የተከፋፈለ አኮስቲክ ዳሳሽ (DAS) ምንድን ነው

የተከፋፈለ አኮስቲክ ሴንሲንግ (DAS) በስሜትና በክትትል መስክ እንደ ትራንስፎርሜሽን ቴክኖሎጂ ብቅ ብሏል። የመሠረተ ልማት ፍላጎቶች እንደ ኢነርጂ፣ ደህንነት እና የአካባቢ ክትትል ባሉ ዘርፎች እያደጉ ሲሄዱ፣ DAS ወጪ ቆጣቢ እና ከፍተኛ ጥራት ያለው አማራጭ ከባህላዊ ዳሳሾች ያቀርባል። ይህ መመሪያ የዲኤኤስን መርሆዎች፣ አፕሊኬሽኖች፣ ተግዳሮቶች እና የወደፊት አዝማሚያዎችን ይዳስሳል፣ በቅርብ ጊዜ የተሻሻሉ እድገቶችን በመሳል እና በቴሌኮሙኒኬሽን፣ ምህንድስና እና ተዛማጅ መስኮች ከCommMesh የመፍትሄ ሃሳቦችን ለማግኘት የተዘጋጀ።

የተከፋፈለ የአኮስቲክ ዳሳሽ መግቢያ

የተከፋፈለ አኮስቲክ ሴንሲንግ (DAS) መደበኛ ፋይበር ኦፕቲክ ኬብሎችን ወደ ቀጣይነት የሚቀይር፣ የአኮስቲክ ሞገድን፣ ንዝረትን እና ውጥረትን ለመለየት የሚሰራጩ ዳሳሾችን የሚቀይር ኦፕቲካል ፋይበር ላይ የተመሰረተ ቴክኖሎጂ ነው። ከተለመዱት የነጥብ ዳሳሾች በተለየ፣ DAS ሙሉውን የፋይበር ርዝመት—ብዙውን ጊዜ ኪሎ ሜትር ርዝመት ያለው—እንደ ዳሳሽ አካል ይጠቀማል፣ ይህም መረጃን እስከ ሜትሮች ድረስ የመገኛ ቦታ ጥራት ያቀርባል። ቴክኖሎጂው በ Rayleigh backscattering ላይ የተመሰረተ ሲሆን በፋይበር በኩል የሚላኩ የብርሃን ምቶች ከአኮስቲክ ረብሻዎች ጋር መስተጋብር በመፍጠር ወደ ካርታ ክስተቶች የሚተነተነውን የኋላ የተበታተነ ምልክት ይለውጣሉ።

በመጀመሪያ በ1980ዎቹ ለዘይት እና ጋዝ ፍለጋ የዳበረ፣ DAS በከፍተኛ ደረጃ ዝግመተ ለውጥ አሳይቷል፣ ሲስተሞች አሁን ከ0.001 ኸርዝ እስከ ብዙ ኪሎ ኸርዝ እስከ 100 ኪ.ሜ ርቀት ላይ ያለውን ድግግሞሽ መለየት የሚችሉ ናቸው። እ.ኤ.አ. ከ2025 ጀምሮ የዲኤኤስ ማሰማራቶች ከመሬት በታች ከመከታተል ባለፈ ወደ ከተማ መሠረተ ልማት እና የባህር አፕሊኬሽኖች ተስፋፍተዋል፣ ይህም ወራሪ ባልሆኑ፣ ሊለኩ የሚችሉ የግንዛቤ ማስጨበጫ መፍትሄዎች አስፈላጊነት ነው። በ2024 ግምገማ መሰረት፣ DAS ያለ ተጨማሪ ሃርድዌር ጥቅጥቅ ያሉ ተከታታይ መለኪያዎችን በማቅረብ በሲዝምሎጂ እና ደህንነት ቁልፍ መሳሪያ ሆኗል።

የተከፋፈለ የአኮስቲክ ዳሳሽ መርሆዎች

የDAS ዋና መርህ የኦፕቲካል ፋይበርን በሌዘር pulses መመርመር እና የአኮስቲክ መዛባቶችን ለመለየት ከኋላ የተበተነ ብርሃንን መተንተንን ያካትታል። የቁልፍ ስልቶች ዝርዝር እነሆ፡-

