Multi-agent robotic complex for environmental monitoring of marine areas
Authors: Прощенко Д.Ю. , Коровецкий Д.А. , Букин И.О. , Чехленок А.А. , Бобылев Д.С. , Юрчик В.Ф. , Букин О.А. 
Published: September 2024

Описаны основные принципы создания новой технологии и результаты разработки аппаратно- программного комплекса для мониторинга и ликвидации плёнок нефтепродуктов на морской поверхности с использованием мультиагентной системы морских роботов. Разработан и прошёл натурные испытания экспериментальный вариант мультиагентной системы, состоящий из трёх агентов: беспилотного воздушного судна для детектирования и измерения параметров нефтяных плёнок на морской поверхности; беспилотного воздушного аппарата для ликвидации плёнок нефтепродуктов методом распыления диспергентов; телеуправляемого необитаемого подводного аппарата для мониторинга состояния фитопланктонных сообществ на загрязнённых акваториях и измерения концентрации растворённых в морской воде нефтепродуктов. Натурные испытания выполнялись на акватории Амурского залива на реальных разливах нефтепродуктов. Приведены результаты испытания элементов искусственного интеллекта, компьютерного зрения квадрокоптера мониторинга, которое позволяет определить параметры плёнки нефтепродуктов и определить полётное задание для беспилотного воздушного судна, распыляющего диспергенты. Описаны результаты разработки лазерной сенсорики агентов системы для проведения количественного и качественного анализа загрязнений и оценки воздействия загрязнения на морские экосистемы. Результаты разработок и натурных экспериментов позволяют проверить основные принципы создания подобных мультиагентных систем, тестировать аппаратно-программные решения для выполнения миссий каждого агента системы и процесса взаимодействия агентов. Полученные в работе результаты позволяют приступить к созданию мультиагентных систем с большим количеством агентов, осуществлять мониторинг и ликвидацию загрязнений на значительных масштабах, комплексно решать задачи обеспечения экологической безопасности морского транспорта, такие как детектирование пленок нефтепродуктов, определение их параметров, ликвидация и оценка воздействия загрязнений на морские экосистемы.

The main solutions of creating a new technology and the results of hardware and software systems development for monitoring and eliminating of oil film products on the sea surface using a multi-agent system of marine robots are described. An experimental version of a multi-agent system, consisting of three agents, has been developed and has undergone full-scale testing, these are a quadcopter for detecting and measuring the parameters of oil films on the sea surface, bio-optical parameters of the sea surface, a quadcopter for eliminating films of oil products by spraying dispersants, and remote operated vehicle for monitoring the condition of phytoplankton communities in polluted waters and measuring the concentration of petroleum products dissolved in sea water. In situ tests were carried out in the Amur Bay on the exact oil spills that were detected during monitoring. The results of testing elements of artificial intelligence and computer vision of a monitoring quadcopter are presented, so it is possible to determine the parameters of the oil product film and determine the flight mission for a quadcopter spraying dispersants. The results of the development of laser sensing agents for quantitative and qualitative analysis of pollution and assessing the impact of pollution on marine ecosystems are reported. The results of developments and full-scale experiments are to verify the basic principles of creating such multi-agent systems, test hardware and software solutions for performing the missions of each agent of the system and the process of interaction between agents. The results obtained in the research are to begin the development and design of multi-agent systems with a large number of agents, to monitor and eliminate pollution on a significant scale and to fully solve the problems of ensuring the environmental safety of maritime transport, starting from detection, determining the parameters of oil product films, eliminating films and ending with assessing the impact of pollution on marine ecosystems.