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Integración para mayor seguridad en el mar

La conciencia situacional es el primer punto para tomar decisiones correctas para la seguridad en el mar, desde combatir la pesca ilegal y el narcotráfico como para salvar vidas, para lo cual es fundamental contar con los sensores adecuados y un sistema de comando y control capaz de proveer servicios VTS (VTMS: Vessel Traffic Management System) que permita gestionar la información. Conocimos la solución integral de VTMS de Leonardo, que aplica soluciones disruptivas y de inteligencia artificial para tener mares más seguros.


Por Santiago Rivas



Los mares alrededor de América Latina concentran algunas de las más importantes amenazas a la seguridad y al desarrollo regional, entre las que se destacan principalmente dos: la pesca ilegal y el narcotráfico. Además, el desarrollo de actividades comerciales y la explotación de petróleo y gas demandan un mayor control ambiental ante posibles accidentes y derrames que afecten el medio ambiente marino.

A esto se suma el control regular de la navegación y la obligación de los estados de monitorear las actividades en el mar, protegiendo la vida y los bienes tanto ante accidentes como ante actividades criminales.

Los estados enfrentan varios desafíos frente a esta amplia gama de situaciones y el primero de ellos es la conciencia situacional, poder saber qué está ocurriendo en el mar en todo momento y lugar para poder tomar las mejores decisiones. El mar es un espacio muy vasto y dinámico, que, si bien el hombre lo ha surcado por miles de años, no es su ambiente natural y donde solo puede estar presente desde una embarcación o sobre él en una aeronave o desde el espacio, lo que significa que mantener el control de manera permanente es más complejo que cuando se trata de espacios terrestres.

El segundo desafío es que en el control de las actividades marítimas confluyen tanto aquellas de orden civil, como la fiscalización de la navegación, el control ambiental y la seguridad de las personas ante accidentes, como las de orden policial o militar, como son la lucha contra actividades criminales, como el narcotráfico o el terrorismo y la posible intrusión de medios militares de otros países. En el medio tenemos a la pesca ilegal que, por un lado, constituye un problema ambiental, debido a la depredación de los ecosistemas, y por otro es una actividad criminal.



Esto significa que en estas actividades es normal que actúen dos o más organismos del estado (agencias ambientales, guardacostas, armadas, etc.) y una incorrecta integración de las capacidades y medios de control puede generar la duplicación de sistemas, ineficiencia y gastos innecesarios.

Un tercer desafío es la integración de los distintos sensores, plataformas, redes y centros de monitoreo de la información, así como el procesamiento de la información, para que todos los actores relacionados puedan sacar el máximo provecho y los organismos de control puedan ser eficientes.

Actualmente, los sistemas de VTS (Vessel Traffic Service, Servicio de Tránsito Marítimo) permiten el monitoreo de buques, en tiempo real, para permitir una gestión segura y eficiente del tráfico en un área marítima específica, incluida la posición de los buques con el fin de identificar inmediatamente incidentes que puedan generar riesgos para la tripulación y el medio ambiente. Mientras, los sistemas de VTMS (Vessel Traffic Management System) son una ampliación del VTS, en forma de vigilancia marítima integrada, que incorpora otros recursos para permitir a los servicios propios y otras agencias interesadas compartir directamente datos del VTS o acceder a determinados subsistemas con el fin de aumentar la eficacia de las operaciones portuarias o marítimas en su conjunto, pero que no se relacionan con la finalidad del VTS en sí, como es, por ejemplo, el control de actividades criminales.

Para esto existen distintas soluciones en el mercado y como ejemplo decidimos analizar aquella que hoy está ofreciendo la empresa italiana Leonardo, por ser no solo una de las más completas, sino porque ya está siendo empleada en varios países.

El VTMS integra e interconecta todos los activos relevantes necesarios para gestionar las operaciones marítimas de forma segura. Esto incluye la gestión de las operaciones marítimas, desde la protección del medio ambiente marino hasta la gestión del tráfico, la aplicación de la ley y la seguridad en el mar. El sistema VTMS está diseñado sobre la base de un concepto de arquitectura abierta, que permite también la integración de sensores y sistemas externos y domésticos.

El sistema VTMS se basa en módulos que se pueden implementar en una “infraestructura” común o, como a veces se le llama, un “ecosistema”. Los módulos suman diferentes funcionalidades que se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: relacionadas con la seguridad contra situaciones fortuitas y relacionadas con la seguridad ante actos intencionales.

Mientras que los componentes relacionados con la seguridad contra situaciones fortuitas tienen por objeto garantizar el logro de las misiones de la OMI (Organización Marítima Internacional) para VTS, es decir, la seguridad de la navegación, la protección del medio ambiente y la eficiencia portuaria, los de seguridad ante actos intencionales están destinados a identificar rápidamente situaciones ilegales como el contrabando, el tráfico ilegal, la inmigración ilegal, la pesca ilegal o las actividades de los buques que causan contaminación ambiental. En este punto, desde Leonardo explican que han invertido un gran esfuerzo en la creación de los “Leonardo Labs”, cuya misión es el desarrollo de IA (Inteligencia Artificial) para ser aplicadas a diversos dominios y otras tecnologías disruptivas. En el marítimo, Leonardo Labs está involucrado en un programa de la Unión Europea para la creación de algoritmos de fusión de datos impulsados por IA y BA&AD (Behavioural Analysis and Anomalies Detection, Análisis de Comportamiento y Detección de Anomalías) que actualmente se están integrando en el producto VTMS. Esta necesidad surge de la observación de que las amenazas cambian rápidamente, como los métodos utilizados por los narcotraficantes, lo cual necesariamente requiere de técnicas de alerta temprana y detección que cambian constantemente.