1. የጨረር ምርመራ
   • የተቀናጀ የሌዘር ምንጭ በ 1550 nm የሞገድ ርዝመት ውስጥ አጫጭር የልብ ምት (በተለይ ከ10-100 ns ቆይታ) ወደ ፋይበር ያመነጫል። ብርሃኑ በዋናው ውስጥ ይጓዛል, እና ትንሽ ክፍልፋይ በመስታወት ውስጥ በአጉሊ መነጽር በማይታዩ ኢንሆሞጂኖች ምክንያት በ Rayleigh መበታተን ምክንያት ወደ ኋላ ተበታትኗል.
2. Rayleigh Backscattering
   • የአኮስቲክ ሞገዶች ወይም ንዝረቶች በቃጫው ውስጥ የአካባቢያዊ ጫና ያስከትላሉ, የጀርባውን ብርሃን ደረጃ ወይም ድግግሞሽ ይቀይራሉ. ይህ ፈረቃ የሚታየው እንደ ደረጃ-sensitive optical time-domain reflectometry (φ-OTDR) በመሳሰሉ የኢንተርፌሮሜትሪክ ቴክኒኮችን በመጠቀም ነው።
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ የቦታው ጥራት የሚወሰነው በ pulse ወርድ ነው (ለምሳሌ፡ 10 ns ከ 1 ሜትር ጥራት ጋር ይዛመዳል)፣ የመዳሰሻ ክልሉ በፋይበር መጥፋት የተገደበ ነው፣ በተለይም ከ50-100 ኪ.ሜ ያለ ተደጋጋሚ።
3. የሲግናል ሂደት
   • የተመለሰው ምልክት የአኮስቲክ መረጃን ለማውጣት የተቀናጀ ማወቂያን ወይም በጥንካሬ ላይ የተመሰረቱ ዘዴዎችን በመጠቀም ይቀንሳል። የላቁ ስልተ ቀመሮች፣ ፎሪየር ትራንስፎርሞችን ጨምሮ፣ የምዕራፍ ለውጦችን ወደ ውጥረት (nanostrain ደረጃ) ወይም የንዝረት ውሂብ ይለውጣሉ።
   • ለምሳሌ፣ በከርሰ ምድር አፕሊኬሽኖች ውስጥ፣ DAS ተለዋዋጭ ውጥረትን እስከ 10^{-9} ውጥረት/√Hz ዝቅ ብሎ መለካት ይችላል፣ ይህም ስውር የመሬት መንቀጥቀጥ ክስተቶችን መለየት ያስችላል።
4. የስርዓት ተለዋጮች
   • ደረጃ-DASለዝቅተኛ ድግግሞሽ ክስተቶች (ለምሳሌ የመሬት መንቀጥቀጥ) ከፍተኛ ስሜታዊነት።
   • ጥንካሬ-DASለከፍተኛ-ድግግሞሽ ንዝረቶች ቀላል (ለምሳሌ የትራፊክ ክትትል)።
   • ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ ከነባር የቴሌኮም ፋይበር ጋር መዋሃድ እንደገና ማቀናበር ያስችላል፣ ይህም የማሰማራት ወጪን በ 50% ይቀንሳል።

የተከፋፈለ የአኮስቲክ ዳሳሽ መተግበሪያዎች

የዲኤኤስ ቀጣይነት ያለው የእውነተኛ ጊዜ ክትትልን የመስጠት ችሎታ በኢንዱስትሪዎች ውስጥ ሰፊ ተቀባይነትን እንዲያገኝ አድርጓል፡-

