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「昊音洞察」| 分布式声光纤(DAS)重新定义探测技术

安徽中科昊音 2023-06-14

       海底光缆是目前世界上最重要的通信介质之一,通常埋在海床下1—2米深的地方,由于海床不是很规则,光缆有时候免不了会露出来。渔船下锚和使用拖网捕鱼时都可能将光缆毁坏。而一旦海底光缆受到破坏,对国家的外联、贸易、金融等多方面造成十分严重的影响。

海上风电

       与之类似,海上风电作为新能源的一种,其发电完全依赖海底电缆将电力输送回陆地,并允许在涡轮机之间传输。如果这些重要的电缆损坏或出现故障,则会导致设备停工停产,大幅度影响经济效益。且设备维修周期长,价格昂贵。据统计,出口电缆的平均维修时间为100天,每天的费用约为6000至8000英镑,运营商预计每年每400公里的电缆就会出现一次故障。可以看出,一旦海底电缆出现故障或损坏,所需付出的代价是巨大的。

光纤

       大部分海底光缆及电缆故障是由于锚定、捕鱼等因素造成的。可能是被渔网击中,可能是锚被拖过海床,从而造成严重破坏。幸运的是,“分布式声学传感”(简称DAS)技术为海底光缆及电缆的监测提供了有效的解决方案。通过利用尖端的光电学、先进的人工智能和边缘计算,DAS将海底电缆转化为一个高灵敏度、单个振动传感器的生态系统,能够识别出一些影响的声学和振动特征,并且能够成功监测并分类各种威胁。

光纤

       除此以外,DAS在国防应用领域也展现出广阔的前景。目前,DAS已经遍布海域,能够提供广域、持久的传感器网络,在水下防御作战中具有相当大的潜力——特别是通过提供额外的监视覆盖层,能够跟踪水面和水下目标。DAS可以探测和跟踪水面战舰,增强从卫星、飞机等其他ISR平台收集到的情报。DAS除了探测航行中的舰船外,还可探测到动态定位系统的声音,这些信号表明正在进行某种海床作业。

DAS探测示意图(图片来源:研究文章Eavesdropping at the Speed of Light: Distributed Acoustic Sensing of Baleen Whales in the Arctic)

       目前,全球DAS市场总体营收情况呈高速上涨趋势。根据DAS行业发展环境与行业整体发展态势来看,石油和天然气行业是DAS技术应用的主要领域,并在未来很长的一段时间内继续扩张市场。同时,DAS技术在国防应用有关领域也将持续增长。

DAS发展前景

       中科昊音声光纤在线监测系统依托DAS技术,基于相干瑞利散射的原理,采用普通单模光纤作为传感器,将光纤安装在被监测设施的内部或外壁,当某处光纤受到外界扰动并产生声音时,光散射中的参量将发生变化,运用信号采集与数据处理技术分析评估,还原出事件的声音信息。目前,声光纤在线监测系统主要应用于油库设备、石油管道、PCCP管断丝安全等设施健康情况监测,并以灵敏度高、稳定性好、安全可靠、高度智能化等优势在相关应用领域中打下良好的口碑,深受客户信赖。

声光纤在线监测系统

       中科昊音深耕声纹技术领域多年,拥有丰富的研发经验。公司自主研发集“AI+物联网+5G”于一体的声纹技术解决方案在工业领域中发挥出举足轻重的作用,为企业实现数字化转型及降本增效提供了有效的技术支撑。 (参考来源:“数字海洋与水下攻防”公众号,www.marinetechnologynews.com及其他网络素材)

       安徽中科昊音智能科技有限公司是一家集研发、生产、运营、服务于一体的AI人工智能企业。公司核心技术源于中科院自主研发CMFMC 3.0跨信道声纹引擎,其核心团队来自武大等一流院校及多名留美博士领衔。公司以AI声纹算法为基础,聚焦工业声纹解决方案,致力于能源(电力、石油、燃气、新能源)、水利、钢铁、交通(汽车、航空、铁路、桥梁、隧道)等监测系统的研发与生产。该技术已广泛应用于国电南瑞、国电南自、联想、沙特阿美石油等项目,并在三峡700兆瓦水轮机组、中科院托卡马克线圈装置中成功应用声纹故障监测技术。公司总部位于科教名城安徽合肥,分别在北京、上海设立运营中心与算法研发中心,在英国、拉美、泰国等地设立海外办事处,根植中国,布局全球!