Российские исследователи в процессе эксперимента с использованием специального устройства продемонстрировали, что стандартную оптоволоконную линию можно преобразовать в сеть датчиков.
Система фиксирует вибрации и при помощи искусственного интеллекта может определить, движется ли по улице автомобиль или идут пешеходы.
"Сотрудники НГУ совместно с компанией "Т8" провели эксперимент, направленный на использование существующей оптоволоконной линии связи для мониторинга объектов кампуса университета. В ходе эксперимента специалисты проверяли возможность применения проложенного волоконного кабеля в качестве распределенного датчика вибраций и распознавания событий в окружающей среде с помощью методов искусственного интеллекта. Система фиксирует вибрации оптического волокна и с помощью искусственного интеллекта различает различные события, такие как проезд автомобилей, пешеходная активность и земляные работы", — рассказали в пресс-службе.
Как уточнили в университете, в будущем данная технология может быть использована для мониторинга городской и производственной инфраструктуры. В проекте применяется программно-аппаратный комплекс оптоволоконной распределенной системы "Дунай". Основным элементом является интеррогатор, устройство, подключаемое к оптоволоконной линии, которое анализирует обратное рассеяние света в волокне. Вибрации и деформации волокна, возникающие из-за событий в окружении, изменяют характеристики этого рассеянного сигнала. Путем анализа таких изменений система может определить место и характер воздействия на оптоволоконную линию.
В пилотном проекте используется служебная оптоволоконная линия длиной 4,3 км, проложенная на территории научного центра между НГУ и "Академпарком". При регистрации вибраций с пространственным шагом около 10 м она фактически превращается в примерно 400 распределенных точек наблюдения. В отличие от традиционных систем мониторинга, где каждый сейсмометр или вибродатчик устанавливается в отдельной точке, здесь сенсорную функцию выполняет уже существующее оптическое волокно.
"Можно подключить специальный прибор к существующей оптоволоконной линии и использовать само волокно в качестве распределенного датчика, не создавая новую сенсорную линию", — цитирует пресс-служба одного из авторов исследования Петра Дергача.
О полученных данных
Собранные данные передаются на сервер Центра искусственного интеллекта НГУ, где алгоритмы машинного обучения осуществляют классификацию зарегистрированных вибрационных сигналов. Система позволяет распознавать различные события, например, проезд автомобиля, пешеходов или проведение земляных работ. Для каждого обнаруженного события определяются время и приблизительное место его возникновения, после чего информация отображается в интерфейсе системы мониторинга.
В зависимости от поставленных задач такая система может быть использована для охраны периметра, контроля строительных работ и дорожного движения, а также для наблюдения за состоянием зданий и инженерных сооружений. Изменения вибрационного фона и характера колебаний могут указывать на необычные нагрузки, изменения условий эксплуатации или работу оборудования в нештатном режиме. Это открывает возможности для применения оптоволоконной линии в качестве инструмента раннего обнаружения аномалий и дополнительного контроля состояния инфраструктуры.
Отдельным сценарием применения технологии является мониторинг сейсмической активности. Распределенный оптоволоконный датчик способен фиксировать колебания, связанные с прохождением сейсмических волн, и определять их характеристики и место регистрации вдоль линии. При этом оптоволоконная система не обязательно должна полностью заменять традиционные сейсмометры: ее данные могут дополнять показания отдельных датчиков и за счет распределённого измерения расширять зону наблюдения.
"Система получает непрерывный поток вибрационных сигналов, среди которых искусственный интеллект распознает характерные признаки различных событий и позволяет определить, что произошло и где примерно это произошло", — пояснил ведущий научный сотрудник Центра искусственного интеллекта НГУ Алексей Редюк.
Фото: hi-tech.mail.ru