Perle Systems - Fallstudien

Präzise GPS-Ortung mit PERLE

Subsea7 – ein Differenzielles GPS Ortungs-System

Mit weltweit mehr als 3.000 Mitarbeitern ist Subsea7 einer der weltweit führenden Unterwasser Ingenieurs-Firmen. Die nautischen Aktivitäten finden im asiatisch-pazifischen Raum statt, ebenso vor Brasilien, dem Golf von Mexiko, Norwegen, Grossbritanien und der Küste West Afrikas. Subsea7 besitzt mehr als 100 ferngesteuerte U-Boote (ROV), vier Pipeline-Konstruktions-Plattformen und eine ganze Flotte moderner, hoch-spezifischer dynamisch positionierbarer Schiffe die verschiedene Aufgaben übernehmen. Dazu gehört zum Beispiel Rohrverlegung flexibler Rohre oder von Rollen, Tiefsee-Bau und Sättigungs-Tauchen. Die Tochter-Firma Veripos wurde 1989 gegründet und bietet Subsea7 den Zugang zu besseren GPS-Diensten für die Erdgas- und Öl-Industrie. Auch Veripos arbeitet weltweit und bietet Datenübertragung und Service-Leistungen im Bereich präziser GPS-Ortung.

Anwendungs-Hintergrund
Normales GPS ist nur bis zu 20 Meter genau. Dies ist wohl für die meisten Anwendungen ausreichend, aber in Bereichen wie Pipeline-Verlegung und hydro-graphischen Untersuchungen, reicht diese Genauigkeit nicht aus. Mit Hilfe von festen Referenz-Stationen (hochwertigen GPS-Empfängern) an festen Positionen werden diverse GPS Messungen vorgenommen und die Fehler herausgerechnet. Das von Subsea7 entwickelte Global Navigation Satellite System (GNSS) bietet der Industrie hoch-akkurate Verbesserungen. Das sehr dichte, globale Netzwerk aus diesen Referenz-Stationen wird von Veripos betrieben. Sie kalkulieren die GPS Fehler in Echtzeit und die Stationen sind über ein stabiles IP-Netzwerk mit der Zentrale in Aberdeen verbunden. Die verbesserten GPS Daten erlauben der Industrie verbesserte GPS-Daten in Echtzeit zu erhalten.

Im Prinzip werden Triangulationen zu bestehenden festen Referenz-Punkten durchgeführt.

Die Lösung

Jede feste Veripos Referenz-Station bekommt normale Positions-Daten von 32 GPS-Satelliten. Da die GPS-Empfänger serielle Geräte sind, werden sie mit Hilfe von Perle IOLAN+ Terminal Servern über die serielle Schnittstelle angesprochen. Einige der 16 verfügbaren Ports sind redundant ausgelegt, der Rest bedient auch andere Geräte wie z.B. kleine Wetterstationen. Die Perle IOLAN+ Terminal Server sind über das LAN angeschlossen und bieten somit den Zugriff auf das serielle Gerät. Die Rohdaten und die korrigierten Daten werden dann seriell vom LAN übertragen und dann per Satellit oder Leitung an das Subsea7 Kontrollzentrum in Aberdeen geschickt. Serielle Kommunikation ist in der Industrie aufgrund der Stabilität und Zuverlässigkeit weit verbreitet. Einmal in Aberdeen angekommen, werden die GPS-Rohdaten wieder mit Hilfe von IOLAN+ Terminal Servern IP auf seriell umgewandelt. Sie werden dann als Point-to-Multi-Point per Satellit oder Funk an die Schiffe, die mit Veripos GNSS ausgestattet sind, übertragen. Die ermittelten Positionen sind viel genauer, weil sie keine Fehler mehr enthalten, die durch Satelliten-Drift, schlechte Empfänger-Uhren, atmosphärische Effekte oder falschen Umlaufbahnen, verursacht werden.

Das Veripos System bietet ein Spektrum an Genauigkeiten von 3 Metern bis zu 3 Zentimetern, je nachdem welche Anwendung gefragt ist und was der Abnehmer für Geräte einsetzt. Veripos arbeitet weltweit und bietet Datenübertragung und andere Dienste für präzise Positionsbestimmung auf See oder unter Wasser. Subsea7 plant die Veripos Technologie auch anderen Branchen anzubieten, wie z.B. Landwirtschaft und Tagebau.geographic points.

Perle Technologie
Die Perle IOLAN+ Terminal Server wurden nach langer Suche von Subsea7 ausgesucht. Sie bieten eine serielle zu IP Lösung um die seriellen GPS Empfänger an das Ethernet LAN mit TCP/IP Protokollen anzusprechen. Jeder überspannungs-geschützte Port (es gibt Varianten mit 2, 4, 8 oder 16 Ports) erlaubt Übertragungsgeschwindig-keiten bis zu 115,2 Kbps. Der IOLAN+ kann an 10 oder 100 Mb/s Ethernet betrieben werden.

An jedem Referenzpunkt sind zwei GPS Empfänger an zwei Perle IOLAN+ Terminal Server (Rack Versionen) angeschlossen. Sie belegen jeweils 4 serielle Schnittstellen. Einer der Ports trägt die verbesserten Daten, einer die rohen GPS Daten und der dritte wird für Fernwartung und Konfiguration genutzt. Ungefähr 10 Kbps pro Sekunde werden somit zurück an Aberdeen geschickt, in Echtzeit über das IP Netz. Innerhalb des schottischen Kontroll-Zentrums werden weitere Perle IOLAN+ Terminal Server eingesetzt um die zeitkritischen IP-Daten wieder in serielle Daten zu wandeln.

Subsea7 hat in den letzten 5 Jahren mehr als 150 IOLAN+ Terminal Server gekauft, sie erweisen sich als sehr zuverlässig. Sie sind zur Zeit bei den 50 weltweiten GPS Stationen und im Kontroll-Zentrum in Aberdeen im Einsatz. Bis Ende 2005 sind weitere 50 GPS mit Perle IOLAN+ Terminal Servern geplant.

Warum Perle?
Serielle Kommunikation gilt eher als Alt-Technologie, aber in der Erdöl und Erdgas Industrie, die in feindseligen Umgebungen arbeitet, ist sie einfach nicht wegzudenken. Durch die Wartungsfreiheit, die hohe Zuverlässigkeit und die fortschrittlichen Verwaltungs-Optionen bringen die Perle IOLAN+ Terminal Server diese alte Technologie in eine hochentwickelte Lösung der Neuzeit ein.

„In den letzten fünf Jahren haben sich die Perle IOLAN+ Terminal Server als kompakte und robuste Lösung für unsere Datenübertragung erwiesen. Besonders die hohe Zuverlässigkeit hat uns dazu getrieben, das Produkt auch weiterhin einzusetzen.“, sagt David Stephen, GNSS, Aufseher des Subsea7 Kontrollzentrums in Aberdeen.