Fotech Group發(fā)布了一份關(guān)于分布式聲學(xué)傳感利用光纖基礎(chǔ)設(shè)施改善智慧城市治理的報(bào)告，分享了交通監(jiān)控、威脅監(jiān)測(cè)及故障位置檢測(cè)等應(yīng)用。
分布式聲學(xué)感應(yīng)建立在關(guān)鍵的光纖基礎(chǔ)設(shè)施之上，可以改善城市管理并保護(hù)關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施。
光纖是現(xiàn)代城市的基礎(chǔ)，可與公民和企業(yè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)著我們的生活，但是光纖可以提供的速度超過(guò)每秒千兆字節(jié)。Fotech已部署了其分布式聲學(xué)傳感器(DAS)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)從流量管理和威脅檢測(cè)到定位故障的各種應(yīng)用。
隨著智慧城市變得越來(lái)越復(fù)雜，城市和企業(yè)需要更精細(xì)的數(shù)據(jù)，利用來(lái)自光纖網(wǎng)絡(luò)的信息已成為一個(gè)清晰的解決方案。
DAS升級(jí)了傳統(tǒng)的光纖線(xiàn)纜，使其包含數(shù)千個(gè)振動(dòng)傳感器，類(lèi)似于在管道、道路或建筑物周邊等地方放置大量麥克風(fēng)。激光每秒在電纜上發(fā)射數(shù)千個(gè)脈沖。一小部分會(huì)被反射，任何干擾都會(huì)被傳感器吸收。每種干擾都有其自身的特征，該技術(shù)中的高級(jí)算法可以告訴操作員發(fā)生了什么、確切發(fā)生在哪里以及何時(shí)發(fā)生。
鋪設(shè)在道路旁并配備DAS技術(shù)的光纜可以拾取車(chē)輛的動(dòng)向，確定使用道路的車(chē)輛的大小，計(jì)算出擁塞的形成方式和類(lèi)型，評(píng)估基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，并識(shí)別出意外的工作。
借助這些技術(shù)手段，管理當(dāng)局可以通過(guò)擁堵管理方法改善出行時(shí)間和空氣質(zhì)量，警惕可能導(dǎo)致事故的道路瓶頸，獲得有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施使用的信息，駕駛者會(huì)闖紅燈或闖入，并保護(hù)管道和電纜免受傷害。
這份特別報(bào)告將探討Fotech DAS技術(shù)的三個(gè)應(yīng)用，但這僅僅是挖掘其潛力的代表而已。
1、交通監(jiān)控
現(xiàn)有的交通跟蹤技術(shù)有其缺點(diǎn)。端點(diǎn)傳感器和攝像機(jī)都是固定的，并且視野有限，而跟蹤位置數(shù)據(jù)的車(chē)載傳感器卻無(wú)法提供足夠的細(xì)節(jié)。浮點(diǎn)數(shù)據(jù)可以提供路口的平均等待時(shí)間，但是數(shù)據(jù)傳遞的延遲時(shí)間不足以改變交通信號(hào)燈以改善車(chē)輛流量。
但是，連接到路邊光纜的DAS可以連續(xù)跟蹤在數(shù)公里道路上行駛的車(chē)輛。此功能意味著它可以檢測(cè)到交通堵塞在任何地方開(kāi)始和結(jié)束的位置，更改交通信號(hào)燈以緩解擁堵，并警告駕駛員提前排隊(duì)。
Fotech與西班牙基礎(chǔ)設(shè)施和工程公司COMSA合作，希望確定DAS如何管理環(huán)島路段的交通，以及它是否有助于改變交通信號(hào)燈的順序以改善交通擁堵。在穿過(guò)開(kāi)闊的鄉(xiāng)村，輕工業(yè)區(qū)和加泰羅尼亞小鎮(zhèn)La Bisbal d’Empordà的五公里長(zhǎng)的道路上，進(jìn)行了DAS的試驗(yàn)，在微溝槽中插入路邊的光纖，然后在該鎮(zhèn)的路邊人行道下方插入光纖。該測(cè)試旨在徹底測(cè)試DAS對(duì)交通管理系統(tǒng)的功能，并確定其敏感性極限。
白天，F(xiàn)otech和COMSA通過(guò)DAS和GoPro攝像機(jī)(用于檢查發(fā)現(xiàn))的組合在路線(xiàn)上的特定點(diǎn)測(cè)量了正常的交通流量。它還測(cè)量了行人，騎自行車(chē)的人的運(yùn)動(dòng)以及沿路線(xiàn)的舊石橋的振動(dòng)。晚上，兩個(gè)環(huán)島之間一條500米長(zhǎng)的道路被關(guān)閉，進(jìn)行了一系列測(cè)試。這些范圍包括跟蹤不同的制動(dòng)和加速方法以及運(yùn)行模擬交通隊(duì)列。每個(gè)參數(shù)都一個(gè)一個(gè)地更改，以了解傳感器能夠測(cè)量多少。
