beskrevet i patentkravene 2-17. A method in accordance with the invention is stated in patent claim 1. Advantageous features and details of the method are described in patent claims 2-17.

En optisk enhet i samsvar med oppfinnelsen er angitt i patentkrav 18. Fordelaktige trekk og detaljer ved den optiske enheten er beskrevet i patentkravene 19-31. An optical unit in accordance with the invention is stated in patent claim 18. Advantageous features and details of the optical unit are described in patent claims 19-31.

Uttrykket "omgivelser" brukt i denne beskrivelsen omfatter også relevant informasjon i forhold til nærliggende instrumenterte kabler og styringsinnretninger. The term "surroundings" used in this description also includes relevant information in relation to nearby instrumented cables and control devices.

Et system for posisjonering av en instrumentert tauet kabel i vann, så som en marin seismisk streamer, og/eller et instrumentert tauet kabel-array (streamer-array) omfatter typisk flere styringsinnretninger anordnet til instrumenterte kabler, en styringssentral anordnet ombord på et fartøy, fortrinnsvis et kartleggingsfartøy, hvilken styringssentral er innrettet for kommunikasjon med de instrumenterte kablene og de enkelte styringsinnretningene anordnet dertil. Dette er ofte referert til som et STAP-system (STAP - "Seismic Towed Array Positioning"). Videre omfatter kjente systemer vanligvis halebøyer anordnet til de instrumenterte kablene i kabel-arrayet, samt deflektoranordningerforå spre de instrumenterte kablene i et kabel-array. Styringssentralen innrettet for kommunikasjon med styringsinnretninger og halebøyer, enten via den instrumenterte kabelen eller trådløst, samt innrettet for kommunikasjon med fartøyet og eventuelt deflektor-anordninger. Som vil bli forklart nedenfor kan halebøyer erstattes av styringsinnretninger dersom de er forsynt med en GNSS-enhet (Globalt navigasjonssatellittsystem, GNSS). A system for positioning an instrumented towed cable in water, such as a marine seismic streamer, and/or an instrumented towed cable array (streamer array) typically comprises several control devices arranged for instrumented cables, a control center arranged on board a vessel, preferably a surveying vessel, which control center is arranged for communication with the instrumented cables and the individual control devices arranged thereto. This is often referred to as a STAP system (STAP - "Seismic Towed Array Positioning"). Furthermore, known systems usually comprise tail bends arranged for the instrumented cables in the cable array, as well as deflector devices for spreading the instrumented cables in a cable array. The control center arranged for communication with steering devices and tail buoys, either via the instrumented cable or wirelessly, as well as arranged for communication with the vessel and possibly deflector devices. As will be explained below, tail buoys can be replaced by steering devices if they are equipped with a GNSS (Global Navigation Satellite System, GNSS) unit.

Styringsinnretningene anordnet til de instrumenterte kablene er fordelaktig en styringsinnretning som omfatter: - en hovedkropp forsynt med en prosessorenhet, akselerometre, eventuelt rategyro og magnetkompass, trykksensor, samt induktive koblinger for trådløs (kontaktløs) kommunikasjon og energioverføring til vinger eller mekaniske koblinger for kommunikasjon og energioverføring, - avtakbare vinger, fortrinnsvis minst to avtakbare vinger, hvilke vinger er forsynt med en prosessorenhet, induktive kobling eller mekanisk kobling for tilkobling til hovedkroppen, halleffektsensor, oppladbare batterier, intelligent ladeelektronikk, motor med momentsensor, The control devices arranged for the instrumented cables are advantageously a control device which includes: - a main body equipped with a processor unit, accelerometers, possibly rate gyro and magnetic compass, pressure sensor, as well as inductive connections for wireless (contactless) communication and energy transfer to wings or mechanical links for communication and energy transfer , - removable wings, preferably at least two removable wings, which wings are equipped with a processor unit, inductive coupling or mechanical coupling for connection to the main body, hall effect sensor, rechargeable batteries, intelligent charging electronics, motor with torque sensor,

- lokal styringsinnretningssoftware som kjører på kroppens prosessorenhet, - local control device software running on the body's processor unit,

- lokal vingestyringssoftware som kjører på vingens prosessorenhet, - local wing control software running on the wing's processor unit,

- sensorer for ulike formål som for eksempel dybde, temperatur, salinitet, magnetfelt og bevegelse, samt eventuelt akustiske sendere og mottakere montert i vingen. - sensors for various purposes such as depth, temperature, salinity, magnetic field and movement, as well as possibly acoustic transmitters and receivers mounted in the wing.

Med andre ord inneholder styringsinnretningene sensorer for måling og kontroll av en eller flere av følgende: posisjon, retning, bevegelse, magnetfelt, trykk, temperatur, akustikk, sjokk og andre sensorer for karakterisering av sjø og havbunnsparametere. In other words, the control devices contain sensors for measuring and controlling one or more of the following: position, direction, movement, magnetic field, pressure, temperature, acoustics, shock and other sensors for characterizing sea and seabed parameters.

Styringsinnretninger som dette er f.eks. beskrevet i søkers norske patentsøknader NO 20080145, NO 20083830 og NO 20092575. Control devices such as this are e.g. described in the applicant's Norwegian patent applications NO 20080145, NO 20083830 and NO 20092575.

Den foreliggende oppfinnelsen introduserer et sensorsystem basert på optiske sensorer/kamera som tilveiebringer ny funksjonalitet for overvåkning, kontroll, dokumentasjon og informasjon relevant for styringen av de seismiske instrumenterte kablene og styringsinnretningene mens disse er i drift. Dette oppnås ved at minst en optisk enhet omfattende optisk kamera for generering av bilder eller video og/eller andre optiske sensorer innrettes i minst en av styringsinnretningens avtakbare vinger, hvilken vinge kan omtales som en optisk vinge. The present invention introduces a sensor system based on optical sensors/camera which provides new functionality for monitoring, control, documentation and information relevant to the management of the seismic instrumented cables and control devices while these are in operation. This is achieved by arranging at least one optical unit comprising an optical camera for generating images or video and/or other optical sensors in at least one of the control device's removable wings, which wing can be referred to as an optical wing.

De(n) optiske enheten(e) vil gi verdifull tilleggsinformasjon som kan være avgjørende i forbindelse med vanskelige operasjonelle forhold som for eksempel kollisjon med objekter, typisk is, bøyer eller hensatte og forlatte fiskeredskaper, samt sjødyr. The optical unit(s) will provide valuable additional information that can be decisive in connection with difficult operational conditions such as collision with objects, typically ice, buoys or stored and abandoned fishing gear, as well as sea animals.

Eksempelvis vil den optiske enheten ved at den omfatter kamera være innrettet til å kunne ta bilder og/eller video av nærliggende områder for styringsinnretningen over og under vann. For undervannsbehov kan også kamera benyttes til å måle hastigheten gjennom vannmassen ved å ta bilder med korte mellomrom i tid slik at bildeanalyse kan benyttes til å estimere hastighet ved å måle avstand som avbildede faste partikler i vannet flytter seg mellom to eksponeringer. For example, in that it includes a camera, the optical unit will be designed to be able to take pictures and/or video of nearby areas for the control device above and below water. For underwater needs, the camera can also be used to measure the speed through the water mass by taking pictures at short intervals in time so that image analysis can be used to estimate speed by measuring the distance that imaged solid particles in the water move between two exposures.

Den optiske enheten, dvs. kamera, kan videre benyttes til å avbilde groing på styringsinnretningens vinger, innfesting og på selve den seismiske instrumenterte kabelen, da spesielt nærliggende kabelstrekk. Ved å ta bilder med jevne mellomrom, f.eks. hver time, kan videre groingstakten bestemmes slik at man kan bestemme gjenværende operasjonell tid før groingen medfører at operasjonen må avbrytes. The optical unit, i.e. camera, can also be used to image growth on the steering device's wings, attachment and on the seismic instrumented cable itself, especially nearby cable stretches. By taking pictures at regular intervals, e.g. every hour, the growth rate can further be determined so that the remaining operational time can be determined before the growth means that the operation must be interrupted.

