Onderwatercommunicatie in de Westerschelde

Paul van Walree, TNO, 24 januari 2008

Een smalle vaargeul, scherpe bochten, ondieptes en stromingen maken de Westerschelde tot een lastig vaarwater voor grote vrachtschepen. De real-time beschikbaarheid van (bijvoorbeeld) de stroomsnelheid in de vaargeul zou bijdragen aan de nautische veiligheid en het begrip van deze dynamische omgeving. In een vaargeul is geen plaats voor meetpalen, radioboeien of lange kabels naar het land; de enige wijze om afgezonken meetinstrumenten uit te lezen is door middel van draadloze telemetrie door het water, oftewel akoestische communicatie.


Foto van de proefopstelling vanaf de dijk bij Hansweert.

Als haalbaarheidstoets is er in augustus 2005 een proefopstelling gebouwd bij Hansweert. Twee frames met elk een ADCP (acoustic Doppler current profiler) en een akoestische modem werden op de bodem van de vaargeul geplaatst. Op regelmatige tijdstippen mat de ADCP een stroomprofiel, welke informatie door de modem werd gemoduleerd en als geluidsgolf uitgezonden. Met een uitzending van anderhalve seconde, in de frequentieband van 8-16 kHz, konden tienduizend bitjes verstuurd worden. Op twee kilometer afstand van de meetframes werden de uitzendingen opgevangen bij een ponton, die voor de gelegenheid bij meetpaal Hansweert was afgemeerd. De modemsignalen werden opgevangen met behulp van twee ondergedompelde hydrofoonantennes, een horizontale en een verticale, en gedemoduleerd met geavanceerde signaalverwerking. Tot slot werden de data met conventionele radiotelemetrie verder getransporteerd naar een verwerkingscentrum in Middelburg, waar de stroomprofielen een minuut na opname in de vaargeul op de schermen verschenen.

Na afloop van de demonstratie zijn de meetgegevens nader uitgewerkt, hetwelk een schat aan informatie en nuttige kennis opleverde. Zo blijkt er een sterke invloed van het getij op de betrouwbaarheid van de communicatielink. Bitfouten kunnen voorts gerelateerd worden aan lawaai van passerende schepen, wind en onweersbuien. Het zog van grote containerschepen kan funest uitwerken, aangezien de hierin aanwezige luchtbelletjes het modemgeluid sterk absorberen en verstrooien. De horizontale antenne blijkt beter bestand tegen lawaai van passerende schepen, terwijl de verticale beter bestand is tegen reflecties van het geluid aan het wateroppervlak en de bodem. Uiteindelijk is tenminste 95% van alle uitzendingen zonder bitfouten ontvangen.

Volledig artikel: P.A. van Walree, J.A. Neasham, and M.C. Schrijver, "Coherent acoustic communication in a tidal estuary with busy shipping traffic," J. Acoust. Soc. Am. 122, 3495-3506 (2007).

home...