Fotech Group發(fā)布了一份關(guān)于分布式聲學傳感利用光纖基礎(chǔ)設(shè)施改善智慧城市治理的報告，分享了交通監(jiān)控、威脅監(jiān)測及故障位置檢測等應用。

分布式聲學感應建立在關(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)之間進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)驅(qū)動著我們的生活，但是光纖可以提供的速度超過每秒千兆字節(jié)。 Fotech已部署了其分布式聲學傳感器（DAS）設(shè)備，以實現(xiàn)從流量管理和威脅檢測到定位故障的各種應用。

隨著智慧城市變得越來越復雜，城市和企業(yè)需要更精細的數(shù)據(jù)，利用來自光纖網(wǎng)絡的信息已成為一個清晰的解決方案。

DAS升級了傳統(tǒng)的光纖線纜，使其包含數(shù)千個振動傳感器，類似于在管道、道路或建筑物周邊等地方放置大量麥克風。激光每秒在電纜上發(fā)射數(shù)千個脈沖。一小部分會被反射，任何干擾都會被傳感器吸收。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)的光纜可以拾取車輛的動向，確定使用道路的車輛的大小，計算出擁塞的形成方式和類型，評估基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，并識別出意外的工作。

借助這些技術(shù)手段，管理當局可以通過擁堵管理方法改善出行時間和空氣質(zhì)量，警惕可能導致事故的道路瓶頸，獲得有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施使用的信息，駕駛者會闖紅燈或闖入，并保護管道和電纜免受傷害。

這份特別報告將探討Fotech DAS技術(shù)的三個應用，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。端點傳感器和攝像機都是固定的，并且視野有限，而跟蹤位置數(shù)據(jù)的車載傳感器卻無法提供足夠的細節(jié)。浮點數(shù)據(jù)可以提供路口的平均等待時間，但是數(shù)據(jù)傳遞的延遲時間不足以改變交通信號燈以改善車輛流量。

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輛。此功能意味著它可以檢測到交通堵塞在任何地方開始和結(jié)束的位置，更改交通信號燈以緩解擁堵，并警告駕駛員提前排隊。

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燈的順序以改善交通擁堵。在穿過開闊的鄉(xiāng)村，輕工業(yè)區(qū)和加泰羅尼亞小鎮(zhèn)La Bisbal d’Empordà的五公里長的道路上，進行了DAS的試驗，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。該測試旨在徹底測試DAS對交通管理系統(tǒng)的功能，并確定其敏感性極限。

白天，F(xiàn)otech和COMSA通過DAS和GoPro攝像機（用于檢查發(fā)現(xiàn)）的組合在路線上的特定點測量了正常的交通流量。它還測量了行人，騎自行車的人的運動以及沿路線的舊石橋的振動。晚上，兩個環(huán)島之間一條500米長的道路被關(guān)閉，進行了一系列測試。這些范圍包括跟蹤不同的制動和加速方法以及運行模擬交通隊列。每個參數(shù)都一個一個地更改，以了解傳感器能夠測量多少。

數(shù)據(jù)分析仍在進行中，但很顯然，DAS可用于跟蹤車輛在兩個方向上的移動，而不會在整個道路上中斷，并為復雜的交通管理系統(tǒng)提供足夠的信息。除了識別交通瓶頸、隊列的長度和增長率之外，該技術(shù)還可以確定車輛的大小以及行進的速度。 Fotech正在繼續(xù)評估數(shù)據(jù)以確定更多的應用。

同時，它已開始與交通管理公司合作，建立一個完全集成的解決方案，該解決方案可以控制交通信號燈并優(yōu)化通過道路網(wǎng)絡的交通流量。該系統(tǒng)的另一個好處是，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，解決方案將在未來幾個月內(nèi)進行實際測試。

2、威脅檢測

除了電力公司、電信運營商和管道供應商之類的隧道外，城市還擁有由地下管道和電纜組成的復雜網(wǎng)絡。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。無論如何，都可以通過入口孔蓋或挖掘來破壞基礎(chǔ)設(shè)施。

