• MOL'T Boat Dutysh - это катамаран с надувными понтонами и одночастотным однолучевым эхолотом
• MOL'T Boat Dutysh Pro - это катамаран с надувными понтонами и двухчастотным однолучевым эхолотом
• MOL'T Boat Dutysh with Side-Scan - это катамаран с надувными понтонами и двухчастотным гидролокатором бокового обзора 350-700 кГц
• MOL'T Boat Dutysh Custom - это катамаран с надувными понтонами и возможностью установки любой полезной нагрузки пользователя, например магнитометра или лазерного лидара для съемки береговой линии.

Также можно совмещать несколько видов полезной нагрузки и комбинировать варианты исполнения по желанию пользователя.

Наши гидроботы управляются при помощи автопилотов Pixhawk Orange Cube и MOL'T Boats Core - устройством переработки входящих данных, что позволяет настроить полную синхронизацию измерительных систем эхолота и GNSS с системами управления автопилота. Мы обязательно резервируем и GPS позиционирование и данные с гироскопов и акселерометров, чтобы гидроботы MOL'T Boat работали надежно в любых условиях. Компьютером для обработки всех поступающих данных для MOL'T Boats Core выступает Rapsberry Pi4 Compute Module.

Управление системой происходит через несколько разных протоколов и каналов данных:

• Радио-канал телеметрии управления (пульта)
• GPRS канал сотовых данных через WEB приложение наших гидроботов - MOL'T Boats HUB
• WiFi - сервисный канал связи с устройством для настройки или контроля\скачивания данных

Загрузка миссий и управление движением гидробота происходит через:

• Пульт управления и приложение MOL'T Boat QGroundControl - несколько оптимизированное приложение для наших гидрографических задач, передающее пользователю телеметрию необходимую для гидрографии. В нем можно выполнять планирование миссий или загружать заранее запланированные миссии.
• WEB интерфейс MOL'T Boats HUB - удобный вариант загрузки промерных миссий прямо в автопилот через приложение или веб-интерфейс с любого устройства.

Для достижения геодезической точности измерений мы интегрируем в свои платы MOL'T Boat Core - высокоточные GNSS L1/L2 чипы uBlox F9P в количестве двух единиц, для синхронного использования и вычисления точного курса при помощи технологии Moving Baseline, данные контроля углов и IMU дополняются с 3 наборов сенсоров из Cube, синхронизируясь с точно вычисленным курсом и записываются в лог-файлы данных .UBX для последующего пост-процессинга и вычисления точной GNSS кинематики между базовой станцией и ровером, выполняющим промеры.

Система MOL'T Boats Core выполняет запись сырых данных с эхолокационного оборудования Kogger, специально разработанное для MOL'T Boat. Данные измерений с эхолотов и гидролокаторов бокового обзора записываются в память устройства в формате .KLF и синхронизируются с всеми сенсорами для получения точных углов, ускорений, навигационных координат и точного GPS времени - для точной и удобной дальнейшей обработки.

Во всех версиях MOL'T Boats может быть установлен Smart Port - дополнительный слот питания и управления (UART/USB/CAN/I2C\LAN) для подключения пользовательской полезной нагрузки или дополнительных модулей. Например с его помощью можно:

• Подключать и записывать данные с магнитометра
• Подключать и обеспечивать питанием мобильный лазерный сканер для съемки прибрежной зоны
• Подключать и обеспечивать питанием панорамную камеру для съемки прибрежной зоны или опор мостов и сооружений
• Подключать набор из солнечных панелей, для подзарядки бортовых батарей

Мы стараемся не отказывать нашим клиентам и помогать решать их задачи, если это в наших силах, поэтому список возможной полезной нагрузки не ограничивается перечисленным выше и зависит только от вашего воображения и физики.

Мы прекрасно знаем, что без продуманных вариантов аккумуляторных батарей и бортового питания ни о какой компактности и возможности легких путешествий с оборудованием быть не может. В каждом гидроботе присутствует сменный ходовой аккумулятор и резервный - не съемный конструктивно. Это страхует пользователя от проблем с утерей гидробота из-за отказа батареи или внезапной потери ёмкости из-за каких-то внешних воздействий или технических неисправностей. Для этого мы разработали нашим гидроботам систему управления бортовым питанием и нашли оптимальное сочетание массы и габаритов аккумуляторных батарей и автономности гидроботов. При Это позволит вам:

• Перевозить аккумуляторные батареи в ручной клади во время авиаперелетов.*
• Иметь возможность выполнять гидрографические задачи без рисков или с их максимальной минимизацией.