1. ዘይት እና ጋዝ ፍለጋ
   • DAS ለቋሚ የመሬት መንቀጥቀጥ ፕሮፋይል (VSP) እና የጉድጓድ ክትትል፣ የፈሳሽ ፍሰትን እና ስብራትን በ1 ሜትር ከ10 ኪ.ሜ በላይ ጉድጓዶች በመለየት ያገለግላል። ከባህላዊ ጂኦፎኖች ጋር ሲነፃፀር በ20% የውሃ ማጠራቀሚያ ባህሪን በማሻሻል ተገብሮ የመሬት መንቀጥቀጥ ምስልን ያስችላል።
2. ሲዝሞሎጂ እና ጂኦፊዚክስ
   • ጥቅጥቅ ያሉ የሴይስሚክ ድርድር ለመፍጠር በፋይበር ኔትወርኮች ላይ ተሰማርቷል፣ DAS የመሬት መንቀጥቀጥን እስከ 500 Hz ድግግሞሽ ይይዛል፣ ይህም የመሬት መንቀጥቀጥ ቅድመ ማስጠንቀቂያ ስርዓቶችን ይረዳል። በከተሞች አካባቢ ማይክሮሴይዝምን በመዋቅራዊ ጤና ምዘና ይከታተላል።
3. የመሠረተ ልማት ክትትል
   • ለቧንቧ መስመር እና ለባቡር ሀዲድ ዲኤኤስ 50 ኪ.ሜ በአንድ ጠያቂ የሚሸፍን ናኖስታራይን ስሜታዊነት ያላቸውን ፍሳሾችን ወይም ጣልቃገብነቶችን ይለያል። የሶስተኛ ወገን ጣልቃ ገብነትን (ለምሳሌ መቆፈር) በእውነተኛ ጊዜ ይለያል፣ የምላሽ ጊዜን በ30% ይቀንሳል።
4. ደህንነት እና ፔሪሜትር ጥበቃ
   • የተቀበሩ ፋይበርዎች ከ40 ኪ.ሜ ርቀት በላይ 5 ሜትር ትክክለኛነት ያላቸውን ዱካዎች ወይም ተሽከርካሪዎችን በመለየት እንደ ምናባዊ አጥር ይሠራሉ። በድንበር ደህንነት እና ወሳኝ መሠረተ ልማት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለ፣ DAS በ AI ማጣሪያ አማካኝነት የውሸት ማንቂያዎችን ይቀንሳል።
5. የውቅያኖስ እና የባህር ውስጥ መተግበሪያዎች
   • የባህር ሰርጓጅ ኬብሎች የውሃ ውስጥ አኮስቲክ ዳሰሳን ለሱናሚ ማወቅ እና የባህር ውስጥ አጥቢ እንስሳትን መከታተል ያስችላል፣ እስከ 100 ኪ.ሜ የሚደርስ ክልል እና ድግግሞሽ ምላሽ 1 kHz።

ቴክኒካል ማስታወሻ፡ የዲኤኤስ ልኬታማነት ከነባር የቴሌኮም መሠረተ ልማት ጋር እንዲዋሃድ ያስችላል፣ 1000 ኪ.ሜ ፋይበር ወደ 100,000 ነጥብ ዳሳሾች ወደ ሴንሰር ድርድር ይለውጣል።

የቴክኒክ ክፍሎች እና የስርዓት ንድፍ

የDAS ስርዓቶች በርካታ ቁልፍ አካላትን ያቀፈ ነው፡-

1. ጠያቂ ክፍል
   • የ DAS "አንጎል" ሌዘር ፐልሶችን (1-10 kHz ድግግሞሽ መጠን) ያመነጫል እና የተበታተነ ብርሃንን በፎቶ ዳሳሾች እና በዲኤስፒ ቺፕስ ይመረምራል። ዘመናዊ አሃዶች 1 ሜትር የቦታ ጥራት እና 100 ኪ.ሜ.
2. የፋይበር ኦፕቲክ ገመድ
   • መደበኛ ነጠላ-ሁነታ ክሮች (9/125 μm) ጥቅም ላይ ይውላሉ, ዝቅተኛ አቴንሽን (0.2 ዲቢቢ / ኪሜ) በ 1550 nm. ከፍ ያለ የ Rayleigh መበተን ያላቸው የተሻሻሉ ፋይበር በ 10% ስሜታዊነትን ያሻሽላል።
3. የሲግናል ሂደት ሶፍትዌር
   • AI ስልተ ቀመሮች የክስተት ምደባ (ለምሳሌ፣ ተሽከርካሪ እና እንስሳት) መረጃን በማሽን መማር የውሸት አወንቶችን በ25% ይቀንሳሉ።
   • ቴክኒካል ማስታወሻ፡ ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርም (ኤፍኤፍቲ) ከ 0.001 Hz ወደ kHz ንዝረቶችን በመለየት የጊዜ-ጎራ ምልክቶችን ወደ ድግግሞሽ ስፔክትራነት ይለውጣል።
4. ከሌሎች ቴክኖሎጂዎች ጋር መቀላቀል
   • ድብልቅ ሲስተሞች DASን ከተከፋፈለ የሙቀት ዳሰሳ (DTS) ጋር በማጣመር ለብዙ-መለኪያ ክትትል፣ በቧንቧ መስመሮች ውስጥ በ0.1°C ትክክለኛነት የሚንጠባጠቡትን ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላል።