在這種情況下，可以使用Fotech的DAS技術(shù)來檢測地下附近的活動，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。人工智能用于識別每種活動的每個唯一簽名，并且在發(fā)生任何相關(guān)事件時會發(fā)出警報。基礎(chǔ)設(shè)施提供商的安全團隊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，例如允許攝像機自動轉(zhuǎn)向活動或自動部署無人機以起到威懾作用。這些升級的安全系統(tǒng)使員工能夠在必須實地訪問某個區(qū)域之前遠程評估違規(guī)情況。

犯罪分子在挖入地下管線的方法上變得越來越老練，通常是在遠離基礎(chǔ)設(shè)施的地方開挖隧道。使用越來越復雜的技術(shù)來避免現(xiàn)有的安全方法。 DAS技術(shù)用于保護貴重液體的一個例子是在印度，犯罪分子從距離地下管道20米的建筑物中挖出一個隧道來實施犯罪活動。

但是，F(xiàn)otech的技術(shù)通過檢測幾個晚上的零星和微妙的挖掘活動，確定各種可能破壞管道的嘗試。管道的泄漏檢測系統(tǒng)將泄漏點定位在500米范圍內(nèi)，但通過將其與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。管道容易被盜竊，但是該地區(qū)的位置偏遠并且沒有計劃工作的通知，這意味著管道運營商很難相信他們正在面臨威脅。然而，在Fotech的堅持下，由于振動與人類活動相吻合，F(xiàn)otech表示需要檢查該地點，操作員發(fā)現(xiàn)一個地震小組正在鉆探鉆孔，將炸藥危險地靠近管道放置以支持其自身的勘探工作。

這些示例說明了DAS如何構(gòu)成更廣泛系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其中技術(shù)可以檢測活動，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

DAS在檢測關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施威脅方面的優(yōu)勢也可以轉(zhuǎn)移到故障中。在許多情況下，關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施都位于偏遠的位置，無論是在地下深處還是海底。此類區(qū)域中的線纜可能會因意外的水或地面運動而損壞。由于其位置的原因，挖掘的風險可能很嚴重，并可能導致火災或觸電死亡。

查找故障可能很耗時，并且可能會通過用放電“重擊”電纜來發(fā)現(xiàn)問題，從而進一步破壞基礎(chǔ)實施。這種方法要求工程師在不同位置花費大量時間來查找電纜上產(chǎn)生電弧的位置。在許多情況下，此基礎(chǔ)實施至關(guān)重要，因此需要將停機時間降至最低。

舉一個DAS如何幫助運營商識別遠程基礎(chǔ)設(shè)施故障的例子，一家海上電纜運營商檢測到海上風電場的出口電纜出現(xiàn)問題。海底電纜面臨特別惡劣的環(huán)境。海底電流會侵蝕保護性海底層。裸露的電纜可能隨后漂移或振動，最初會造成損壞，但有可能導致其斷裂。

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始“竊聽”電纜以生成聲音信號。該信號進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能夠確定問題的確切位置，因此可以使用單個接頭修理電纜，而無需使用其他電纜。

與傳統(tǒng)的故障查找和修復方法相比，Helios DAS的另一個優(yōu)勢是速度。在這種情況下，電纜修復后，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月，從而使該公司損失數(shù)百萬英鎊的生產(chǎn)力。

DAS的演變

這些是該技術(shù)的當前部署應用，但其潛力只會隨著智慧城市變得越來越復雜而增長。 Fotech當前正在探索機器學習如何從DAS數(shù)據(jù)中提取更多數(shù)據(jù)。它希望了解如何在整個城市中最佳地部署DAS系統(tǒng)。正在與電信公司合作，以訪問其光纖基礎(chǔ)設(shè)施，并幫助他們進一步通過其網(wǎng)絡獲利。預期DAS的優(yōu)勢將導致在傳感將帶來新服務的區(qū)域進一步部署光纖。

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，交通管理將變得越來越重要，而從中期來看，城市可以探索天氣或公共事件如何影響城市。

展望未來，DAS可以預測在城市中建設(shè)新基礎(chǔ)設(shè)施的效果，或者對于諸如引入擁堵費等決策至關(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，推動業(yè)務發(fā)展和創(chuàng)新。光纖是基礎(chǔ)，DAS展示的是光纖可以進一步發(fā)展，以幫助運營交通網(wǎng)絡，保護關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施并改變城市運營方式。