*- для разных версий гидроботов (Hardy и Dutysh) используются разные батареи. Для Dutysh - батарея состоит из сборных ячеек, каждая из которых по габаритам не превышает размеры типичного Powerbank, а ее мощность составляет 90W\h. Для версии Hardy мы используем неразборные батареи, емкостью 72W\h, совмещенные с устройством записи данных (MOL'T Boats Black Box). Таким образом аккумуляторы для гидроботов MOL'TBoats соответствуют всем требованиям по перевозке литиевых аккумуляторов авиатранспортом.

Также кроме этого, версия батарей Plastty - заряжается при помощи USB Type-C и может подзарядить ваш телефон, ноутбук и другие устройства.

Работу с собираемыми гидроботом данными мы разделяем на 4 этапа, независимые друг от друга. Наш подход - инженерный, мы сознательно не делаем "одну кнопку" для всей комплексной обработки данных, чтобы у пользователя было некоторое принуждение проработать каждый этап отдельно и убедиться в том, что все данные корректны и выполненные измерения будут удовлетворять по точности любые задачи. Этапы работы с данными и ПО для этого:

• Обработка ГНСС кинематики. Система записывает сырые данные спутниковых наблюдений в формат .UBX. Для вычисления GNSS кинематических измерений между подвижным приёмником (гидроботом) и базовой станцией (спутниковым приёмником, записывающим статические наблюдения на берегу) можно использовать практически любой удобный софт, в котором вы привыкли работать и обрабатывать геодезические измерения. Мы рекомендуем использовать: TEOBOX Offline или TEOBOX On-line Telegram bot's; RTKLib или любой другой софт основанный на нем; Trimble Business Center, Magnet Office и т.п. (при выполнении конвертации .UBX в Rinex файлы при помощи RTKLib или True Rinex Converter). Часть из этого ПО бесплатна.
• Обработка данных эхолокации. Обработка данных с эхолота или гидролокатора происходит в бесплатном ПО MOL'T Boats Kogger App. Во время работы с этим ПО вы визуально просматриваете, редактируете (если это необходимо, на акватории была растительность или помехи, которые можно удалить с эхограммы) и классифицируете (при работе с данными ГБО или ОЛЭ - можно выполнять классификацию и поиск предметов на дне) данные. После работы с эхограммой необходимо экспортировать результат промеров в текстовый файл или файл XTF (для данных гидролокатора бокового обзора).
• Работа с гидрографическими данными в ПО MOL'TBoatCADApp для Autodesk AutoCAD. При помощи этого фирменного и бесплатного приложения можно выполнять целый ряд инженерных вычислений и операций, в том числе: контроль промеров, контроль уровней воды, контроль достаточности глубин, калибровки, тарировки, перерасчет от поверхности воды, перерасчет от фиксированной отметки, вычисление отметки уровня воды, формирование контрольных таблиц по пересекающимся галсам, формирование таблиц наблюдения за уровнем воды и планирование миссий.

Калибровка (тарировка) однолучевого эхолота является важным шагом в подготовке к промерным работам, поскольку корректная настройка оборудования обеспечивает точность измерений глубин и надежность получаемых данных. Калибровка эхолота включает в себя определение поправок на установку эхолокационного датчика (трансдюсера), скорость звука в воде и другие параметры, влияющие на измерения.

Методика калибровки однолучевого эхолота может включать следующие шаги:

1. Проверка установки судового датчика: согласно РД 31.74.08-94, пункт 2.1.1., входящий контроль и проверка эхолота включает установку и приведение в рабочее состояние судового датчика (трансдюсера) согласно инструкции по эксплуатации.

2. Определение скорости звука в воде: влияние скорости звука на измерения указано в РД 31.74.04-2002, пункт 2.2.6. Скорость звука может быть получена с использованием зондов или измерительных приборов, а также по таблицам или эмпирическим уравнениям, привязанным к температуре, солености и глубине воды.

3. Калибровка на контрольном участке: согласно СП 47.13330.2016, пункт 7.8., перед началом работ эхолот калибруется на калибровочном участке с известными глубинами. Калибровка включает проверку правильности работы всех систем и точность выводимых глубин.

4. Калибровка по контрольному (базисному) расстоянию: перед началом работ эхолот калибруется при помощи специального измерительного диска (идущего в комплекте с оборудованием) расположенного на определенном известном расстоянии от эхолота непосредственно в той водной среде, в которой впоследствии будут выполняться работы. Калибровка включает проверку правильности работы всех систем и точность выводимых глубин.