Control de pesca

La actividad de pesca ilegal es actualmente uno de los principales problemas en los mares de América del Sur, especialmente en las aguas de Ecuador, Perú, Chile, Argentina, Uruguay y Brasil, tanto por embarcaciones de otros países como locales que actúan sin licencias o pescando más allá de lo autorizado. Esto está llevando a una seria crisis ambiental y productiva, al agotarse los recursos marinos y generarse daños irreversibles a las especies marinas.

Normalmente, los gobiernos liberan un número limitado de licencias de pesca, autorizando a algunos buques/operadores a llevar a cabo la pesca intensiva en áreas y períodos específicos del año. Esos buques son monitoreados a través de un AIS (transpondedor) instalado a bordo (y asociado a la licencia) que permite monitorear continuamente la ubicación del buque.

El sistema VTS analiza la trayectoria seguida por el buque para reconocer las “actividades pesqueras”. Los barcos de pesca, de hecho, tienden a avanzar muy lentamente en mar abierto, a menudo siguiendo la corriente, y a operar estrechamente con otros buques en un área relativamente limitada. El sistema correlaciona la información con la base de datos nacional de licencias de pesca y recibe una posición casi en tiempo real proveniente de los transpondedores del buque pesquero: estas posiciones se fusionan con los datos AIS y radar, creando así una imagen única.

Mediante la correlación cruzada de los datos anteriores, es posible comprender si un buque está realmente llevando a cabo una actividad pesquera y si está autorizado o no.

Además, el sistema integra algunas alertas específicas para detectar comportamientos maliciosos como, por ejemplo, “AIS apagado” (esto suele ser realizado por pescadores con el objetivo de no ser monitoreados durante un cierto período de tiempo).



Una solución para detectar derrames de petróleo

La detección de derrames de petróleo es un problema que ha sido ampliamente tratado y enfrentado en varias instalaciones, en particular en Oriente Medio y los países bálticos, donde la extracción de petróleo en alta mar es una actividad común. Técnicamente hablando, el petróleo crea una “película” sobre la superficie del mar que reduce las llamadas “ondas capilares”, es decir: las pequeñas olas creadas por el viento en el primer estrato de la superficie del mar. La ausencia de olas implica un eco de radar muy débil, o totalmente ausente, del mar y, por lo tanto, tiende a crear un área de baja energía (como un punto negro) en la imagen del radar. El algoritmo de detección se basa exactamente en esta observación: el video de la imagen de radar se recopila durante un tiempo (generalmente minutos u horas) y se detectan “agujeros negros”. El problema surge con otros dos aspectos: este fenómeno es mejor observable desde la polarización vertical (los buques, en cambio, son más visibles en la horizontal); El horizonte del radar (cobertura máxima del radar) está limitado por la curvatura de la tierra, es decir: depende en gran medida de la altura de la instalación.

Estos dos aspectos implican que la detección de derrames de petróleo desde la costa solo es posible dentro de las primeras 4 a 6 millas náuticas, si hay suficiente viento (4 m/s) y con un radar dedicado que no es siempre el mismo utilizado para la detección de buques (problema de polarización). Por esta razón, una de las soluciones típicas para detectar derrames de petróleo en mar abierto es utilizar sistemas basados en satélites (por ejemplo: Telespazio, una joint venture entre Leonardo y Thales, proporciona tales servicios) y, para la ejecución de la misión de anticontaminación, instalar a bordo de los buques anticontaminación pequeños radares de navegación en banda X diseñados específicamente para detectar derrames de petróleo en el rango cercano, cerca del buque (por ejemplo: el radar/extractor de detección de derrames de petróleo de Leonardo).

La misma línea de base del sistema VTMS, equipada con sus características de seguridad, se puede utilizar también para el reconocimiento y vigilancia de las plataformas petroleras en el Amazonia Azul de Brasil, como el que Leonardo ya ha entregado a la empresa malaya Petronas. Los sistemas de protección consisten en “centros” tanto en alta mar como en tierra, todos cooperando en una red que permite compartir datos, monitorear la calidad del agua y procesar “incidentes de seguridad”.