Den optiske enheten kan være innrettet for vanlig eller infrarødt lys avhengig av ønsket funksjonalitet og den kan inneholde styrbare eller faste kamera og/eller optiske sensorer. Videre kan den optiske enheten være fast montert eller montert på bevegelig plattform for stabilisert avbildning i både panorering og tilt, noe som vil medføre skarpere og bedre bilder. Den bevegelige plattformen styres basert på målinger fra bevegelsessensor(er) innrettet i vingen, eksempelvis i form av et treghets-cluster (IMU) omfattende ett eller flere akselerometre og eventuelt rategyro. I tillegg kan den optiske enheten være forsynt med zoom-funksjonalitet. The optical unit can be designed for ordinary or infrared light depending on the desired functionality and it can contain steerable or fixed cameras and/or optical sensors. Furthermore, the optical unit can be permanently mounted or mounted on a moving platform for stabilized imaging in both panning and tilting, which will result in sharper and better images. The moving platform is controlled based on measurements from motion sensor(s) arranged in the wing, for example in the form of an inertial cluster (IMU) comprising one or more accelerometers and possibly a rate gyro. In addition, the optical unit can be provided with zoom functionality.

Den optiske enheten kan aktiveres ved elektroniske styringssignaler via den instrumenterte kabelen eller ved kommunikasjon via det akustiske transmisjonssystemet. The optical unit can be activated by electronic control signals via the instrumented cable or by communication via the acoustic transmission system.

Den optiske enheten kan videre innrettes for å operere autonomt, ved tidsaktivert styring eller ved hjelp av en av de øvrige sensorene i styringsinnretningen. The optical unit can also be arranged to operate autonomously, by time-activated control or by means of one of the other sensors in the control device.

Den optiske enheten kan også benyttes for å undersøke feil ved styringsinnretninger, da spesielt dersom man har feilfunksjon ved en vinge, ved å undersøke om noe har festet seg til sty ri ngsi n n retn i nge n. The optical unit can also be used to investigate faults in control devices, especially if there is a malfunction of a wing, by checking whether something has stuck to the control system.

Innsamlet informasjon (sensordata/bilder/video) fra den optiske enheten overføres på lignende måte tilbake til kartleggingsfartøyet, arbeidsbåt eller andre enheter via kabel eller fiberforbindelse i den instrumenterte kabelen eller ved hjelp av akustisk transmisjon. Dersom styringsinnretningen er forsynt med en radioenhet (i det minste antenne) for dataoverføring i minst en av styringsinnretningens vinger kan også radio benyttes for transmisjon av informasjonen. Dette forutsetter imidlertid at overføring skjer når styringsinnretningen er i en overflateposisjon. Collected information (sensor data/images/video) from the optical unit is similarly transmitted back to the survey vessel, workboat or other units via cable or fiber connection in the instrumented cable or by means of acoustic transmission. If the control device is equipped with a radio unit (at least antenna) for data transmission in at least one of the control device's wings, radio can also be used for transmission of the information. However, this assumes that transmission takes place when the control device is in a surface position.

Lagrede optiske sensordata og bilder/video fra autonom drift kan ved hjelp av styrings-kommando via den instrumenterte kabelen, akustikk eller radio overføres når det er behov for det og vingen har kommunikasjon med fartøy eller arbeidsbåt. Bildene/video/dataene kan deretter analyseres ombord på fartøyet eller arbeidsbåt og benyttes som vurderingsgrunnlag i den operative prosessen og som dokumentasjon for spesifikke hendelser. Det skal også nevnes at styringsinnretningen selv kan være forsynt med midler og/eller programvare for analyse av data/bilder/video. Stored optical sensor data and images/video from autonomous operation can be transmitted using a control command via the instrumented cable, acoustics or radio when there is a need for it and the wing has communication with vessels or workboats. The images/video/data can then be analyzed on board the vessel or workboat and used as a basis for assessment in the operative process and as documentation for specific incidents. It should also be mentioned that the control device itself may be provided with means and/or software for analyzing data/images/video.

Videre kan den optiske enheten i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen forsynes med optiske lyskilder for synlig eller infrarødt lys i en eller flere av styringsinnretningens vinger, hvilke er innrettet for å tilveiebringe eksponeringslys etter behov når styringsinnretningen beveger seg i mørke områder eller om natten. De optiske lyskildene kan styres etter behov ved hjelp av styringssignaler fra den instrumenterte kabelen eller andre kommunikasjonskanaler. Både lyskildens intensitet og eksponeringstid, samt eventuelt bølgelengde kan også styres på denne måten. Furthermore, the optical unit in accordance with the present invention can be provided with optical light sources for visible or infrared light in one or more of the control device's wings, which are arranged to provide exposure light as needed when the control device moves in dark areas or at night. The optical light sources can be controlled as needed using control signals from the instrumented cable or other communication channels. Both the light source's intensity and exposure time, as well as possibly the wavelength, can also be controlled in this way.

Oppfinnelsens primære bruksområde er å ta bilder eller video som kan gi verdifull operasjonell informasjon over og under vann. Dette gjelder i første rekke bilder av styringsinnretningen og nærliggende seismiske instrumenterte kabel for å kontrollere mengden av groe. The invention's primary application is to take pictures or video that can provide valuable operational information above and below water. This applies primarily to images of the control device and nearby seismic instrumented cable to control the amount of growth.

Det er også nyttig å kunne ta bilder av objekter i sjøen for å unngå å kollidere med disse, samt å ta bilder av nærliggende styringsinnretninger og instrumenterte kabler hvis disse kommer for nær hverandre. I sammenheng med det sist nevnte kan fordelaktig styringsinnretningene utstyres med optiske kjennemerker, så som serienummer, strekkoder, QR-koder eller lignende, som kan gi mer informasjon om den aktuelle styringsinnretningen. Ved bildebehandling kan man da raskt identifisere den aktuelle styringsinnretningen og medfølgende tilleggsinformasjon. It is also useful to be able to take pictures of objects in the sea to avoid colliding with them, as well as to take pictures of nearby control devices and instrumented cables if these come too close to each other. In connection with the last mentioned, the control devices can advantageously be equipped with optical identifiers, such as serial numbers, barcodes, QR codes or the like, which can provide more information about the control device in question. Image processing can then quickly identify the control device in question and accompanying additional information.

En annen anvendelse av kamera i vingen er at det muliggjør optisk posisjonering av styringsinnretninger som skal manøvreres relativt nært opp til hverandre. Kameraets synsfelt kan utstyres med et grafisk rutenett eller på annen måte en posisjoneringsskala som kan benyttes for å posisjonere styringsinnretningene i forhold til hverandre. Ved bildebehandling kan denne informasjonen utnyttes til å bestemme styringsinnretningenes relative posisjon med høy nøyaktighet slik at det blir mulig å kjøre to seismiske instrumenterte kabler relativt nært opptil hverandre. Optisk posisjonering kan gjøres som et supplement til akustisk posisjonering ogøker dermed sikkerheten mot kollisjon eller sammenfiltring ved at man har to uavhengige systemer som hver for seg gir nødvendig og nøyaktig posisjoneringsinformasjon. Another application of the camera in the wing is that it enables the optical positioning of control devices that are to be maneuvered relatively close to each other. The camera's field of view can be equipped with a graphic grid or in some other way a positioning scale that can be used to position the control devices in relation to each other. During image processing, this information can be used to determine the relative position of the control devices with high accuracy so that it becomes possible to run two seismic instrumented cables relatively close to each other. Optical positioning can be done as a supplement to acoustic positioning and thus increases safety against collision or entanglement by having two independent systems that each provide necessary and accurate positioning information.

En ytterligere anvendelse av den optiske enheten er å benytte dens kamera til å måle sikt i vannmassene. Dette kan gjøres ved å ta bilder av et forhåndsdefinert avstandsfelt med markerte avstander langs den seismiske instrumenterte kabelen og på denne måten bestemme hvor lang lengste lesbare avstand er. A further application of the optical device is to use its camera to measure visibility in bodies of water. This can be done by taking pictures of a predefined distance field with marked distances along the seismic instrumented cable and in this way determine how long the longest readable distance is.

En alternativ måte å bestemme sikt i vannmassene er ved at den optiske enhetens kamera benyttes for bestemme reflektert lys eller tilbakespredning fra partikler i vannet når den optiske lyskilden aktiveres. An alternative way to determine visibility in water bodies is by using the optical unit's camera to determine reflected light or backscatter from particles in the water when the optical light source is activated.

Sikten er i hovedsak bestemt av innholdet av faste partikler i vannet. Når den optiske kilden aktiveres vil disse reflektere lys tilbake mot kamera og mengden av reflektert lys vil være et mål for sikten i vannet. Ved liten mengde faste partikler har man god sikt og lite lys reflekteres. Ved stor mengde faste partikler og biologisk materiale i sjøen vil mye lys reflekteres og man har redusert sikt. Visibility is mainly determined by the content of solid particles in the water. When the optical source is activated, these will reflect light back towards the camera and the amount of reflected light will be a measure of visibility in the water. With a small amount of solid particles, you have good visibility and little light is reflected. If there is a large amount of solid particles and biological material in the sea, a lot of light will be reflected and visibility will be reduced.