數(shù)據(jù)分析仍在進(jìn)行中，但很顯然，DAS可用于跟蹤車(chē)輛在兩個(gè)方向上的移動(dòng)，而不會(huì)在整個(gè)道路上中斷，并為復(fù)雜的交通管理系統(tǒng)提供足夠的信息。除了識(shí)別交通瓶頸、隊(duì)列的長(zhǎng)度和增長(zhǎng)率之外，該技術(shù)還可以確定車(chē)輛的大小以及行進(jìn)的速度。Fotech正在繼續(xù)評(píng)估數(shù)據(jù)以確定更多的應(yīng)用。
同時(shí)，它已開(kāi)始與交通管理公司合作，建立一個(gè)完全集成的解決方案，該解決方案可以控制交通信號(hào)燈并優(yōu)化通過(guò)道路網(wǎng)絡(luò)的交通流量。該系統(tǒng)的另一個(gè)好處是，由于交通擁堵減少，減少了排放并提高了空氣質(zhì)量。據(jù)悉，解決方案將在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。
2、威脅檢測(cè)
除了電力公司、電信運(yùn)營(yíng)商和管道供應(yīng)商之類(lèi)的隧道外，城市還擁有由地下管道和電纜組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。第三方可能不知道它們的存在，而故意破壞者可能希望故意破壞它們，或者基礎(chǔ)設(shè)施是如此寶貴，以至于犯罪分子或恐怖分子都感興趣。無(wú)論如何，都可以通過(guò)入口孔蓋或挖掘來(lái)破壞基礎(chǔ)設(shè)施。
在這種情況下，可以使用Fotech的DAS技術(shù)來(lái)檢測(cè)地下附近的活動(dòng)，光纖是地下電纜的一部分，或者安裝在靠近管道或隧道的位置。人工智能用于識(shí)別每種活動(dòng)的每個(gè)唯一簽名，并且在發(fā)生任何相關(guān)事件時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)?；A(chǔ)設(shè)施提供商的安全團(tuán)隊(duì)將在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)收到發(fā)生情況及其確切位置的通知。
該技術(shù)還可以集成到其他系統(tǒng)中，例如允許攝像機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向活動(dòng)或自動(dòng)部署無(wú)人機(jī)以起到威懾作用。這些升級(jí)的安全系統(tǒng)使員工能夠在必須實(shí)地訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)區(qū)域之前遠(yuǎn)程評(píng)估違規(guī)情況。
犯罪分子在挖入地下管線(xiàn)的方法上變得越來(lái)越老練，通常是在遠(yuǎn)離基礎(chǔ)設(shè)施的地方開(kāi)挖隧道。使用越來(lái)越復(fù)雜的技術(shù)來(lái)避免現(xiàn)有的安全方法。DAS技術(shù)用于保護(hù)貴重液體的一個(gè)例子是在印度，犯罪分子從距離地下管道20米的建筑物中挖出一個(gè)隧道來(lái)實(shí)施犯罪活動(dòng)。
但是，F(xiàn)otech的技術(shù)通過(guò)檢測(cè)幾個(gè)晚上的零星和微妙的挖掘活動(dòng)，確定各種可能破壞管道的嘗試。管道的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)將泄漏點(diǎn)定位在500米范圍內(nèi)，但通過(guò)將其與Fotech自己的技術(shù)集成在一起，便能夠?qū)⒕_度減少到10米。
另一個(gè)例子是在南美，F(xiàn)otech的技術(shù)人員在雨林中拾取了意外的信號(hào)。管道容易被盜竊，但是該地區(qū)的位置偏遠(yuǎn)并且沒(méi)有計(jì)劃工作的通知，這意味著管道運(yùn)營(yíng)商很難相信他們正在面臨威脅。然而，在Fotech的堅(jiān)持下，由于振動(dòng)與人類(lèi)活動(dòng)相吻合，F(xiàn)otech表示需要檢查該地點(diǎn)，操作員發(fā)現(xiàn)一個(gè)地震小組正在鉆探鉆孔，將炸藥危險(xiǎn)地靠近管道放置以支持其自身的勘探工作。
這些示例說(shuō)明了DAS如何構(gòu)成更廣泛系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其中技術(shù)可以檢測(cè)活動(dòng)，而提供商自己的安全流程可以確定其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是否受到破壞。
