Sciencemag.cz
Doporučujeme
Optické vlákno lze použít nejen pro přenos dat, ale také k detekci akustických/mechanických vibrací.
Sdružení CESNET uspělo na mezinárodní konferenci SPIE Photonics Europe 2018, která se konala od 23. do 27. dubna ve francouzském Štrasburku. Na výstavě Innovation Village Exhibition, která byla součástí konference, získalo druhé místo v kategorii multilaterálních projektů za funkční vzorek fázového optického senzorického systému. Jeho hlavní aplikací je systém včasného varování (tzv. Early Warning System) před potenciálním přerušením nebo poškozením optických vláken. Zařízení lze využít jako ochranný prvek kritických infrastruktur. Představené řešení zaujalo hodnotitele i odbornou veřejnost.
CESNET CLDS-PhiOTDR, jak zní přesný název systému, vyvinuli Petr Münster a spolupracovníci z Oddělení optických sítí sdružení CESNET. Jde o modulární a efektivní hardwarové řešení pro snímání akustických a mechanických vibrací v blízkosti optických vláken. Systém je založen na principu fázově citlivého optického reflektometru a umožňuje vytvářet z běžných telekomunikačních vláken síť senzorů s rozlišením dvou blízkých událostí s přesností řádově desítek metrů.
Optická infrastruktura je naprosto nezbytná pro většinu datových přenosů, a to nejen na dlouhé vzdálenosti. Bohužel tato infrastruktura je často ohrožena přerušením vláken stavební činností nebo krádežemi. Vhodnou konfigurací může být optické vlákno použito nejen pro přenos dat, ale také pro detekci akustických či mechanických vibrací nebo změn teploty v blízkosti optického vlákna.
Kromě ochrany vlastní infrastruktury se distribuované senzorické systémy stále více využívají v oblasti bezpečnosti pro zabezpečení perimetru nebo v geofyzice pro měření seismické činnosti. CESNET CLDS-PhiOTDR je vhodný nástroj pro každého, kdo chce univerzální hardwarové řešení pro distribuovaný senzorický systém, který umožňuje další customizaci na základě potřeb vlastní aplikace.
Stručný popis technického řešení
Ve srovnání s komerčně dostupnými řešeními poskytuje CLDS-PhiOTDR (CLDS – Czech Light Distributed Sensing) modulární, cenově výhodné řešení s možností nastavení a optimalizace dílčích komponent na všech úrovních systému – elektrické, optické i aplikační. Uživatel tak může přistupovat k informacím i k nastavením laseru, optického zesilovače nebo PLL (Phase Lock Loop). V současné době je ve vývoji samostatná jednotka s možností odesílání a zpracování dat v cloudu.
Distribuovaný optický senzorický systém CLDS-PhiOTDR je založen na Rayleighově rozptylu. Obecně platí, že základní schéma je podobné telekomunikačnímu OTDR, což je nástroj, který analyzuje odrazy světla v optickém vlákně při řešení potíží. Spektrální šíře laserového zdroje v OTDR je poměrně široká (od pásma GHz až THz), signál zpětného rozptylu je necitlivý na všechny události způsobené teplotou nebo akustickými vibracemi. Použitím úzkého laserového paprsku je Rayleighův zpětný rozptyl citlivý na akustické i mechanické podněty, protože úzký laserový signál detekuje změny indexu lomu v optickém vláknu způsobené vnějšími zdroji.