Соблюдение методики и указаний по калибровке важно для достижения максимальной точности измерений и предотвращения критических последствий, особенно на значительных глубинах.

Калибровка однолучевого эхолота является неотъемлемой частью подготовки к гидрографическим измерениям и должна проводиться в соответствии с регламентами и нормативными документами, обеспечивая точность и надежность результатов промерных работ.

Для систем гидробота MOL’TBoat необходимо проводить несколько калибровок различных измерительных систем. Калибровки можно разделить на разовые, периодичные и постоянные.

Постоянные калибровки. К постоянным калибровкам относятся калибровки измерительного эхолокационного оборудования, необходимые для наиболее точного выполнения промерных работ. Выполняются перед началом работ и после их завершения для верификации результата первичной калибровки. В системе предусмотрены 2 вида калибровки работы эхолота: параметрический и геометрический.

• Параметрический способ калибровки. Данный способ подразумевает измерение температуры воды, солености и давления, измерение скорости звука в воде специальным дополнительным оборудованием до начала промерных работ и после выполнения промерных работ. Эти параметры вводятся в ПО для обработки эхолокационных данных в соответствующем меню ‘Калибровки’ для обработки данных промеров с учетом полученной точной информации.

• Геометрический способ калибровки. Когда нет возможности или дополнительного оборудования для выполнения параметрической калибровки, необходимо выполнять геометрическую калибровку при помощи ‘Калибровочной пластины’ идущей в комплекте поставки с гидроботом. Процесс геометрической калибровки:

1. Гидробот перемещается на такую точку в акватории, глубина в которой, ориентировочно, имеет средние значения по участку промеров.
2. На гидробот монтируется диск калибровочной пластины имеющий заранее выверенные монтажные крепления за раму гидробота таким образом, что при опускании калибровочного диска в воду - расстояние между диском и трандьюссером эхолота имеет точное расстояние равное 3, 6, 10 или 15 метрам. Выбирается то монтажное крепление, глубина опускания диска при котором будет чуть меньше глубины акватории в этой точке.
3. Выполняются несколько кратковременных сессий записи эхограммы в внутреннюю память устройства, для дальнейшего анализа.
4. При обработке данных этих эхограмм в ПО для обработки эхолокационных данных выполняется сравнение фактически измеренного эхолотом расстояния и его калиброванного значения по диску и тросу фиксированной и точной длины.
5. Разница в измерениях фиксируется в меню ‘Калибровки’, разделе ‘Геометрическая калибровка’. Для применения корректирующего коэффициента для всех остальных измерений этого проекта и этой акватории.
6. Процесс повторять в начале работ, периодически по мере изменения локации выполнения промерных работ и по завершению выполнения работ. На пост-процессинге выполнять сверку калибровочных параметров и анализ сходимости этих параметров. При значительных изменениях из-за меняющейся среды акватории, вносящей поправки в измерения - рекомендуется деление акватории промеров на участки и применение параметров калибровки измеренных и проконтролированных для каждого участка отдельно.

Периодические калибровки. К периодическим калибровкам относятся калибровки систем навигации и ориентации в пространстве. Выполняются по запросу систем навигации и ориентации.

1. Калибровка компаса в автопилоте. Включите QGroundControl на смартфоне или планшете, выполните подключение к гидроботу по WiFi или Bluetooth. Перейдите в меню настроек и калибровок. Выполните калибровку согласно всплывающих на экране подсказок.
2. Калибровка IMU. Включите QGroundControl на смартфоне или планшете, выполните подключение к гидроботу по WiFi или Bluetooth. Перейдите в меню настроек и калибровок. Выполните калибровку согласно всплывающих на экране подсказок.

Разовые калибровки. К разовым калибровкам относится вычисление и контроль офсетов, расстояний, расположения датчиков и сенсоров в системе MOL’TBoat. Такие калибровки выполняются единоразово после изменения комплектации или набора оборудования в полезной нагрузке. Контролируются постоянно.

