Subsea Risk Management Based on Sensor Networks

Denne masteroppgaven omhandler evalueringen av undervannsrisikostyring for å forhindre oljeutslipp basert på analyse av informasjon mottatt fra sensorer i et underwater distributed sensor network. Oppgaven begynner med en fremheving av viktigheten av et velfungerende lekkasjedeteksjonssystem både fra et miljø- og et sikkerhetsperspektiv. Goliat FPSO betraktes som en casestudie. Gjeldende FPSO er plassert i Barentshavet, hvilket er et sensitivt område og må oppfylle krav diktert av norske myndigheter for å forhindre oljeutslipp. En innovativ teknologi benyttes på denne plattformen for å detektere mulig oljeutslipp under vann: bruken av passive akustiske sensorer. Et sensornettverk slik som dette består av ulike sensorer som sender informasjon (lokal beslutning) til et fusjonssenter som tar en global beslutning vedrørende om lekkasjen pågår eller ikke. Denne oppgaven vil evaluere hvordan valget av ulike fusjonsregler (Counting Rule og Weighted Fusion Rule tilpasset denne oppgaven) kan påvirke yteevnen til lekkasjedeteksjonssystemet i dets gjeldende konfigurasjon. Det vil også bli diskutert hvordan forskjellige terskler, valgt for en spesifikk fusjonsregel eller sensortest, kan endre den endelige yteevnen sett fra et deteksjonsperspektiv. Deteksjonsmetoder baseres på statistisk signalprosessering og beslutningsteori, ofte ved utnyttelse av allerede eksisterende metoder brukt i andre felt (telekommunikasjonsteknologi, medisin, krigsvitenskap), som må tilpasses til dette bruksområdet innen olje -og gassindustrien. Et steg videre er å utvikle en metode som kan lokalisere lekkasjepunktet i en havbunnsramme. Denne oppgaven foreslår noen metoder som kan være nyttige for å lokalisere utstyret ansvarlig for lekkasjen. Disse foreslåtte metodene for lekkasjelokalisering er utviklet så de kan jobbe sammen med de foreslåtte metodene for lekkasjedeteksjon, hvilket vil gi et koherent sett av operasjoner som sensorene og fusjonssenteret må utføre. Yteevnen til deteksjonsteknikkene bestemmes ut ifra en balanse mellom behovet for høyere verdier av parametere som Sanne Positive Rate og Presisjon, og å beholde lave verdier av Falske Positive Rate. Yteevnen til lokaliseringsteknikkene vil bli evaluert ut ifra deres evne til å lokalisere lekkasjepunkter i løpet av kortest mulig tid. Hvis dette ikke er mulig vil andre parametere tas i betraktning, som for eksempel differansen mellom estimert posisjon og faktisk lekkasjeposisjon. Noen flere simuleringer utføres for å teste de foreslåtte lokale og globale tersklene brukt sammen med spesifikke fusjonsregler for deteksjon og lokalisering av lekkasjen. Yteevnen til de ulike konfigurasjonene vil bli rangert i henhold til globale indekser nødvendige for å samle ovennevnte deteksjonsevneparametere. Disse indeksene kan baseres enten på ROC-kurven (som Youdens indeks) eller på PR-kurven (som F-mål)