Ut fra analyse av partikkelmengden i vannet kan en videre estimere groingstakten på de instrumenterte kablene og styringsinnretningene og derigjennom få nyttig informasjon for videre operativ planlegging. Based on analysis of the amount of particles in the water, one can further estimate the rate of growth on the instrumented cables and control devices and thereby obtain useful information for further operational planning.

En ytterligere alternativ måte å måle sikt i vannmassene på er ved å benytte de optiske lyskildene til å sende optiske signaler fra en styringsinnretning til en annen på en nærliggende instrumentert kabel og på grunnlag av lysdempingen mellom den optiske lyskilden og mottaker (optisk sensor/kamera) bestemme dempingsparametrene. Ved å gjøre dette mellom flere styringsinnretninger og i forskjellige retninger kan man også bestemme homogeniteten i vannmassene. A further alternative way of measuring visibility in the bodies of water is by using the optical light sources to send optical signals from one control device to another on a nearby instrumented cable and on the basis of the light attenuation between the optical light source and receiver (optical sensor/camera) determine the damping parameters. By doing this between several control devices and in different directions, the homogeneity of the water masses can also be determined.

Den foreliggende oppfinnelsen kan videre benyttes til å estimere vannmassens transparens ved ulike bølgelengder ved å benytte optiske lyskilder med forskjellig bølgelengde som ved spektral-analyse kan benyttes for å estimere innholdet av ulike biologiske stoffer, f.eks. alger og planktontyper i vannet. Ulike planktontyper og biologiske substanser vil typisk ha forskjellig absorbsjons-koeffisient som funksjon av bølgelengden, noe som kan benyttes til å bestemme hvilke typer biologisk materiale som finnes i vannet. Absorbsjonsspektra for klorofyll, bakterieklorofyll og karotenoider har for eksempel typiske absorbsjonsspektra i området 300 til 900 nanometer, noe som kan benyttes for å identifisere disse substansene. The present invention can also be used to estimate the transparency of the water mass at different wavelengths by using optical light sources with different wavelengths which, by spectral analysis, can be used to estimate the content of various biological substances, e.g. algae and plankton types in the water. Different plankton types and biological substances will typically have different absorption coefficients as a function of the wavelength, which can be used to determine which types of biological material are found in the water. Absorption spectra for chlorophyll, bacterial chlorophyll and carotenoids, for example, have typical absorption spectra in the range of 300 to 900 nanometers, which can be used to identify these substances.

Alternativt kan flere av de ovenfor nevnte målingene sammenlignes, kombineres og/eller vektes med hverandre for mer nøyaktig bestemmelse av parameterne. Alternatively, several of the above-mentioned measurements can be compared, combined and/or weighted with each other for more accurate determination of the parameters.

Måling av sikten, transparens og homogenitet gir følgelig informasjon om mengden av partikler og biologisk materiale i sjøen og gir dermed uttrykk for faren for groing. Mye biologisk materiale vil gi raskere groing på kabel og styringsinnretning enn det man får i renere farvann. Groingøker tyngden og reduserer manøvrerbarheten av de seismiske kablene. I verste fall kan groing hindre fri bevegelse av styringsinnretningens vinger og dermed hindre at styringsinnretningen kan styres som ønsket. En optisk kontroll av groing på styringsinnretningen og nærliggende kabelstrekk vil dermed gi verdifull informasjon om når kabelen må tas inn for rengjøring og behandling. Measurement of visibility, transparency and homogeneity consequently provides information on the amount of particles and biological material in the sea and thus expresses the risk of growth. A lot of biological material will cause faster growth on the cable and control device than what you get in cleaner waters. Groing increases the weight and reduces the maneuverability of the seismic cables. In the worst case, growth can prevent free movement of the steering device's wings and thus prevent the steering device from being controlled as desired. An optical check of growth on the control device and nearby cable runs will thus provide valuable information about when the cable must be taken in for cleaning and treatment.

Informasjon fra de(n) optiske enheten(e) vil derfor være en viktig parameter i forbindelse med drift og vedlikehold. Information from the optical unit(s) will therefore be an important parameter in connection with operation and maintenance.

Videre kan bilder tatt i overflateposisjon for styringsinnretningen/kabelen og analyse av vannmassens transparens basert på optiske metoder, som nevnt ovenfor, benyttes til å bestemme graden av forurensing, typisk ved utslipp av olje eller andre forurensende substanser og kjemikalier. Dette har stor betydning for miljøovervåkning og varsling vedrørende miljømessige skader. Furthermore, images taken in the surface position of the control device/cable and analysis of the transparency of the water mass based on optical methods, as mentioned above, can be used to determine the degree of pollution, typically when oil or other polluting substances and chemicals are released. This is of great importance for environmental monitoring and notification regarding environmental damage.

Videre kan styringsinnretninger forsynt med optiske enheter (kamera) styres til overflaten slik at man kan ta bilder på langt hold. Spesielt i områder med isforhold kan dette gi verdifull informasjon om eventuell kollisjonsfare med isflak eller andre isforekomster. I og med at 90 % av isen ligger under vann kan isforekomster som virker ubetydelige sett fra overflaten utgjøre en stor trussel og kollisjonsfare under vann. Ved tidlige å detektere is eller andre objekter i vannet kan en manøvrere den enkelte instrumenterte kabel eller hele kabel-spreadet til en hensiktsmessig posisjon for å unngå kollisjon. I og med at kollisjon med is vil kunneødelegge styringsinnretningen eller den instrumenterte kabelen og medføre vesentlig tidsavbrudd i operasjonen vil tidlig deteksjon av kollisjonsfare bety sikrere og mer kontinuerlig drift av kabel-spreadet. Furthermore, control devices equipped with optical units (camera) can be controlled to the surface so that pictures can be taken from a long distance. Especially in areas with icy conditions, this can provide valuable information about any risk of collision with ice floes or other ice deposits. As 90% of the ice is under water, ice deposits that seem insignificant from the surface can pose a major threat and risk of collision underwater. If ice or other objects in the water are detected early, the individual instrumented cable or the entire cable spread can be maneuvered to an appropriate position to avoid collision. As a collision with ice could destroy the control device or the instrumented cable and cause a significant time interruption in the operation, early detection of the danger of collision means safer and more continuous operation of the cable spread.

Faren for kollisjonøker ved at drivende is kan komme inn i kabel-spreadet selv om det finnes en isfri sone rett foran fartøyet. Ved å ta flere overflate bi Ide r eller bilder under vann over tid kan man beregne isens hastighet og bevegelsesretning og derved estimere hvor og når isen eventuelt vil komme inn i det seismiske kabel-spreadet. The risk of collision increases because drifting ice can enter the cable spread even if there is an ice-free zone directly in front of the vessel. By taking several surface images or underwater images over time, one can calculate the ice's speed and direction of movement and thereby estimate where and when the ice will possibly enter the seismic cable spread.

Det seismiske kabel-spreadet er meget stort og kan i praksis dekke flere kvadratkilometer. Sannsynligheten for at en av de instrumenterte kablene kan komme i kontakt med objekter i sjøen, som for eksempel tapte fiskeredskaper, trålposer eller annet avglemt utstyr eller hensatte gjenstander, samt sjødyr, er relativt stor. Ved bruk av kamera i vinge kan man da samle inn informasjon om hvilken type objekt og hindring som foreligger og dermed få en raskere og mer effektiv beslutningsprosess i forhold til hvordan situasjonen skal løses. The seismic cable spread is very large and can in practice cover several square kilometres. The probability that one of the instrumented cables may come into contact with objects in the sea, such as lost fishing gear, trawl bags or other forgotten equipment or stored objects, as well as sea animals, is relatively high. By using a camera in the wing, you can then collect information about the type of object and obstacle present and thus get a faster and more efficient decision-making process in relation to how the situation should be resolved.

Seismiske instrumenterte kabel-spread benyttes til undersøkelse av forholdene i forskjellige typer farvann og det er alltid en fare for at noen av de instrumenterte kablene kan komme for nært opptil grunner, skjær og umerkede hindringer i sjøen. Kamera i vingen kan da tidlig gi informasjon om at grunnforholdene endrer seg eller om at det forekommer ukjente hindringer i nærheten av den instrumenterte kabelen. Hvis slike hindringer detekteres kan informasjonen fra kamera i vingen bidra til at man kan styre den instrumenterte kabelen eller det instrumenterte kabel-spreadet i god avstand fra slike hindringer. Slik informasjon kan benyttes til kartlegging av traseen og blir spesielt verdifull hvis strekningen skal kjøres på nytt av samme eller andre seismiske fartøy. Seismic instrumented cable spreads are used to investigate the conditions in different types of waters and there is always a danger that some of the instrumented cables may come too close to shoals, reefs and unmarked obstacles in the sea. The camera in the wing can then provide early information that the ground conditions are changing or that there are unknown obstacles in the vicinity of the instrumented cable. If such obstacles are detected, the information from the camera in the wing can help to steer the instrumented cable or the instrumented cable spread at a good distance from such obstacles. Such information can be used for mapping the route and becomes particularly valuable if the section is to be run again by the same or other seismic vessels.