3、故障位置檢測(cè)
DAS在檢測(cè)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施威脅方面的優(yōu)勢(shì)也可以轉(zhuǎn)移到故障中。在許多情況下，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施都位于偏遠(yuǎn)的位置，無(wú)論是在地下深處還是海底。此類(lèi)區(qū)域中的線(xiàn)纜可能會(huì)因意外的水或地面運(yùn)動(dòng)而損壞。由于其位置的原因，挖掘的風(fēng)險(xiǎn)可能很?chē)?yán)重，并可能導(dǎo)致火災(zāi)或觸電死亡。
查找故障可能很耗時(shí)，并且可能會(huì)通過(guò)用放電“重?fù)?rdquo;電纜來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而進(jìn)一步破壞基礎(chǔ)實(shí)施。這種方法要求工程師在不同位置花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)查找電纜上產(chǎn)生電弧的位置。在許多情況下，此基礎(chǔ)實(shí)施至關(guān)重要，因此需要將停機(jī)時(shí)間降至最低。
舉一個(gè)DAS如何幫助運(yùn)營(yíng)商識(shí)別遠(yuǎn)程基礎(chǔ)設(shè)施故障的例子，一家海上電纜運(yùn)營(yíng)商檢測(cè)到海上風(fēng)電場(chǎng)的出口電纜出現(xiàn)問(wèn)題。海底電纜面臨特別惡劣的環(huán)境。海底電流會(huì)侵蝕保護(hù)性海底層。裸露的電纜可能隨后漂移或振動(dòng)，最初會(huì)造成損壞，但有可能導(dǎo)致其斷裂。
Fotech的Helios DAS解決方案用于確定沿著電纜的故障的精確位置。錨鏈從電纜上移到海底偏移處，但位于斷層附近。然后由DAS提取振動(dòng)并將其與GPS相關(guān)聯(lián)。由于此數(shù)據(jù)的精確性質(zhì)，潛水員能夠確定總體故障位置并開(kāi)始“竊聽(tīng)”電纜以生成聲音信號(hào)。該信號(hào)進(jìn)一步完善了故障的位置，因此工程師僅需拆除3.5米的電纜即可。由于Helios DAS能夠確定問(wèn)題的確切位置，因此可以使用單個(gè)接頭修理電纜，而無(wú)需使用其他電纜。
與傳統(tǒng)的故障查找和修復(fù)方法相比，Helios DAS的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是速度。在這種情況下，電纜修復(fù)后，天氣立即變得最糟。如果使用傳統(tǒng)的維修方法，則必須將電纜的工作推遲一個(gè)月，從而使該公司損失數(shù)百萬(wàn)英鎊的生產(chǎn)力。
DAS的演變
這些是該技術(shù)的當(dāng)前部署應(yīng)用，但其潛力只會(huì)隨著智慧城市變得越來(lái)越復(fù)雜而增長(zhǎng)。Fotech當(dāng)前正在探索機(jī)器學(xué)習(xí)如何從DAS數(shù)據(jù)中提取更多數(shù)據(jù)。它希望了解如何在整個(gè)城市中最佳地部署DAS系統(tǒng)。正在與電信公司合作，以訪(fǎng)問(wèn)其光纖基礎(chǔ)設(shè)施，并幫助他們進(jìn)一步通過(guò)其網(wǎng)絡(luò)獲利。預(yù)期DAS的優(yōu)勢(shì)將導(dǎo)致在傳感將帶來(lái)新服務(wù)的區(qū)域進(jìn)一步部署光纖。
隨著城市的發(fā)展并變得真正智能，DAS將在支持增值服務(wù)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。盡管短期的好處包括交通管理，隨著冠狀病毒疫情的發(fā)生，城市將重新思考其公共交通網(wǎng)絡(luò)，交通管理將變得越來(lái)越重要，而從中期來(lái)看，城市可以探索天氣或公共事件如何影響城市。
展望未來(lái)，DAS可以預(yù)測(cè)在城市中建設(shè)新基礎(chǔ)設(shè)施的效果，或者對(duì)于諸如引入擁堵費(fèi)等決策至關(guān)重要。
數(shù)據(jù)是我們生活的中心。它連接我們，建立關(guān)系，推動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展和創(chuàng)新。光纖是基礎(chǔ)，DAS展示的是光纖可以進(jìn)一步發(fā)展，以幫助運(yùn)營(yíng)交通網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施并改變城市運(yùn)營(yíng)方式。