በተከፋፈለ የአኮስቲክ ዳሳሽ ውስጥ ያሉ ተግዳሮቶች

ምንም እንኳን ጥቅሞቹ ቢኖሩም ፣ DAS ብዙ መሰናክሎችን ያጋጥመዋል።

1. ጫጫታ እና ስሜታዊነት ጉዳዮች
   • የድባብ ጫጫታ (ለምሳሌ ንፋስ ወይም ትራፊክ) ደካማ ምልክቶችን መደበቅ ይችላል፣ ይህም SNR በ5-10 ዲቢቢ ይቀንሳል። መፍትሔው፡ የላቀ ማጣሪያ እና ወጥነት ያለው ማወቂያ ለ10^{-9} ውጥረት/√Hz ትብነትን ያሻሽላል።
2. የቦታ ጥራት እና ክልል ግብይት-ጥፋቶች
   • ከፍተኛ ጥራት (1 ሜትር) በሲግናል መቀነስ ምክንያት እስከ 50 ኪ.ሜ. መፍትሔው፡ የተከፋፈለው ራማን ማጉላት 5 ሜትር ጥራትን እየጠበቀ እስከ 100 ኪሎ ሜትር ይደርሳል።
3. የውሂብ አስተዳደር
   • DAS በየቀኑ ቴራባይት ውሂብ ያመነጫል (ለምሳሌ፡ 1 ቴባ/ኪሜ/በቀን በ1 kHz ናሙና)፣ እጅግ በጣም ብዙ ማከማቻ። መፍትሄ፡ Edge AI መረጃን በቅጽበት ያካሂዳል፣ በ80% ይጨመቃል።
4. መጫን እና ተኳኋኝነት
   • ነባር ፋይበርን እንደገና ማስተካከል የቴሌኮም አፈጻጸምን በ0.1 ዲቢቢ ሊቀንስ ይችላል። መፍትሄ፡ የወሰኑ ሴንሲንግ ፋይበር ወይም ድብልቅ የቴሌኮም-DAS ኬብሎች ጣልቃ ገብነትን ይቀንሳሉ።
5. የአካባቢ ሁኔታዎች
   • የውሃ ውስጥ DAS በውቅያኖስ ድምጽ (እስከ 10 ዲቢቢ ከፍ ያለ) ይሰቃያል፣ ይህም የመለየት ትክክለኛነትን ይቀንሳል። መፍትሄ፡ ድግግሞሽ-የተመረጡ ስልተ ቀመሮች ምልክቶችን ይለያሉ።

ቴክኒካል ማሳሰቢያ፡ ተግዳሮቶች በባለብዙ ተጠቃሚ ፋይበር ውስጥ ተጠናክረዋል፣ የቴሌኮም ትራፊክ የልብ ምትን በሚመለከት ጣልቃ ይገባል።

በተከፋፈለ የአኮስቲክ ዳሳሽ የወደፊት አዝማሚያዎች

DAS ከ 2025 ጀምሮ ጉልህ ለሆኑ እድገቶች ዝግጁ ነው፡

1. AI እና የማሽን መማሪያ ውህደት
   • AI የክስተት ምደባን ያሻሽላል, የውሸት ማንቂያዎችን በ 30% ይቀንሳል እና ትንበያ ጥገናን ያስችላል. የዴካም-ፋይበር 2025 ፕሮቶታይፕ ኤምኤልን ለእውነተኛ ጊዜ የጭረት ካርታ ስራ ይጠቀማሉ።
2. የተራዘመ ክልል እና መፍትሄ
   • አዲስ የፋይበር ዲዛይኖች ከተሻሻለው የሬይሊግ ብተና ጋር ወደ 200 ኪሜ በ0.5 ሜትር ጥራት ይገፋፋሉ፣ በኳንተም የተሻሻለ ማወቂያን በመጠቀም።
3. ባለብዙ ሞዳል ዳሳሽ
   • ዲቃላ DAS-DTS-DBR ሲስተሞች የአኮስቲክ፣ የሙቀት መጠን እና ጫና በአንድ ጊዜ ይቆጣጠራሉ፣ ለአጠቃላይ የመሠረተ ልማት ጤና በ0.1°C/10^{-9} ውጥረት።
4. ኳንተም-የተሻሻለ DAS
   • የኳንተም ዳሳሾች ለ10 ^{-10} ውጥረት/√Hz፣ ለጂኦፊዚካል አፕሊኬሽኖች ተስማሚ የሆነ፣ በ20% የተሻሻለ ማወቂያን በሚያሳዩ ሙከራዎች ትብነትን ያሳድጋሉ።
5. ዘላቂነት እና ወጪ ቅነሳ
   • ለአካባቢ ተስማሚ ጠያቂዎች (ኃይልን በ 20% መቀነስ) እና እንደገና ጥቅም ላይ የዋሉ ፋይበርዎች ከአረንጓዴ ተነሳሽነቶች ጋር በማጣጣም ወጪዎችን በ151TP3ቲ ይቀንሳል።