Videre kan kamera og programvare og/eller midler for bildebehandling i styringsinnretningen eller styringssentral i vesentlig grad bidra til å hindre kollisjon med undersjøiske objekter. Ved at kamera generer informasjon om hindringer og avstand til disse kan styringsinnretningen autonomt bestemme om det skal foretas avvikende manøvrering i forhold til en nærliggende hindring eller dette kan kommanderes fra styringssentralen. Ved å detektere avstand til nærmeste hindring og sammenholde det med en minimumsgrense, kan styringsinnretningen selv bestemme eller styringssentralen bestemme når det skal foretas en avvikende manøver for å unngå kollisjon. Furthermore, cameras and software and/or means for image processing in the control device or control center can significantly contribute to preventing collisions with underwater objects. By the camera generating information about obstacles and the distance to them, the control device can autonomously decide whether to carry out deviating maneuvers in relation to a nearby obstacle or this can be commanded from the control centre. By detecting the distance to the nearest obstacle and comparing it with a minimum limit, the control device itself or the control center can decide when a deviant maneuver must be carried out to avoid a collision.

En annen anvendelse av kamera i vingen er i forbindelse med posisjonering av styringsinnretninger som skal manøvreres relativt nært opp til hverandre. Kameraets synsfelt kan utstyres med et grafisk rutenett eller på annen måte en posisjoneringsskala som kan benyttes for å posisjonere styringsinnretningene i forhold til hverandre. Ved bildebehandling kan denne informasjonen utnyttes til å bestemme styringsinnretningenes relative posisjon med stor nøyaktighet slik at det blir mulig å kjøre to seismiske instrumenterte kabler relativt nært opp til hverandre. Optisk posisjonering kan gjøres som et supplement til akustisk posisjonering ogøker dermed sikkerheten mot kollisjon eller sammenfiltring ved at man har to uavhengige systemer som hver for seg gir nødvendig og nøyaktig posisjoneringsinformasjon. Another application of the camera in the wing is in connection with the positioning of control devices that are to be maneuvered relatively close to each other. The camera's field of view can be equipped with a graphic grid or in some other way a positioning scale that can be used to position the control devices in relation to each other. During image processing, this information can be used to determine the relative position of the control devices with great accuracy, so that it becomes possible to run two seismic instrumented cables relatively close to each other. Optical positioning can be done as a supplement to acoustic positioning and thus increases safety against collision or entanglement by having two independent systems that each provide necessary and accurate positioning information.

I tillegg til rene eksponeringsformål kan de optiske lyskildene benyttes til signalering både over og under vann. Under vann kan den optiske transmisjonskanalen benyttes til kommunikasjon med andre styringsinnretninger og over vann til signalering med lys for å fortelle vedlikeholdspersonell hvor i sjøen en styringsinnretning befinner seg. In addition to pure exposure purposes, the optical light sources can be used for signaling both above and below water. Underwater, the optical transmission channel can be used for communication with other control devices and above water for signaling with light to tell maintenance personnel where in the sea a control device is located.

Videre er detønskelig med redundante systemer som baserer seg på forskjellig sensorteknologi slik at ulike sensorsystemer kan kontrolleres og kalibreres mot hverandre. Med den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebragt et sensorsystem basert på optiske sensorer som gjør det mulig å forbedre posisjoneringsnøyaktigheten og hastighet gjennom vannmassen, samt at det muliggjøre kalibrering mot andre sensorsystemer. Furthermore, it is desirable to have redundant systems that are based on different sensor technology so that different sensor systems can be checked and calibrated against each other. With the present invention, a sensor system based on optical sensors has been provided which makes it possible to improve the positioning accuracy and speed through the body of water, as well as enabling calibration against other sensor systems.

Ytterligere fordelaktige trekk og detaljer ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen. Further advantageous features and details of the present invention will be apparent from the following exemplary description.

Eksempel Example

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet mer detaljert med henvisning til de vedlagte figurene, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av et eksempel på et trukket seismisk instrumentert kabel-spread bak et kartleggingsfartøy, Fig. 2 viser en prinsippskisse av en utførelsesform av en styringsinnretning hvor vingene er forsynt med sensorer og elektronikk, og The invention will be described below in more detail with reference to the attached figures, where: Fig. 1 shows a schematic diagram of an example of a towed seismic instrumented cable spread behind a survey vessel, Fig. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of a control device where the wings are equipped with sensors and electronics, and

Fig. 3 viser en prinsippskisse av en vinge forsynt med optiske midler. Fig. 3 shows a principle sketch of a wing provided with optical means.

Henviser nå til Figur 1 som viser en prinsippskisse av et eksempel på et typisk instrumentert seismisk kabel-spread, hvor seismiske instrumenterte kabler 50 trekkes bak et kartleggingsfartøy 60. Hver instrumenterte kabel 50 er forsynt med styringsinnretninger 20 innrettet for tilkobling i serie mellom to tilliggende instrumenterte kabelseksjoner 50a av en multi-seksjonskabel 50, for styring av den instrumenterte kabelen 50. På enden av hver instrumenterte kabel 50 kan det enten anordnes en halebøye (ikke vist) eller en styringsinnretning 20 forsynt med en GNSS-enhet (ikke vist) (Globalt navigasjonssatellittsystem), hvilket vil bli ytterligere forklart nedenfor. Hele kabel-spreadet styres av en styringssentral 70 ombord på fartøyet 60. Referring now to Figure 1 which shows a schematic diagram of an example of a typical instrumented seismic cable spread, where seismic instrumented cables 50 are pulled behind a survey vessel 60. Each instrumented cable 50 is provided with control devices 20 arranged for connection in series between two adjacent instrumented cable sections 50a of a multi-section cable 50, for steering the instrumented cable 50. At the end of each instrumented cable 50 either a tail buoy (not shown) or a steering device 20 provided with a GNSS unit (not shown) can be arranged (Global navigation satellite system), which will be further explained below. The entire cable spread is controlled by a control center 70 on board the vessel 60.

Henviser nå til Figur 2 som viser en prinsippskisse av et eksempel på en utførelsesform av en styringsinnretning 20 av kjent teknikk. Reference is now made to Figure 2, which shows a schematic diagram of an example of an embodiment of a control device 20 of known technology.

Styringsinnretningen 20 er dannet av en hovedkropp 21 og tre separate avtakbare vinger 22a-c, fortrinnsvis såkalte smartvinger, hvilke er jevnt fordelt rundt hovedkroppen 21, og er en såkalt treakset bird. Hovedkroppen 21 er hovedsakelig et langstrakt strømlinjeformet rørformet hus, som ved sine ender omfatter tilkoblingsmidler 23a og 23b tilpasset for mekanisk og elektrisk tilkobling i serie mellom kabelseksjoner 50a i den seismisk instrumenterte kabelen 50. Tilkoblingsmidlene 23a-b er for dette tilpasset tilsvarende tilkoblingspunkter (ikke vist) i hver ende av hver kabelseksjon 50a, hvilke tilkoblingspunkter normalt brukes til å koble sammen to tilliggende kabelseksjoner 50a. Vingene 22a-c er videre separat avtakbart festet til hovedkroppen 21. The control device 20 is formed by a main body 21 and three separate detachable wings 22a-c, preferably so-called smart wings, which are evenly distributed around the main body 21, and is a so-called three-axis bird. The main body 21 is mainly an elongated streamlined tubular housing, which at its ends comprises connection means 23a and 23b adapted for mechanical and electrical connection in series between cable sections 50a in the seismically instrumented cable 50. For this, the connection means 23a-b are adapted to corresponding connection points (not shown ) at each end of each cable section 50a, which connection points are normally used to connect two adjacent cable sections 50a. The wings 22a-c are further separately detachably attached to the main body 21.

