Jump to content

Узлы регионального масштаба

Национального научного фонда (NSF) Инициативы океанских обсерваторий (OOI) региональных масштабных узлов (RSN) Компонент представляет собой электрооптическим подводную обсерваторию с кабелем , которая напрямую подключается к глобальному Интернету . Это крупнейшая , подключенная по кабелю морского дна обсерватория в мире , а также первая в своем роде в Соединенных Штатах .

Расположенная в южной части плиты Хуан де Фука , у побережья Вашингтона обсерватория , и Орегона , это первая океанская охватывающая тектоническую плиту .

RSN использует несколько мощных называемых с высокой пропускной способностью, подводных терминалов первичными узлами, которые соединены между собой оптоволоконным кабелем и обеспечивают поддержку океанографических датчиков в ключевых точках .

По завершении строительства сети в 2014 году РСН покроет расстояние более 900 километров на глубинах до 3000 метров. Внедрение узлов регионального масштаба OOI возглавляют Вашингтонского университета (UW) Школа океанографии , Лаборатория прикладной физики UW и L-3 MariPro .

Данные RSN в реальном времени от более чем 100 приборов морского дна и толщи воды будут доступны в режиме реального времени в Интернете. Это позволит как ученым, так и широкой общественности изучать долгосрочные изменения в океанских системах в течение следующих 25 лет.

Строительство RSN будет завершено в 2014 году. В этих усилиях существенную помощь оказывают экипажи ROPOS (дистанционно управляемой платформы для наблюдательных наук) . 83-дневная экспедиция VISIONS '14 на борту 274-футового научно-исследовательского судна глобального класса Thomas G. Thompson отвечает за окончательную реализацию обсерватории.

OOI узлов регионального масштаба Карта

Узлы регионального масштаба (RSN) являются компонентом Инициативы океанических обсерваторий (OOI) Национального научного фонда (NSF). OOI NSF управляется и координируется Проектным офисом OOI Консорциума по океанскому лидерству (COL) в Вашингтоне, округ Колумбия. UW, расположенный в Сиэтле , штат Вашингтон, является организацией, реализующей RSN для COL.

Целью RSN является начало новой эры научных открытий и понимания океанов.

RSN состоит из двух инфраструктур : первичной и вторичной. Сеть первичной инфраструктуры, которая была спроектирована, квалифицирована, изготовлена ​​и установлена ​​в 2012 году компанией L-3 Maripro , состоит из берегового объекта, расположенного в Пасифик-Сити, штат Орегон ; две волоконно-оптические кабельные линии протяженностью 800 километров и семь узлов первичной науки.

Система RSN обеспечивает 200 киловатт мощности и 240 Гбит/с интернет -передачи данных TCP/IP семи основным научным узлам. RSN рассчитан на 25 лет и может быть значительно расширен для удовлетворения будущих научных потребностей.

НИС «Томас Дж. Томпсон» использовалось при создании узлов регионального масштаба OOI. Фото: М. Эленд, Вашингтонский университет.

До появления подводных кабельных обсерваторий океанографы и другие исследователи, изучающие мировой океан, обычно полагались на использование исследовательских судов и обитаемых подводных аппаратов для сбора данных. За этим последовал сдвиг в сторону аппаратов с дистанционным управлением (ROV) и космических исследовательских спутников . Ограничением этих методов было то, что они либо были нерентабельны, либо данные можно было собирать только в течение короткого периода времени. Хотя важность экспедиционных исследований была признана, решение было необходимо.

В 1987 году возникла концепция использования мощных подводных кабельных обсерваторий с высокой пропускной способностью как долгосрочное и экономически эффективное решение для проведения мониторинга океанических систем в реальном времени.

В начале 1990-х годов США и Канада заключили соглашение о разработке подводной океанской обсерватории с электрооптическим кабелем в северо-восточной части Тихого океана. В этом регионе находится самая маленькая из тектонических плит Земли – плита Хуан де Фука. Небольшой размер и непосредственная близость плиты Хуан де Фука к побережью предоставляют уникальную возможность наблюдать динамические системы в регионах подводных вулканов.

Партнерство между США и Канадой переросло в план строительства канадской кабельной сети, которая охватывала бы верхнюю 1/3 плиты Хуан-де-Фука, и системы США, охватывающей нижние 2/3 плиты (цитата). В совокупности эта обсерватория в масштабе плиты будет называться НЕПТУН (Подводные сетевые эксперименты с временными рядами в северо-восточной части Тихого океана) и будет обеспечивать непрерывные наблюдения в течение 25 лет.