1. Вычисление офсета ГНСС приемника относительно излучателя эхолота и поверхности воды. В стандартном исполнении для каждого типа MOL’TBoat установлены заводские параметры этих офсетов и калибровок. Например для устройства MOL’TBoat с пластиковым корпусом расстояние от фазового центра ГНСС антенны до излучателя - 20 сантиметров, а осадка судна - 4 сантиметра, соответственно расстояние от фазового центра антенны до поверхности воды - 16 сантиметров. При изменении конструкции или установке сторонних антенн или излучателей необходимо выполнить измерения данных офсетов. Поставьте гидробот на ровную поверхность и выполните замеры расстояний от поверхности на которой стоит гидробот до верха ГНСС антенны и вычтите от этого значения 4 сантиметра для вычисления офсета между эхолотом и фазовым центром гнсс антенны. Результаты запишите в специальное меню Настроек гидробота в веб интерфейсе.
2. Вычисление расстояния между антеннами системы moving base для точной курсовой навигации. Установите гидробот на ровную поверхность, выполните измерения между антеннами и измерения по Z, от ровной поверхности до верха ГНСС антенн. Результаты запишите в специальное меню Настроек гидробота в веб интерфейсе.

Гарантией корректного результата промерных работ является правильная и точная комплексная настройка и калибровка этого оборудования. Основное влияние на точность измерений эхолота оказывает правильная установка, точная калибровка и проверка, соблюдения правил эксплуатации и комплексная работа системы GNSS+IMU+ECHOSOUNDER в гидроботах MOL'TBoat.

Принцип работы эхолота: При использовании эхолота, основная задача заключается в измерении расстояния между датчиком устройства (передатчиком) и дном водоема. Для этого эхолот создает и посылает звуковые волны (акустические сигналы), которые отражаются от дна водоема, и получает обратно отраженные сигналы. Время прохождения звуковых волн от передатчика до донного отражателя и обратно является основным измерительным параметром для эхолота. Эхолот измеряет уровень акустического давления в равные промежутки времени - измеряет громкость эха. В пост-обработке по этой амплитуде считается количество таких временных промежутков до нужного амплитудного контура.
Однако, чтобы преобразовать это время прохождения в расстояние (глубину), эхолот использует дополнительный параметр — скорость звука в воде. Это значение не является постоянным, так как зависит от разных факторов, таких как соленость, температура и гидростатическое давление.
Эхолот, в свою очередь, не является средством измерения скорости звука в воде и не может быть сертифицирован на прямые измерения глубины или величины скорости звука в воде. Сертификация относится к измерительным средствам, которые специализируются на прямых измерениях каких-либо параметров, в то время как задача эхолота состоит в преобразовании времени прохождения звуковых волн в расстояние на основе известной или предварительно заданной скорости звука.
Итак, измерения эхолота не являются прямыми измерениями скорости звука в воде, так как его основной задачей является определение глубины водоема на основе времени прохождения акустического сигнала. В связи с этим, эхолоты не подлежат обязательной сертификации в России, как средства измерения.

Сноски из нормативной документации:
1. В СП 11-104-97 "Часть III. Инженерно-гидрографические работы при инженерных изысканиях для строительства" отсутствуют конкретные требования к сертификации эхолотов, используемых при изысканиях. В пункте 3.1 указано, что технические средства включают гидролокаторы и пр., но не указано, что они должны быть сертифицированы [1].
2. В РД 31.74.04-2002 "Технология промерных работ при производстве дноуглубительных работ и при контроле глубин для безопасного плавания судов в морских портах и на походах к ним" также отсутствуют прямые указания на необходимость сертификации эхолотов. Указывается только, что эхолокационные установки должны быть стандартной конструкции и испытаны гидроакустическими методами на механических и электромагнитных параметрах (п. 3.1.1) [2].
3. Отсутствие требований к сертификации эхолотов подтверждается также в "Правилах гидрографической службы", издания УНиО МО, "Правила гидрографической службы №4" (УНиО МО., 1984г) и "Правила гидрографической службы №35" (УНиО МО., 1956г).
4. ГОСТ Р 57191-2016 «Гидрографические работы. Общие требования к применению судовых эхолотов» устанавливает общие требования к применению судовых эхолотов при гидрографических работах, но не упоминает обязательность сертификации для выполнения промерных работ.
Вот некоторые пункты документа, которые касаются требований к применению эхолотов и контроль за параметрами измерений:
4.1. Пункт 3.7 говорит о том, что "Эхолоты должны иметь системы нормирования", т.е. возможность автоматического или программного учета изменений скорости звука в зависимости от изменения условий (температура, соленость, давление).
4.2. Пункт 4.2 требует применять устройства, контролирующие параметры измерительного канала эхолотов в составе работ, а также перед началом и завершением гидрографических работ. Дополнительно требуется проведение проверки свойств эхолота и работы сервисных систем.
4.3. Пункт 5.14 рекомендует использование гидрокарт с учетом фактической скорости звука.
4.4. Пункт 7.12 обязывает выполнение периодической проверки эхолотов и контрольных устройств с указанием допустимых пределов измерений и контрольных значений.
4.5. В пункте 10.11 указано, что при несоответствии величин допустимой погрешности, определенных по методике комплексного контроля, системы контроля и измерительного канала эхолота проверки - должна быть проведена настройка либо замена неисправных элементов.
Таким образом, ГОСТ Р 57191-2016 предъявляет требования к контролю и настройке эхолотов, но прямого указания на обязательность сертификации для выполнения промерных работ среди них нет.