Hovedkroppen 21 er videre forsynt med en prosessorenhet (ikke vist), trykksensor (ikke vist), samt tre induktive koblinger (ikke vist) for trådløs kommunikasjon og energioverføring til vinger 22a-c eller tre mekaniske koblinger (ikke vist) for kommunikasjon og energioverføring. I tillegg kan hovedkroppen 21 videre omfatte treghets-cluster (IMU) (ikke vist) omfattende ett eller flere akselerometre og eventuelt rategyro. The main body 21 is further provided with a processor unit (not shown), pressure sensor (not shown), as well as three inductive connectors (not shown) for wireless communication and energy transfer to wings 22a-c or three mechanical connectors (not shown) for communication and energy transfer. In addition, the main body 21 can further comprise an inertial cluster (IMU) (not shown) comprising one or more accelerometers and possibly a rate gyro.

Vingene 22a-c er forsynt med en prosessorenhet (ikke vist), induktiv kobling (ikke vist) eller mekanisk kobling (ikke vist) for tilkobling til hovedkroppen 21 for kommunikasjon og energi- overføring, halleffektsensor (ikke vist), oppladbare bufferbatterier (ikke vist), intelligent ladeelektronikk (ikke vist), samt motor med gir for styring av vingene 22a-c. The wings 22a-c are provided with a processor unit (not shown), inductive coupling (not shown) or mechanical coupling (not shown) for connection to the main body 21 for communication and energy transfer, hall effect sensor (not shown), rechargeable buffer batteries (not shown ), intelligent charging electronics (not shown), as well as a motor with gear for controlling the wings 22a-c.

Videre kan en styringsinnretning 20 som dette i minst en av vingene 22a-c være forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (ikke vist) i form av et sender-/mottakerelement, i form av en transduser, samt forsynt med elektronikk for akustisk avstandsmåling. Furthermore, a control device 20 like this in at least one of the wings 22a-c can be provided with acoustic communication means (not shown) in the form of a transmitter/receiver element, in the form of a transducer, as well as provided with electronics for acoustic distance measurement.

Styringsinnretninger 20 som dette kan videre omfatte en GNSS-enhet (ikke vist) bestående av en GNSS-antenne og en GNSS-mottaker anordnet i minst en av styringsinnretningens vinger 22a-c, hvor GNSS-antennen fortrinnsvis er anordnet i vingespissen. Control devices 20 such as this can further comprise a GNSS unit (not shown) consisting of a GNSS antenna and a GNSS receiver arranged in at least one of the control device's wings 22a-c, where the GNSS antenna is preferably arranged in the wing tip.

Slike styringsinnretninger 20 kan også omfatte en radioenhet (ikke vist) for dataoverføring bestående av en radioantenne og en radiomottaker anordnet i minst en av styringsinnretningens vinger 22a-c, hvor radioantennen fortrinnsvis er anordnet langs kanten av vingen 22a-c som vender fremover, dvs. i taueretningen. Such control devices 20 can also comprise a radio unit (not shown) for data transmission consisting of a radio antenna and a radio receiver arranged in at least one of the control device's wings 22a-c, where the radio antenna is preferably arranged along the edge of the wing 22a-c which faces forward, i.e. in the towing direction.

Styringsinnretningen 20 kan videre omfatte et 3-akset magnetometer (ikke vist) i minst en av styringsinnretningens vinger 22a-c, hvilket magnetometer fortrinnsvis er anordnet nær vingespissen. The control device 20 can further comprise a 3-axis magnetometer (not shown) in at least one of the control device's wings 22a-c, which magnetometer is preferably arranged near the tip of the wing.

Videre kan styringsinnretningen 20 være forsynt med et treghets-cluster (Inertial measurement unit, IMU) (ikke vist) omfattende ett eller flere akselerometre og eventuelt rategyro, hvilket treghets-cluster er anordnet i minst en av styringsinnretningens 20 vinger 22. Furthermore, the steering device 20 can be provided with an inertial cluster (Inertial measurement unit, IMU) (not shown) comprising one or more accelerometers and possibly a rate gyro, which inertial cluster is arranged in at least one of the wings 22 of the steering device 20.

Som beskrevet ovenfor så omfatter styringsinnretninger 20 som dette en rekke sensorer og i tillegg kan nevnes magnetkompass, samt sensorer for ulike formål som eksempelvis dybde, temperatur, salinitet og andre sensorer for kartlegging av sjøens og sjøbunnens karakteristiske egenskaper. As described above, control devices 20 such as this comprise a number of sensors and in addition a magnetic compass can be mentioned, as well as sensors for various purposes such as depth, temperature, salinity and other sensors for mapping the characteristic properties of the sea and the seabed.

I forbindelse med det sistnevnte så er styringsinnretningen 20 forsynt med minst en optisk enhet 30, som vist i Figur 3, i minst en av styringsinnretningens vinger 22a-c. I eksempelet er det vist at det er innrettet tre optiske enheter 30a-c i vingen 22a til styringsinnretningen 20, men det er klart at komponentene til disse optiske enhetene 30a-c også kan implementeres i den samme optiske enheten, men for enklere beskrivelse omfatter eksempelet tre optiske enheter 30a-c. In connection with the latter, the control device 20 is provided with at least one optical unit 30, as shown in Figure 3, in at least one of the control device's wings 22a-c. In the example, it is shown that three optical units 30a-c are arranged in the wing 22a of the control device 20, but it is clear that the components of these optical units 30a-c can also be implemented in the same optical unit, but for simpler description the example includes three optical units 30a-c.

En optisk enhet 30a-c omfatter minst en av følgende komponenter: optiske kamera 31, optiske lyskilde 32 og/eller optiske sensor 33. De optiske enhetene 30a-c vil være innrettet for en eller flere av følgende funksjoner: avbildning og analyse for karakterisering av omgivelser, sjø og havbunnsparametere, signalering, og/eller optisk kommunikasjon. De optiske kameraene 31, lyskildene 32 eller sensorene 33 kan være innrettet for synlig og/eller infrarødt lys. An optical unit 30a-c comprises at least one of the following components: optical camera 31, optical light source 32 and/or optical sensor 33. The optical units 30a-c will be designed for one or more of the following functions: imaging and analysis for the characterization of environment, sea and seabed parameters, signalling, and/or optical communication. The optical cameras 31, the light sources 32 or the sensors 33 can be designed for visible and/or infrared light.

Videre kan dette være fast innrettede kamera 31, lyskilder 32 eller sensorer 33 eller de kan være styrbare, både i forhold til egenskaper, eksempelvis bølgelengde, intensitet og eksponerings tid, og i forhold til å endre retning/synsvinkel i forhold til vingens 22a-c plan. Videre kan den optiske enhetens 30 komponenter forsynes medønskede filtre dersom det er behov for dette. Furthermore, this can be fixed camera 31, light sources 32 or sensors 33 or they can be controllable, both in relation to properties, for example wavelength, intensity and exposure time, and in relation to changing the direction/angle of view in relation to the wing 22a-c plan. Furthermore, the optical unit's 30 components can be supplied with desired filters if there is a need for this.

De(n) optiske enheten(e) kan være fast montert eller montert på en bevegelig plattform som styres av bevegelsessensorene, dvs. treghets-clusteret. The optical unit(s) can be permanently mounted or mounted on a moving platform controlled by the motion sensors, i.e. the inertial cluster.

I det viste eksempelet omfatter to av de optiske enhetene 30a-b kamera 31 med en gitt synsvinkel i vertikalplanet og en gitt synsvinkel i horisontalplanet, eksempelvis 45 grader i begge In the example shown, two of the optical units 30a-b comprise a camera 31 with a given viewing angle in the vertical plane and a given viewing angle in the horizontal plane, for example 45 degrees in both

plan, men det er klart at alle synsvinkler mellom 0-180 grader kan benyttes. I det viste eksempelet så omfatter styringsinnretningen 20 en ytterligere optisk enhet 30c som omfatter en optisk sensor 31. Videre så er det i alle de optiske enhetene 30a-c i eksempelet anordnet lyskilder 32.1 det viste eksempelet så er den optiske enheten 30a innrettet slik at kameraet 31 observerer et ønsket plan, but it is clear that all viewing angles between 0-180 degrees can be used. In the example shown, the control device 20 comprises a further optical unit 30c which comprises an optical sensor 31. Furthermore, light sources 32 are arranged in all the optical units 30a-c in the example. In the example shown, the optical unit 30a is arranged so that the camera 31 observes a desired

område foran vingen 22a, sett i forhold til taueretningen til den instrumenterte kabelen 50, mens den optiske enheten 30b er innrettet slik at kameraet 31 observerer et ønsket område bak vingen 22b, sett i forhold i taueretningen. Den tredje optiske enheten 30c er imidlertid innrettet slik at den optiske sensoren 33 har en synsvinkel vinkelrett på vingens 22a plan, dvs. vinkelrett på taueretningen. Det er fordelaktig innrettet en tilsvarende optisk enhet 30c (ikke vist) også på den andre siden av vingen 22b, slik at vingen 22a er forsynt med fire optiske enheter 30a-c. Selv om det ovenfor er beskrevet fire optiske enheter 30a-c så er det klart at alle disse kan kombineres til en optisk enhet omfattende fire kamera 31, fire optiske sensorer 33 og fire lyskilder 32. area in front of the wing 22a, seen in relation to the towing direction of the instrumented cable 50, while the optical unit 30b is arranged so that the camera 31 observes a desired area behind the wing 22b, seen in relation to the towing direction. However, the third optical unit 30c is arranged so that the optical sensor 33 has a viewing angle perpendicular to the plane of the wing 22a, i.e. perpendicular to the towing direction. A corresponding optical unit 30c (not shown) is advantageously arranged also on the other side of the wing 22b, so that the wing 22a is provided with four optical units 30a-c. Although four optical units 30a-c have been described above, it is clear that all of these can be combined into one optical unit comprising four cameras 31, four optical sensors 33 and four light sources 32.