К середине 2000-х годов NEPTUNE Canada получила полное финансирование, и к 2009 году их кабельный массив был завершен и подключен к сети. Он был передан под зонтичную сеть Ocean Networks Canada (ONC). Тем временем NEPTUNE US был переименован в узлы регионального масштаба и стал компонентом OOI. Его планируется завершить в 2014 году. И NEPTUNE Canada, и RSN будут интегрированы через цифровую инфраструктуру ONC и киберинфраструктуру OOI, обеспечивающую доступ в режиме реального времени для всех, кто подключен к Интернету.

«Цель программы — начать эру научных открытий и понимания в океанских бассейнах и внутри них с использованием широко доступного интерактивного телеприсутствия. Это новый мир. Мы будем присутствовать по всему объему океана по своему желанию, общаясь в режиме реального времени... Так что же мы на самом деле можем сделать завтра? Мы собираемся оседлать волну технологических возможностей. В области океанографии появляются новые технологии, которые мы включим в океанографию, и благодаря этой конвергенции мы это сделаем. превратить океанографию в нечто еще более волшебное».

Джон Делани , директор программы RSN и главный исследователь

Научная мотивация

[ редактировать ]

Научные цели RSN значительны. огромное количество природных явлений, которые происходят в мировом океане и на морском дне В северо-восточной части Тихого океана наблюдается . В целом, миссия RSN состоит в том, чтобы обеспечить человеческое телеприсутствие в океане, которое будет служить исследователям, студентам, преподавателям, политикам и общественности. Ученые смогут проводить локальные исследования таких глобальных процессов, как основные океанские течения , зоны активных землетрясений, образование нового морского дна и богатая среда обитания морских растений и животных .

OOI Процессы морского дна. Изображение предоставлено: Программа узлов регионального масштаба OOI и Центр визуализации окружающей среды Вашингтонского университета.

RSN также призван помочь предвидеть как краткосрочные, так и долгосрочные угрозы и возможности, связанные с океаном. Примечательно, что RSN сможет отслеживать тектоническую активность вдоль границы плиты . Есть надежда, что сейсмические датчики можно будет установить в ключевых районах вдоль центра распространения , которые будут служить системой раннего предупреждения о землетрясениях и цунами .

Существование долгосрочной кабельной обсерватории позволит проводить долгосрочные измерения биологических сообществ . В частности, расходящаяся граница плиты Хуан-де-Фука привела к существованию экосистем гидротермальных жерл на морском дне и других подобных групп. Эти глубоководные сообщества , процветающие в чрезвычайно суровых условиях, ставят ряд нерешенных научных вопросов, которые RSN сможет исследовать.

Инфраструктура

[ редактировать ]

Первичная инфраструктура

Первичная инфраструктура RSN состоит из семи основных узлов, установленных в 2012 году компанией L-3 Maripro . Это конечные точки, которые помогают распределять мощность и пропускную способность сетей развернутых датчиков.

Для соединения основных узлов вместе было использовано около 900 километров кабеля (называемого магистральным кабелем). Эти кабели выходят на берег на береговой станции в Пасифик, Сити, штат Орегон .

В 2005 году более 175 ученых со всей территории Соединенных Штатов откликнулись на просьбу Национального научного фонда о помощи в разработке кабельной обсерватории на плите Хуан де Фука. Узлы расположены на заранее выбранных экспериментальных участках по всей плите Хуан-де-Фука. Осевая подводная гора , Гидратный хребет на окраине Каскадии и мелководные участки к западу от Ньюпорта, штат Орегон (Endurance Array) — все имеют установленные первичные узлы. Все основные узлы расположены в экологически чистых районах.

Узлы также преобразуют напряжение 10 кВ постоянного тока из магистрального кабеля в напряжение 375 В постоянного тока, которое затем направляется во вторичную инфраструктуру. Системы коммутации 375 В и системы телеметрии Node были разработаны и изготовлены компанией Texcel Technology Plc, расположенной в Англии. Программное обеспечение для управления портами и системами защиты телеметрии также было предоставлено компанией Texcel в качестве менеджера элементов, находящегося в системе сетевого управления (NMS).

Основные узлы имеют ряд дополнительных портов, которые открывают потенциал для крупномасштабного расширения в будущем (> 100 километров).

Вторичная инфраструктура

Преобразованное напряжение 375 В постоянного тока от первичных узлов затем направляется на узлы малой и средней мощности и распределительные коробки. Узлы и распределительные коробки (похожие на удлинители) обеспечивают прямое питание и связь с приборами на экспериментальных площадках. В совокупности эти части составляют вторичную инфраструктуру RSN. Удлинительные кабели используются для связи первичных узлов со вторичной инфраструктурой, обеспечивая питание и связь.

Оборудование подключается с помощью соединителей «мокрого типа». В зависимости от требований к нагрузке устанавливались различные типы кабелей. Пропускная способность этих кабелей варьируется от 10 Гбит/с до 1 Гбит/с.

