Учёные научили оптоволоконную сеть распознавать события с помощью ИИ

Сотрудники Новосибирского государственного университета совместно с компанией «Т8» провели эксперимент, в ходе которого оптоволоконную линию связи удалось использовать как распределённый датчик вибраций. Система регистрирует колебания волокна и с помощью алгоритмов искусственного интеллекта определяет происходящие рядом события: например, проезд автомобиля, ходьбу человека или земляные работы. Об этом сообщили в пресс-службе НГУ.

Эксперимент проводился на служебной оптоволоконной линии длиной 4,3 км, проложенной на территории Новосибирского научного центра между НГУ и «Академпарком». При регистрации вибраций с пространственным шагом около 10 метров линия фактически превращается примерно в 400 распределённых точек наблюдения. Обычные системы мониторинга требуют установки отдельного сейсмометра или вибродатчика в каждой такой точке. Здесь же функцию сенсора берёт на себя уже проложенный кабель.

В работе задействован аппаратно-программный комплекс распределённой оптоволоконной системы «Дунай». Основу комплекса составляет интеррогатор. Этот прибор присоединяют к линии и с его помощью следят за обратным рассеянием света внутри волокна. Когда рядом что-то происходит, волокно испытывает вибрации и деформации — из-за этого параметры рассеянного сигнала меняются. По таким изменениям удаётся установить, где именно и как было оказано воздействие на кабель.

Один из авторов работы Пётр Дергач пояснил, что для этого не нужно прокладывать отдельную сенсорную линию, а достаточно подсоединить прибор к уже существующему кабелю и задействовать само волокно как распределённый датчик.

Источник: пресс-служба НГУ

Получаемые данные поступают на сервер Центра искусственного интеллекта НГУ. Алгоритмы машинного обучения классифицируют зарегистрированные вибрационные сигналы. Для каждого обнаруженного события система определяет время и примерное место возникновения. Затем информация отображается в интерфейсе системы мониторинга.

Такая система может применяться для охраны периметра, контроля строительных работ и дорожного движения. Кроме того, она подходит для наблюдения за состоянием зданий и инженерных сооружений. Изменения вибрационного фона и характера колебаний могут свидетельствовать о необычных нагрузках, изменениях условий эксплуатации или работе оборудования в нештатном режиме. Это позволяет использовать оптоволоконную линию как инструмент раннего обнаружения аномалий и дополнительного контроля состояния инфраструктуры.

Отдельный сценарий применения технологии связан с мониторингом сейсмической активности. Технологию можно применять и для отслеживания сейсмической активности. Колебания, возникающие при прохождении сейсмических волн, также фиксируются волокном. Система оценивает их параметры и указывает, на каком участке линии они зарегистрированы. Заменять классические сейсмометры при этом не требуется. Оптоволокно может работать вместе с ними, дополняя их показания. Благодаря распределённому измерению зона наблюдения при этом становится шире.

Ведущий научный сотрудник Центра искусственного интеллекта НГУ Алексей Редюк пояснил, что система получает непрерывный поток вибрационных сигналов. Искусственный интеллект распознаёт в них характерные признаки различных событий. Это позволяет определить, что произошло и где примерно это произошло.