De optiske enhetene 30a-c er fortrinnsvis innrettet i en transparent del av vingen 22a-c eller dekket av et transparent lokk eller vindu. The optical units 30a-c are preferably arranged in a transparent part of the wing 22a-c or covered by a transparent lid or window.

Det skal også nevnes at kameraene 31 kan være styrbare slik at de kan dreies en gitt vinkel eller være fullstendig roterbare dersom det erønskelig. Dersom kameraene 31 er styrbare kan man oppnå endret synsvinkel i forhold til vingen 22a, eksempelvis ved at midtpunktet i synsfeltet endres inntil 90 grader og blir vinkelrett på vingens 22a plan. It should also be mentioned that the cameras 31 can be steerable so that they can be turned a given angle or be completely rotatable if desired. If the cameras 31 are controllable, a changed angle of view can be achieved in relation to the wing 22a, for example by changing the center point in the field of view by up to 90 degrees and becoming perpendicular to the plane of the wing 22a.

Det at styringsinnretningen 20 er forsynt med kamera 31 muliggjør flere funksjoner, som å kontrollere mengden av groe og groingstakt ved å ta bilder ved jevne mellomrom og analysere utviklingen. The fact that the control device 20 is provided with a camera 31 enables several functions, such as controlling the amount of growth and growth rate by taking pictures at regular intervals and analyzing the development.

Kameraet 31 kan også benyttes til å måle sikt i vannmassene ved å ta bilder av et forhåndsdefinert avstandsfelt med markerte avstander innrettet langs den seismiske instrumenterte kabelen 50 og på denne måten bestemme hvor lang lengste lesbare avstand er. The camera 31 can also be used to measure visibility in the bodies of water by taking pictures of a predefined distance field with marked distances arranged along the seismic instrumented cable 50 and in this way determine how long the longest readable distance is.

Kameraet 31 kan også benyttes sammen med lyskilden 32 til å bestemme sikt i vannmassene ved at kameraet 31 benyttes for bestemme reflektert lys eller tilbakespredning fra partikler i vannet med den optiske lyskilden 32 aktivert. Siden sikt bestemmes av innholdet av faste partikler i vannet som vil reflektere lys tilbake mot kameraet 31 og mengden reflektert lys kan dermed gi et mål for sikten. Partikkelmengden i vannet kan videre benyttes til å estimere groingstakten på de instrumenterte kablene 50 og styringsinnretningene 20. The camera 31 can also be used together with the light source 32 to determine visibility in bodies of water by the camera 31 being used to determine reflected light or backscatter from particles in the water with the optical light source 32 activated. Since visibility is determined by the content of solid particles in the water which will reflect light back towards the camera 31 and the amount of reflected light can thus provide a measure of visibility. The amount of particles in the water can also be used to estimate the growth rate of the instrumented cables 50 and the control devices 20.

Også optiske sensorer 33 og lyskilder 32 kan benyttes til å måle sikt i vannmassene ved at de optiske lyskildene 32 sender optiske signaler fra en styringsinnretning 20 til en annen styringsinnretning 20 på en nærliggende instrumentert kabel 50 og på grunnlag av lysdempingen mellom den optiske lyskilden 32 på den sendende styringsinnretningen 20 og den optiske sensoren 33 på mottakende styringsinnretningen 20 bestemme dempingsparametrene. Ved å gjøre dette mellom flere styringsinnretninger 20 og i forskjellige retninger kan man også bestemme homogeniteten i vannmassene. Optical sensors 33 and light sources 32 can also be used to measure visibility in bodies of water by the optical light sources 32 sending optical signals from a control device 20 to another control device 20 on a nearby instrumented cable 50 and on the basis of the light attenuation between the optical light source 32 on the transmitting control device 20 and the optical sensor 33 on the receiving control device 20 determine the damping parameters. By doing this between several control devices 20 and in different directions, the homogeneity of the water masses can also be determined.

Ved at man benytter en optisk lyskilde 32 som er styrbar, dvs. kan endre bølgelengde, eller man benytter lyskilder 32 med ulik bølgelengde, eksempelvis ved at det er innrettet lyskilder 32 med ulik bølgelengde i hver av vingene 22-c hos en styringsinnretning 20 eller ved at den optiske enheten 30 omfatter flere lyskilder 32 med ulik bølgelengde, så kan man estimere vannmassens transparens ved ulike bølgelengder, noe som videre kan benyttes for å estimere innholdet av ulike biologiske stoffer, f.eks. alger og planktontyper i vannet. Innholdet kan estimeres basert på at ulike alger og planktontyper vil ha refleksjons- eller transmisjonsspektra som er avhengig av lysets bølgelengde. Ved å benytte flere lyskilder med ulik bølgelengde vil man også kunne fremskaffe fargespektra som vil kunne gi ytterligere informasjon om forholdene undervann. By using an optical light source 32 which is controllable, i.e. can change wavelength, or by using light sources 32 with different wavelengths, for example by arranging light sources 32 with different wavelengths in each of the wings 22-c of a control device 20 or in that the optical unit 30 comprises several light sources 32 with different wavelengths, the transparency of the water mass can be estimated at different wavelengths, which can further be used to estimate the content of various biological substances, e.g. algae and plankton types in the water. The content can be estimated based on the fact that different algae and plankton types will have reflection or transmission spectra that depend on the wavelength of the light. By using several light sources with different wavelengths, it will also be possible to obtain color spectra that will be able to provide additional information about the conditions underwater.

På denne måten kan det dermed skaffes tilveie et godt dataunderlag for vurdering av fare for groing da måling av sikten, transparens og homogenitet gir informasjon om mengden av partikler og biologisk materiale i sjøen. In this way, a good data base can be provided for assessing the risk of growth, as measurement of visibility, transparency and homogeneity provides information on the amount of particles and biological material in the sea.

I forbindelse med at styringsinnretningen 20 befinner seg i overflateposisjon kan man også ta bilder på langt hold for å avdekke eventuelle objekter i overflaten av sjøen, spesielt for å se etter isforekomster. Ved at den optiske enheten 30 i tillegg omfatter zoom-funksjonalitet så kan rekkevidden og oppløsningen i bildeneøkes ytterligere. Ved å ta flere overflatebilder og/eller undervannsbilder overtid kan man beregne isens eller objekters hastighet og bevegelsesretning og derved estimere hvor og når isen eller objektet eventuelt vil komme inn i det seismiske kabel-spreadet. In connection with the fact that the control device 20 is in a surface position, it is also possible to take pictures from a long distance to reveal any objects on the surface of the sea, especially to look for ice deposits. As the optical unit 30 also includes zoom functionality, the range and resolution in the images can be further increased. By taking several surface images and/or underwater images overtime, the speed and direction of movement of the ice or objects can be calculated and thereby estimate where and when the ice or object will eventually enter the seismic cable spread.