Un ecosistema para la seguridad del mar

La solución VTMS está diseñada alrededor de un ecosistema, donde no hay necesidad de dividir las funcionalidades, al menos desde un punto de vista técnico. La misma instancia del sistema puede implementar ambas “áreas funcionales” y, por lo tanto, apuntar a las dos misiones operacionales. A menudo, el personal que explota estas funciones no es el mismo: el “Operador VTS”, que se encarga de la seguridad de la navegación y la organización del tráfico, no es la misma figura profesional del “Operador de Protección Marítima”. Este problema se resuelve gracias a la amplia explotación de las técnicas AAA (Acceso, Autenticación, Autorización). Cada usuario puede asociarse a uno (o más, si es necesario) roles, y luego puede acceder a las funcionalidades que se le permiten, no a otras. Por lo tanto, por ejemplo, el operador de VTS no será notificado con un evento de “encuentro/separación” entre embarcaciones (que normalmente identifica actividades de contrabando), así como el operador de seguridad no será notificado con un evento de “adelantamiento en el canal” entre dos buques. Para hacer otro ejemplo, la planificación SAR generalmente está a cargo del supervisor de VTS, mientras que la planificación de patrullajes está a cargo de los planificadores de seguridad.

Las funcionalidades del backend (como sensores, bases de datos, sistemas externos, fusión de datos, etc.) se concentran, gracias a la modularidad del sistema, en una sola instancia, también desde un punto de vista físico (en el mismo centro de datos), mientras que los usuarios están separados lógica y físicamente, ya que los departamentos encargados de la operación VTS y la protección marítima no suelen ser los mismos y muchas veces trabajan en diferentes sitios o ciudades. El sistema, por esta razón, permite instalar la HCI (Human Computer Interface, interfaz hombre-computadora) de forma remota y acceder a los recursos de backend como un “operador remoto”. Esta es también la razón por la que, siempre que sea posible desde un punto de vista técnico, se hace uso de HCI basada en la web y, también, se desarrolló una versión móvil de la HCI (para ser utilizada a bordo de embarcaciones o en medios terrestres móviles).

El sistema está pensado para que sea personalizado y pueda ser modificado a lo largo de los años, ya que su vida útil está entre los 15 y 20 años, de manera de que se puedan redefinir las áreas operativas, el número de sensores, el número de operadores, su posición y las funcionalidades que se les permiten (roles).

En la fase de diseño, el personal de Leonardo realiza una evaluación con los usuarios finales para configurar el sistema para que coincida perfectamente con la organización actual. En caso de cambios futuros, la empresa apoya a los usuarios finales en la repersonalización del sistema, aunque esto puede hacerlo el administrador del sistema, sin necesidad de personal técnico de Leonardo.



Sensores

Al sistema se le suman los distintos sensores que generan la información, sean imágenes diurnas o infrarrojas desde cámaras en tierra, en embarcaciones, en aeronaves o satelitales, además de imágenes de radar u otros tipos de sensores. Éstas, sumadas a la información provista por sistemas como el AIS, más la que se puede cargar desde otras fuentes (armadores de buques, fuerzas armadas o de seguridad, etc.) permite generar una imagen lo más completa posible de todo lo que está sucediendo en el mar, donde el sistema dará alertas cuando detecte alguna actividad que demande atención, sea una cuestión de seguridad de la navegación (como una maniobra riesgosa de un buque o un accidente) o una que pueda significar la comisión de un delito, como pesca ilegal o narcotráfico.

En este aspecto, Leonardo tiene la ventaja de poder ofrecer también una amplia gama de sensores, como el radar de largo alcance Argos de banda X, pensado para detectar blancos de baja firma radar, los radares de vigilancia costera avanzada IALA y la versión mejorada IALA++ que operan más allá de las especificaciones IALA para vigilancia costera, la familia de radares Kronos, con capacidad de detección de superficie pero también contra blancos aéreos, o las cámaras de ultra largo alcance Nerio que pueden operar tanto con imagen en el espectro visible como infrarrojo, las cámaras infrarrojas Horizon, o las radios HF definidas por software SWave por ejemplo, que permiten extender la cobertura del sistema VTMS, además de que se pueden integrar sistemas de otros fabricantes, como estaciones meteorológicas, AIS, sistemas de comunicaciones en VHF y UHF, sonares, cámaras subacuáticas o robots submarinos.

Por otro lado, la familia Falco de UAV es capaz de fortalecer la seguridad al permitir la vigilancia aérea del área a proteger. El Falco EVO, en particular, es capaz de volar durante más de 20 horas consecutivas mientras transporta hasta 100 kg de carga útil, incluidos sensores electroópticos, radares y sistemas de comunicación. Su autonomía, conectividad y capacidad para transportar múltiples sensores lo convierten en una solución efectiva de ISR (Inteligencia, Vigilancia y Reconocimiento) para monitorear grandes porciones de tierra y mar, convirtiéndose en un valioso nodo de información e inteligencia integral con cualquier red nacional C4I.

Los UAV se han convertido en una herramienta fundamental para el control de los espacios marítimos, por su persistencia, bajo nivel de detectabilidad, capacidad para llevar todo tipo de sensores y bajo costo de operación, lo cual permite cubrir espacios casi de manera permanente.

La combinación de una gama de sensores, en tierra, la superficie del mar, en el aire y el espacio, más su gerenciamiento por los sistemas VTMS permiten así saber qué está pasando en el mar y poder actuar en consecuencia.

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