Во время экспедиции VISIONS '13 по продолжению строительства РСН на дне океана было проложено более 22 000 метров удлинительных кабелей. Все кабели успешно подключены к сети.

По завершении проекта в 2014 году будут введены в эксплуатацию более 100 кабельных приборов морского дна и толщи воды. Эти инструменты позволят отслеживать биологические, химические, геологические и геофизические процессы в океане. Вторичная инфраструктура также будет включать шесть причальных систем для профилометров водной толщи.

Кабели часто прокладываются по всему миру в океанских бассейнах и на окраинах. Они имеют значительно большую продолжительность жизни. Магистральный кабель был проложен летом 2011 года. коммерческое судно-кабелеукладчик TE SubCom Dependable Этот этап проекта выполняло .

Также были учтены особые экологические требования. Некоторые кабели существенно хорошо бронированы, особенно те, которые проложены в вулканических районах, таких как Осевая подводная гора.

Инструменты

[ редактировать ]
ROPOS готовится развернуть неглубокий профилировщик. Фото: М. Эленд, Вашингтонский университет.

Чтобы полностью понять сложные океанские системы, необходимо широкое разнообразие сенсорных матриц, способных выдерживать длительные периоды времени в суровых условиях. Набор датчиков (более 100) был выбран и стратегически размещен по всей РСН. Они расположены на осевой подводной горе, Гидратном хребте, а также на причалах толщи воды.

К приборам, подключенным к RSN, относятся:

  • Температурная глубина проводимости (расположена на профилометрах)
  • Растворенный кислород,
  • 3-D одноточечный измеритель тока
  • Температура
  • Флуорометры
  • ЦДОМ,
  • Хлорофилл-а,
  • Оптическое обратное рассеяние

Приборы являются конечной точкой каждого филиала региональной сети.

Киберинфраструктура

[ редактировать ]
Топология развертывания CI. Графика создана Дж. Б. Мэтьюзом.

Узлы регионального масштаба подключены к киберинфраструктуре OOI.

Компонент «Киберинфраструктура» OOI связывает морскую инфраструктуру с учеными и пользователями. Киберинфраструктура OOI управляет и интегрирует данные со всех различных датчиков OOI. Он обеспечит общую операционную инфраструктуру — Интегрированную сеть обсерваторий (ION), соединяющую и координирующую работу морских компонентов (глобальных, региональных и прибрежных массивов). Он также будет обеспечивать управление ресурсами, командование и контроль миссий обсерваторий, производство продукции, управление и распространение данных (включая надежные источники данных), а также централизованно доступные инструменты для совместной работы.

Интегрированная сеть обсерваторий (ION) соединяет и координирует работу морских компонентов OOI с научными и образовательными мероприятиями океанографических исследовательских сообществ. Киберинфраструктура проектируется и строится Калифорнийским университетом в Сан-Диего .

Строительство РСН продолжается. По состоянию на 19 сентября 2014 г. основная инфраструктура и большая часть вторичной инфраструктуры были успешно установлены, а бригады OOI RSN и UW APL работали над завершением вертикальных швартовок для мелкого профилографа.

Информационно-пропагандистская деятельность

[ редактировать ]

Вашингтонский университет приветствовал участие студентов в реализации RSN. По состоянию на 2014 год было проведено восемь экспедиций, в которых студенты имели возможность поработать на борту научно-исследовательского судна «Томас Дж. Томпсон» и стать свидетелями строительства кабельной обсерватории. Во время этих круизов студенты разрабатывают проекты, используя множество технологий и научного оборудования на борту.

Студенты, которые участвуют в этих экспедициях, делятся своим опытом с другими.

В 2014 году более 30 аспирантов и студентов работали вместе с исследователями, инженерами, преподавателями и командой во время 83-дневной экспедиции VISIONS '14.

  • Карр, Джеффри (15 ноября 2007 г.). «В гостях у царства Нептуна» . Экономист . Проверено 17 сентября 2014 г.
  • Делани, Джон; Алан Чав (январь 2000 г.). «НЕПТУН: оптоволоконный телескоп во внутренний космос» . Океан . Проверено 17 сентября 2014 г.
  • Томсон, Эшли (7 марта 2014 г.). «Канадский научный погружной комплекс и Вашингтонский университет подписывают в 2014 году соглашение на установку кабельной обсерватории с узлами регионального масштаба США» . Канадский научный погружной комплекс . Проверено 18 сентября 2014 г.
Студенты экспедиции VISIONS '14 готовятся к развертыванию CTD. Автор: М. Эленд, Вашингтонский университет.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: fe176f0e4817dea4c4df620608187adf__1713876780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/fe/df/fe176f0e4817dea4c4df620608187adf.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Regional Scale Nodes - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)