I tillegg til det ovenfor nevnte så vil også styringsinnretningen 20 kunne ta bilder under vann for å avdekke objekter under vann, så som for eksempel tapte fiskeredskaper, trålposer eller annet avglemt utstyr eller hensatte gjenstander, samt sjødyr og is/isformasjoner, som er en fare for det seismiske kabel-spreadet. Med kameraet 31 kan man samle inn informasjon om hvilken type objekt og hindring som foreligger og ved hjelp av midler og/eller programvare for bildebehandling innrettet styringsinnretningen 20 lokalt, fortrinnsvis i vingen 22a-c, eller i styringssentralen 70 og beregne avstand til hindringen. Styringsinnretningen 20 eller styringssentralen 70 er da fordelaktig forsynt med en database som inneholder kjente objekter og minimumsavstander forbundet med slike objekter, slik at det aktuelle objektet raskt kan identifiseres og ut ifra hvilken type objekt og avstand til objektet kan det avgjøres om det skal foretas en unnvikende manøver for å unngå kollisjon. I dette kan også ligge at man utfra bildegjenkjenning kan bestemme størrelsen, så som areal og volum, til objektet, herunder også hvor langt ned i sjøen objektet strekker seg. På denne måten kan man enklere vurdere om objektet som er detektert vil kunne gjøre skade på det seismiske kabel-spreadet. Dersom dette skjer autonomt i styringsinnretningen 20 så vil store forandringer i posisjon naturligvis måtte godkjennes av styringssentralen 70 dersom dette medfører endringer i den overordnete styringen. Informasjonen og avstandsbestemmelsen kan også benyttes av styringssentralen 70 til å kommandere flere styringsinnretninger 20 på den samme instrumenterte kabelen 50 til unnvikende manøver dersom dette kreves og eventuelt også styre flere instrumenterte kabler 50 til unnvikende manøver. Unnvikende manøver kan omfatte både å endre posisjon sideveis og endre dybde eller begge deler. Videre kan også kameraets 31 synsfelt forsynes med et grafisk rutenett eller på annen måte en avstandsskala eller posisjonsskala som raskt kan gi informasjon om avstanden og posisjon til objektet. In addition to the above mentioned, the control device 20 will also be able to take pictures under water to reveal objects under water, such as for example lost fishing gear, trawl bags or other forgotten equipment or stored objects, as well as sea animals and ice/ice formations, which are a danger for the seismic cable spread. With the camera 31, information can be collected about the type of object and obstacle present and with the help of means and/or software for image processing, the control device 20 can be arranged locally, preferably in the wing 22a-c, or in the control center 70 and calculate the distance to the obstacle. The control device 20 or the control center 70 is then advantageously provided with a database that contains known objects and minimum distances associated with such objects, so that the object in question can be quickly identified and based on the type of object and the distance to the object, it can be decided whether an evasive approach is to be taken maneuver to avoid a collision. This may also mean that, based on image recognition, the size, such as area and volume, of the object can be determined, including how far down into the sea the object extends. In this way, it is easier to assess whether the detected object will be able to cause damage to the seismic cable spread. If this happens autonomously in the control device 20, large changes in position will naturally have to be approved by the control center 70 if this entails changes in the overall control. The information and the distance determination can also be used by the control center 70 to command several control devices 20 on the same instrumented cable 50 for an evasive maneuver if this is required and possibly also control several instrumented cables 50 for an evasive maneuver. Evasive maneuver can include both changing position laterally and changing depth or both. Furthermore, the camera's 31 field of view can also be provided with a graphic grid or in some other way a distance scale or position scale which can quickly provide information about the distance and position of the object.

En optisk enhet 30 i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er også anvendbar for å tilveiebringe optisk posisjonsinformasjon, spesielt for styringsinnretninger 20 som skal manøvreres relativt nært opp til hverandre, dvs. i tilfeller hvor flere instrumenterte kabler 50 er relativt nær hverandre. Ved å forsyne kameraets 31 synsfelt med et grafisk rutenett eller på annen måte en posisjoneringsskala som kan benyttes for å posisjonere styringsinnretningene 20 i forhold til hverandre gir dette nøyaktig informasjon. Ved at styringsinnretningen 20 eller styringssentralen 70 er forsynt med midler og/eller programvare for bildebehandling av denne informasjonen til å bestemme styringsinnretningenes 20 relative posisjon med høy nøyaktighet medfører dette at det blir mulig å kjøre flere seismiske instrumenterte kabler 50 relativt nært opptil hverandre. Denne optiske posisjoneringen kan gjøres som et supplement til akustisk posisjonering og øker dermed sikkerheten mot kollisjon eller sammenfiltring ved at man har to uavhengige systemer som hver for seg gir nødvendig og nøyaktig posisjoneringsinformasjon. An optical unit 30 in accordance with the present invention can also be used to provide optical position information, especially for control devices 20 which are to be maneuvered relatively close to each other, i.e. in cases where several instrumented cables 50 are relatively close to each other. By providing the camera's 31 field of view with a graphic grid or in some other way a positioning scale that can be used to position the control devices 20 in relation to each other, this provides accurate information. By the fact that the control device 20 or the control center 70 is provided with means and/or software for image processing of this information to determine the relative position of the control devices 20 with high accuracy, this means that it becomes possible to run several seismic instrumented cables 50 relatively close to each other. This optical positioning can be done as a supplement to acoustic positioning and thus increases safety against collision or entanglement by having two independent systems that each provide necessary and accurate positioning information.

I tillegg til den optiske posisjoneringen er det nyttig å ta bilder av nærliggende styringsinnretninger 20 og instrumenterte kabler 50 hvis disse kommer for nær hverandre. Det vil her være fordelaktig å innrette styringsinnretningene 20 med optiske kjennemerker 34, så som serienummer, strekkoder, QR-koder eller lignende, eksempelvis på vingenes 22a-c overflate slik at de er lett synlige, hvilke kan gi mer informasjon om den aktuelle styringsinnretningen 20. Ved bildebehandling av de optiske kjennemerkene 34 kan man da raskt identifisere den aktuelle styringsinnretningen 20 og medfølgende tilleggsinformasjon. Det samme kan gjøres med de instrumenterte kabelseksjonene 50a. In addition to the optical positioning, it is useful to take pictures of nearby control devices 20 and instrumented cables 50 if these come too close to each other. Here, it would be advantageous to arrange the control devices 20 with optical identifiers 34, such as serial numbers, barcodes, QR codes or the like, for example on the surface of the wings 22a-c so that they are easily visible, which can provide more information about the relevant control device 20 By image processing of the optical characteristics 34, the relevant control device 20 and accompanying additional information can then be quickly identified. The same can be done with the instrumented cable sections 50a.

Den optiske enhetens kamera 31 kan også anvendes for måle hastigheten gjennom vannmassene ved at det tas bilder med kort repetisjonsfrekvens (i tid) slik at avstanden som faste partikler i vannet beveger seg mellom to eksponeringer kan estimeres ved bildeanalyse og derigjennom danne grunnlag for å beregne styringsinnretningens 20 (og den instrumenterte kabelens) hastighet gjennom vannet. The optical unit's camera 31 can also be used to measure the speed through the water bodies by taking pictures with a short repetition frequency (in time) so that the distance that solid particles in the water move between two exposures can be estimated by image analysis and thereby form the basis for calculating the control device's 20 (and the instrumented cable's) velocity through the water.

Med andre ord tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen også muligheter for kontroll og eventuelt kalibrering av hastighet gjennom vannmassene som vanligvis estimeres fra posisjoneringsmålingene fra de akustiske kommunikasjonsmidlene. In other words, the present invention also provides possibilities for control and possibly calibration of speed through the water masses which are usually estimated from the positioning measurements from the acoustic communication means.

Ved å ta bilder av overflaten av vannet, når styringsinnretningen 20 er i overflateposisjon og analyse av vannmassens transparens basert på de ovenfor nevnte optiske metodene, kan dette benyttes til å bestemme graden av forurensing, typisk ved utslipp av olje eller andre forurensende substanser og kjemikalier. By taking pictures of the surface of the water, when the control device 20 is in the surface position and analyzing the transparency of the water mass based on the optical methods mentioned above, this can be used to determine the degree of pollution, typically in the case of discharge of oil or other polluting substances and chemicals.

I tillegg til det ovenfor nevnte så kan de optiske lyskildene 32 benyttes til signalering både over og under vann. Under vann kan den optiske transmisjonskanalen benyttes til kommunikasjon med andre styringsinnretninger 20 og over vann vil signalering med lys kunne benyttes for å fortelle vedlikeholdspersonell hvor i sjøen en styringsinnretning 20 befinner seg. In addition to the above mentioned, the optical light sources 32 can be used for signaling both above and below water. Under water, the optical transmission channel can be used for communication with other control devices 20 and above water, signaling with light can be used to tell maintenance personnel where in the sea a control device 20 is located.

Det skal til slutt nevnes at siden de optiske enhetene 30 er innrettet i avtakbare vinger 22a-c så medfører det at de enkelt kan tas av og skiftes dersom det oppstår feil eller behov for kalibrering av den optiske enheten 30. Finally, it should be mentioned that since the optical units 30 are arranged in removable wings 22a-c, this means that they can be easily removed and replaced if a fault or need for calibration of the optical unit 30 occurs.