Обоснование возможности использования однолучевого эхолота в производстве инженерно-гидрографических изысканий и промерных работах при дноуглублении.

Выполнение промерных работ с использованием однолучевых эхолотов (ОЛЭ) соответствует требованиям регламентирующих нормативных документов. При выполнении инженерно-гидрографических изысканий и промерных работ необходимо руководствоваться такими нормативными документами, как:

• СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
• СП 317.1325800.2017 Инженерно-геодезические изыскания для строительства.
• СП 350.1326000.2018 «Нормы технологического проектирования морских портов»;
• СП 11-104-97 «Часть III. Инженерно-гидрографические работы при инженерных изысканиях для строительства».
• РД 31.74.08-94 «Техническая инструкция по производству морских дноуглубительных работ»;
• РД 31.74.04-2002 «Технология промерных работ при производстве дноуглубительных работ и при контроле глубин для безопасного плавания судов в морских портах и на подходах к ним».
• РД 31.74.09-96 «Нормы на морские дноуглубительные работы»;
• «Правила гидрографической службы №4», издания УНиО МО., 1984г.
• «Правила гидрографической службы №35», издания УНиО МО., 1956г.
• ГОСТ Р 57191-2016 «Гидрографические работы. Общие требования к применению судовых эхолотов»

И другими документами, если они фигурируют в техническом задании.

В указанных документах существуют отсылки к использованию эхолокации при производстве промерных работ в различных акваториях, из этого можно отметить несколько конкретных пунктов про использование ОЛЭ и отсутствие общего запрета на выполнение им работ:

1. Соответствие требованиям РД 31.74.08-94 "Техническая инструкция по производству морских дноуглубительных работ":
В пункте 3.3. этого документа говорится о необходимости проведения промерных работ с использованием однолучевых эхолотов для определения глубин акваторий, а также проложения и углубления навигационных каналов и ходов.

2. Соответствие требованиям РД 31.74.04-2002 "Технология промерных работ при производстве дноуглубительных работ и при контроле глубин для безопасного плавания судов в морских портах и на подходах к ним":
Пункт 2.2.2. данного документа рекомендует использование однолучевых эхолотов для промерных работ на контрольных проходах и для контроля глубин в акватории портов.При этом глубины и условия проекта позволяют использовать однолучевой эхолот, соблюдая требования данного руководства.

3. Отсутствие прямого запрета на использование однолучевых эхолотов в других руководящих документах:
В руководящих документах по гидрографии и батиметрии действующих на территории РФ (СП 350.1326000.2018, СП 47.13330.2016, СП 11-104-97, СП 444.1326000.2019, и др.) нет прямых указаний на запрет использования однолучевых эхолотов для промерных работ.

4. Анализ затрат и эффективности:
Ссылаясь на положения из документов РД 31.74.09-96 и СП 446.1325800.2019, которые регламентируют необходимость экономической оценки и определения оптимальных методов проектирования, мы имеем право выбора однолучевого эхолота на основе анализа затрат, доступности оборудования и отсутствия возможности применения МЛЭ (многолучевого эхолота) ввиду сложных, сопутствующих ему транспортно-логистических, условий района выполнения работ (например большие затраты на мобилизацию промерного судна, или габариты акватории в которой крупногабаритному промерному судну будет тяжело выполнять работы).

5. Качество и контроль данных:
Разделы документа СП 482.1325800.2020 требуют от исполнителя обеспечить и гарантировать готовность следованию стандартам обеспечения качества и контроля результатов промерных работ, независимо от типа используемого эхолота.

Применение ОЛЭ является обоснованным с точки зрения экономической эффективности, доступности аппаратуры и условий рабочей зоны, а также не противоречит регламенту выполнения работ согласно пунктов нормативной документации при соблюдении технических условий: калибровки (тарировки), контроля результатов, корректной настройки оборудования и адаптации получаемых данных к специфике проекта (включая увеличение числа промерных галсов и точное следование по ним, а также повышение плотности измеряемых точек на дне до уровня площадного обследования).