ቴክኒካል ማስታወሻ፡ 6ጂ ውህደት DASን ለአውታረ መረብ ደህንነት ይጠቀማል፣ የናኖስታራይን ትክክለኛነትን በመለየት።

በተከፋፈለ የአኮስቲክ ዳሳሽ ላይ የጉዳይ ጥናቶች

1. በዩኤስ ውስጥ የነዳጅ ቧንቧ መስመር ክትትል
   • አንድ ዋና የኢነርጂ ኩባንያ ዳኤስን ከ50 ኪ.ሜ በላይ የቧንቧ መስመር ዘርግቷል፣ ፍሳሾችን በ5 ሜትር ትክክለኛነት እና 10^{-8} የጭንቀት ስሜትን ፈልጎ አገኘ።
   • ውጤት፡- በ25% የፍሳት አደጋዎችን ቀንሷል፣ ይህም በሚሊዮን የሚቆጠሩ የጽዳት ወጪዎችን ቆጥቧል።
2. በጃፓን ውስጥ የሴይስሚክ አውታረ መረብ
   • የ100 ኪሎ ሜትር የከተማ ፋይበር ድርድር ማይክሮሴይዝምን በ kHz ድግግሞሽ ምላሽ ይከታተላል፣ ይህም ለመሬት መንቀጥቀጥ ቅድመ ማስጠንቀቂያ ይሰጣል።
   • ውጤት፡ የተሻሻለ የምላሽ ጊዜዎች በ10 ሰከንድ፣ የህዝብን ደህንነት በማጎልበት።
3. የድንበር ደህንነት በአውሮፓ
   • 40 ኪ.ሜ የተቀበረ የፋይበር ስርዓት በ 99% ትክክለኛነት የሰውን ፈለግ ከእንስሳ ለመለየት AI በመጠቀም ጣልቃ ገብቷል ።
   • ውጤት፡ የሀሰት ማንቂያዎችን በ40% ቀንሷል፣የሃብት ድልድልን ማመቻቸት።

ማጠቃለያ

የተከፋፈለ አኮስቲክ ሴንሲንግ በአስር ኪሎሜትር ርቀት ላይ ንዝረትን በሜትር-መጠን ፈልጎ ለማግኘት የኦፕቲካል ፋይበርን ወደ ኃይለኛ እና የተከፋፈሉ ዳሳሾች ይለውጣል። በ Rayleigh backscattering እና የደረጃ ትንተና ላይ የተመሰረቱት መርሆቹ በዘይት እና ጋዝ፣ በሲዝምኦሎጂ፣ በመሠረተ ልማት፣ በደህንነት እና በባህር አካባቢዎች ውስጥ መተግበሪያዎችን ያስችላቸዋል። እንደ ጫጫታ እና የውሂብ ከመጠን በላይ መጫን ያሉ ተግዳሮቶች ቢቀጥሉም፣ እንደ AI እና hybrid systems ያሉ መፍትሄዎች ቴክኖሎጂውን እያራመዱ ነው። የኳንተም ማሻሻያዎችን እና መልቲ-ሞዳል ዳሰሳን ጨምሮ የወደፊት አዝማሚያዎች የበለጠ የላቀ ችሎታዎችን እንደሚሰጡ ቃል ገብተዋል። ለDAS የነቁ መፍትሄዎች፣ CommMeshን ያስሱ።