Modifikasjoner Modifications

Selv om det i eksempelet er tatt utgangspunkt i en utførelsesform av en styringsinnretning er det klart at optiske enheter som beskrevet i den foreliggende oppfinnelsen kan benyttes på andre typer styringsinnretninger så lenge det er datakommunikasjon mellom vinge og hovedkropp. Although the example is based on an embodiment of a control device, it is clear that optical units as described in the present invention can be used on other types of control devices as long as there is data communication between the wing and the main body.

Det vil også være mulig å innrette en eller flere optiske enheter i hovedkroppen til styri ngsi n n retn i nge n. It will also be possible to arrange one or more optical units in the main body of the control unit.

Den optiske enheten kan også omfatte optiske sensorer i form av et array av lysdioder. Ved at den optiske enheten i en styringsinnretning omfatter et array av lysdioder kan man i tillegg til det ovenfor nevnte også peile retningen til et innkommende lys fra en sendende optisk lyskilde på en styringsinnretning og eventuelt også finne høydeforskjell mellom styringsinnretningen som sender ut lys og styringsinnretningen med arrayet av lysdioder. The optical unit can also comprise optical sensors in the form of an array of LEDs. By the fact that the optical unit in a control device comprises an array of LEDs, one can, in addition to the above mentioned, also gauge the direction of an incoming light from a transmitting optical light source on a control device and possibly also find the difference in height between the control device that emits light and the control device with the array of LEDs.

Videre kan både styringsinnretningen, eksempelvis på vingene, og den instrumenterte kabelen forsynes med reflektorer, enten passive eller aktive, både for optisk refleksjon og radarrefleksjon, hvilke muliggjør ytterligere posisjonsbestemmelse av den instrumenterte kabelen og styri ngsi n n retn i nge ne. Furthermore, both the control device, for example on the wings, and the instrumented cable can be supplied with reflectors, either passive or active, both for optical reflection and radar reflection, which enable further determination of the position of the instrumented cable and control direction.

Claims

1. Method for obtaining information about the surroundings of an instrumented towed cable in water, such as a marine seismic streamer or an instrumented towed cable array (streamer array), where control devices (20) are arranged for controlling the position of the individual the cables both in shape and position in relation to other instrumented cables and thereby counteract cross currents or other dynamic forces affecting a towed array behind a seismic mapping vessel, which control devices (20) comprise a main body (21) and at least two wings (22a-c) , characterized in that it comprises obtaining optical data for imaging and analysis for characterizing surroundings, content of particles and biological material in the sea or basic conditions around the control device (20) using at least one optical unit (30a-c), comprising at least one optical camera (31), an optical light source (32) and an optical sensor (33), arranged in at least one of the control device's wings (22a-c).

2. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that it comprises using the optical unit(s) (30a-c) to image growth on the control device (20) and on the seismic instrumented cable (50) by taking pictures at regular intervals.

3. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that it comprises using the optical unit(s) (30a-c) to measure visibility in bodies of water surrounding the control device (20) by photographing a predefined distance field with marked distances along the seismic instrumented cable (50) and thus determine how long the longest readable distance is.

4. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that it comprises measuring a control device's (20) speed through the water masses by using the optical unit(s) (30a-c) to take pictures with a short repetition frequency in time and estimate distance that solid particles in the water move between two exposures to calculate the speed of the steering device (20) through the water.

5. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that it includes using the optical unit(s) (30a-c) to measure visibility in bodies of water that surround the control device (20) by: - emitting light from the optical light sources (32) and record reflected light or backscatter from particles in the water using the camera (31), or - send optical light signals from the optical light sources (32) from a control device (20) and record brightness using an optical camera ( 31) or optical sensors (33) on a control device (20) on nearby instrumented cables (50) and on the basis of the recorded brightness calculate the dimming parameters for the light.

6. Method in accordance with patent claim 5, characterized in that it further comprises determining the homogeneity of the water masses by means of the optical light source(s) (32) in a control device (20) emitting light in different directions and recording of light by means of camera (31) or optical sensors (33) in several control devices (20) on nearby instrumented cables.

7. Method in accordance with patent claim 5, characterized in that it comprises estimating transparency for water masses by emitting light with different wavelengths with the light source(s) (32) on a control device (20) on an instrumented cable (50) and recording brightness with optical camera (31) or optical sensors (33) with a control device (20) on a nearby instrumented cable (50).

8. Method in accordance with patent claim 3, 5, 6 or 7, characterized in that it includes determining the growth rate based on: - the imaged growth, - longest readable distance, - recorded reflected light or backscatter from particles, - recorded brightness, - transparency for bodies of water.

9. Method in accordance with patent claim 8, characterized by determining the remaining operational time before the growth means that maintenance must be carried out.

10. Method according to one of the patent claims 1-9, characterized by determining the degree of pollution in the water based on images taken by the optical unit(s) (30a-c) of the surface of the control device/cable and analysis of the water body's transparency.

11. Method according to patent claim 1, characterized by using the optical unit(s) (30a-c) to take pictures underwater or in surface position for the control device (20)/the instrumented cable (50) to reveal risk of collision with ice or objects that are above or below water or reveal pollution.

12. Method in accordance with patent claim 11, characterized by taking several surface images or underwater images over time and based on this calculating the speed and direction of movement of the ice or the object and thereby estimating where and when the ice or the object will possibly enter the seismic instrumented cable spread.

13. Method in accordance with patent claim 11, characterized by performing image recognition on images of objects to find out what type of object has been uncovered and the distance to the object.

14. Method in accordance with patent claim 11, characterized by performing an evasive maneuver with one or more control devices (20) for one or more instrumented cables (50) to avoid collision with a uncovered object if the distance is within a minimum limit.

15. Method in accordance with patent claim 1, characterized by using the optical unit(s) (30a-c) to take pictures underwater to map the ground conditions in the vicinity of the seismic instrumented cable spread.

16. Method in accordance with patent claim 1, characterized in that it includes obtaining information about control devices (20) or instrumented cable section (50a) by using the optical unit(s) (30a-c) to take pictures of the control devices (20) or the instrumented cable sections (50a) and perform image processing of optical indicia (34).

17. Method in accordance with one of the patent claims 1-16, characterized in that it comprises aligning the optical unit(s) (30a-c) on a movable platform and controlling the movable platform based on measurements from motion sensors arranged in the wing (22a-c).

18. Optical unit (30a-c) for obtaining information about the surroundings of an instrumented towed cable in water, such as a marine seismic streamer or an instrumented towed cable array (streamer array), where control devices (20) are arranged for controlling the position of the individual cables both in shape and position in relation to other instrumented cables and thereby counteracting cross currents or other dynamic forces affecting a towed array behind a seismic mapping vessel, which control device (20) comprises a main body (21) and at least two wings (22a-c), characterized in that the optical unit (30a-c) is arranged in at least one of the steering device's wings (22a-c), which optical unit (30a-c) comprises at least one optical camera (31), an optical light source (32) and an optical sensor (33) for obtaining optical data for imaging and analysis for the characterization of surroundings, content of particles and biological material in the sea or basic conditions around the control interior the connection (20), signaling or optical communication.

19. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical unit's (30) camera (31), light source (32) or sensor (33) is designed for visible or infrared light.

20. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical unit (30) comprises a fixed or controllable camera (31), light sources (32) or sensors (33).

21. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical unit's (30) camera (31) is arranged to take pictures with a short repetition frequency in time so that measurement of the distance that solid particles move over between two exposures can form a basis for calculating the steering device's (20) speed through the water.

22. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the control device (20) is provided with optical markings (34).

23. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical unit's (30) camera (31) is provided with a graphic grid or a positioning scale in the field of view.

24. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that it is provided with means or software for image recognition.

25. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that it is provided with means or software for determining the distance to an object in the sea.

26. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical unit is arranged for visual signaling of its position in surface position by means of the optical light source (32).

27. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that it is arranged for the transmission of images, sensor data or video via the control device (20) to a control center (70) on a mapping vessel (60).

28. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical light sources (32) are arranged for optical communication with other control devices (20).

29. Optical unit in accordance with one of the patent claims 18-28, characterized in that the optical unit (30) is fixedly mounted or mounted on a movable platform for stabilized imaging in both panning and tilting.

30. Optical unit in accordance with patent claim 29, characterized in that the control device's wing (22a-c) is provided with at least one motion sensor in the form of an accelerometer and possibly a rate gyro, and that the moving platform is arranged to be controlled based on measurements from the at least one motion sensor.

31. Optical unit in accordance with patent claim 18, characterized in that the optical unit (30) is provided with zoom functionality.