Die Integration von unbemannten Luftfahrzeugen mit faseroptischer Sensorik

Lichtwellenleiter tauchten erstmals Mitte der 1960er Jahre als revolutionäres Mittel zur schnellen und verlustarmen Kommunikation über ein Ziehglas aus Kieselsäure auf, das die Abmessungen menschlicher Haare hat. Verteilte faseroptische Sensoren (DFOS) erschienen etwa zur gleichen Zeit und sind eine clevere Möglichkeit, normale optische Fasern umzufunktionieren, um Umweltphänomene wie Dehnung, thermische oder akustische Ereignisse in der Nähe der Faser zu erfassen. Aufgrund ihrer Fähigkeit, den die Faser umgebenden Bereich vollständig und kontinuierlich abzudecken, ist diese Technologie für die Sensorindustrie äußerst attraktiv, anstatt für mehrere, einzeln angeordnete und teurere Sensoren.

Distributed Acoustic Sensors (DAS) sind eine Art von DFOS, die die Vibration und akustische Umgebung der Faser analysieren. Man kann sich das Anwendungspotential für ein solches Gerät vorstellen, das sich über ein breites Spektrum von Bereichen erstreckt. Eine dieser Anwendungen ist die Pipeline-Überwachung, bei der die Faser in unmittelbarer Nähe der Öl- oder Gasleitung vergraben wird, um Eingriffe in Form von unbefugtem Betreten und/oder Graben durch Menschen oder Fahrzeuge zu erkennen und zu klassifizieren. Eine weitere weit verbreitete Anwendung ist die Überwachung von Telekommunikationsleitungen, bei der es darum geht, Grabversuche zu erkennen, die das Kabel beschädigen könnten.

Die DAS-Technologie ist in der Lage, Ereignisse mit hoher Präzision zu erkennen und innerhalb von Sekunden Benachrichtigungen an interessierte Parteien zu senden. In vielen Fällen geht es aber in erster Linie darum, das Ereignis nicht nur orts- und zeitgerecht zu erkennen, sondern einzugreifen, bevor es zu Schäden am Kabel oder Rohr kommt. Hier liegt die Grenze der Technologie. Pipelines können sich beispielsweise an abgelegenen und unwirtlichen Orten mit wenigen Kontrollpunkten über Hunderte von Kilometern erstrecken. In den meisten Fällen kommt menschliches Eingreifen zu spät und der Schaden ist bereits angerichtet.

Da straßen- oder fußgestützte Lösungen Stunden brauchen können, um den Ort der Verletzung zu erreichen, sind luftgestützte Interventionen die beste Option. Aufgrund ihrer zahlreichen Aussichtspunkte sind Drohnen oder unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) eine natürliche Wahl; Sie können auf direktem und optimalem Weg zum Bruchbereich fliegen, die Situation durch die visuelle Aufnahme analysieren und dem eingreifenden Team die Anzahl der Eindringlinge und deren Bewaffnung mitteilen, um so potenzielle menschliche Verluste zu vermeiden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Fähigkeit, Eindringlinge abzuschrecken, wenn die Drohne mit Sirenen ausgestattet ist, wodurch der Grab- oder Hausfriedensbruch abgebrochen werden kann, bevor Kabel oder Rohre beschädigt werden.

Obwohl die oben genannten Punkte eine sehr ansprechende integrierte Lösung darstellen, müssen einige Faktoren berücksichtigt werden, um das UAV vor Ort erfolgreich zu implementieren. Wir müssen ein gutes Verhältnis der maximalen Reaktionszeit finden, bevor der Schaden angerichtet wird, sowie wo wir die Startrampen der Drohne für optimale Interventionsbedingungen aufstellen. Als nächstes müssen wir berücksichtigen, wie lange es dauert, das UAV zu starten, seine Fluggeschwindigkeit und seine Reichweite. Für einen effizienten Aufbau und Betrieb müssen all diese Elemente optimal berechnet werden.

Samm Technologies befindet sich derzeit in den frühen Entwicklungsstadien einer Paarung von DAS- und UAV-Technologien für schnelles Eingreifen im Zusammenhang mit einer Überwachungsanwendung für Telekommunikationsleitungen. Bleiben Sie dran für kommende Artikel, in denen dieses Thema ausführlicher behandelt wird.

Autor: Billel Bencharif
Absolvent der Ecole Nationale Polytechnique D’oran (ENPO).
Er arbeitete als Lehrassistent an der Marmara-Universität.
Derzeit ist er F&E-Ingenieur bei SAMM Teknoloji und arbeitet an der parallelen Implementierung von verteilten, von akustischen Sensoren erfassten Signalen.