[RU]

1. Способ распознавания акустического события в оптическом волокне, содержащий этапы, на которых опрашивают оптическое волокно с помощью электромагнитного излучения; детектируют электромагнитное излучение, обратнорассеянное из оптического волокна; обрабатывают упомянутое детектированное обратнорассеянное излучение, чтобы получить измерительные сигналы для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна; и анализируют измерительные сигналы из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события; анализируют измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, причем измерительные сигналы первой зоны анализируются, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий, и анализируют измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, причем измерительные сигналы второй зоны анализируются, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; причем способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализируют измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одна из первой зоны или второй зоны содержит две или более групп продольных считывающих участков, при этом считывающие участки в каждой упомянутой группе являются смежными, но группы не являются смежными.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором идентифицируют более двух зон, причем каждая зона связана с различным поднабором продольных считывающих участков.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором измерительные сигналы первой и второй зон анализируются, чтобы детектировать по меньшей мере одно интересующее событие в одной из зон, которое не детектируется в другой зоне.

5. Способ по любому из пп.1-3, в котором анализ измерительных сигналов из второй зоны выполнен с возможностью не детектировать по меньшей мере одно интересующее событие, которое детектируется при анализе измерительных сигналов из первой зоны.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором выбирают поднабор продольных считывающих участков волокна, чтобы формировать по меньшей мере одну из зон.

7. Способ по п.6, в котором этап выбора поднабора продольных считывающих участков содержит выбор участка волокна на графическом дисплее, показывающем представление волокна.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором выбирают интересующие события, которые должны детектироваться по меньшей мере в одной из первой зоне и второй зоне.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап анализа упомянутых измерительных сигналов содержит классифицирование и/или категоризацию измерительных сигналов согласно характеристикам событий, которые не представляют интереса.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором анализируют измерительные сигналы из зон для отличающихся целей.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одно интересующее событие по меньшей мере одной зоны содержит мониторинг состояния.

12. Способ по п.11, в котором мониторинг состояния содержит сравнение измерительных сигналов из одного или более продольных считывающих участков с ранее полученным измерительным сигналом, чтобы детектировать любые существенные изменения.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим первое физическое размещение, а второй поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим второе отличающееся физическое размещение.

14. Способ по п.13, в котором первое физическое размещение содержит первую геометрическую форму волокна, а второе физическое размещение содержит вторую геометрическую форму волокна.

15. Способ по п.14, в котором первая геометрическая форма обеспечивает получение первого эффективного пространственного разрешения в первой зоне, а вторая геометрическая форма обеспечивает получение второго отличающегося эффективного пространственного разрешения во второй зоне.

16. Способ по п. 14 или 13, в котором одна из первой или второй геометрической формы имеет в основном прямую или слегка изгибающуюся форму, а другая из первой или второй геометрической формы имеет винтообразную или складчатую форму.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором получают измерительные сигналы с различным эффективным пространственным разрешением в первой и второй зонах.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, представляющий собой способ распределенного акустического распознавания.

19. Способ обработки данных из распределенного волоконно-оптического акустического датчика, содержащий этапы, на которых принимают данные, соответствующие обратнорассеянному из оптического волокна детектированному электромагнитному излучению; обрабатывают упомянутые данные, чтобы получить измерительные сигналы для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна; и анализируют измерительные сигналы из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события, при этом способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, причем измерительные сигналы первой зоны анализируются, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий, анализируют измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, причем измерительные сигналы второй зоны анализируются, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; причем способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализируют измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

20. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик для реализации способа по п.1, содержащий оптическое волокно; источник электромагнитного излучения, выполненный с возможностью подавать электромагнитное излучение в упомянутое волокно; детектор для детектирования электромагнитного излучения, обратнорассеянного из упомянутого волокна; и процессор, выполненный с возможностью анализировать обратнорассеянное излучение для определения измерительных сигналов для множества дискретных продольных считывающих участков оптического волокна, причем распределенный волоконно-оптический акустический датчик содержит первую зону, которая соответствует первому поднабору продольных считывающих участков, и, по меньшей мере, вторую зону, которая соответствует второму, отличающемуся от первого, поднабору упомянутых продольных считывающих участков; анализировать измерительные сигналы для первой зоны, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий в первой зоне, и анализировать измерительные сигналы для второй зоны, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий во второй зоне, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; причем процессор выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализировать измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

21. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.20, в котором процессор выполнен с возможностью классифицировать измерительные сигналы на основе того, совпадают они или нет с одной или более предварительно определенными акустическими характеристиками.

22. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.21, в котором предварительно определенные характеристики содержат характеристики интересующих событий.

23. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.22, в котором предварительно определенные характеристики дополнительно содержат характеристики других событий, которые не являются интересующими событиями.

24. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-23, дополнительно содержащий графический дисплей, причем процессор выполнен с возможностью формировать графическое предупреждение на дисплее, когда интересующее событие детектируется.

25. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.24, в котором графическое предупреждение содержит предупреждение, отображаемое на представлении траектории оптического волокна, в релевантной части этой траектории.

26. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-25, выполненный таким образом, что пользователь может задавать одну или более зон.

27. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.26, выполненный таким образом, что пользователь может выбирать поднабор продольных участков волокна посредством выбора участка представления траектории оптического волокна или представления измерительных каналов оптического волокна, которые отображаются на графическом дисплее.

28. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-27, выполненный таким образом, что пользователь может выбирать события, которые должны детектироваться в выбранной зоне.

29. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-28, в котором оптическое волокно имеет первое физическое размещение в первой зоне и второе физическое размещение, которое отличается от первого физического размещения, во второй зоне.

30. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.29, в котором отличающееся физическое размещение в первой и второй зонах имеет отличающуюся геометрическую форму волокна в каждой зоне.

31. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.30, в котором оптическое волокно имеет первую геометрическую форму в первой зоне с первым эффективным пространственным разрешением и вторую геометрическую форму во второй зоне со вторым, отличающимся, эффективным пространственным разрешением.

32. Процессор для реализации этапов способа по п.1, выполненный с возможностью приема данных, соответствующих измерительному сигналу детектированного обратнорассеянного излучения для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна, и анализировать измерительные сигналы из продольных считывающих участков для детектирования интересующих событий, причем процессор дополнительно выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, и анализировать измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, и процессор дополнительно выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы для первой зоны, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий в первой зоне, и анализировать измерительные сигналы для второй зоны, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий во второй зоне, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; анализировать измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализировать измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

33. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, причем программа содержит код для программирования надлежащего компьютера, чтобы осуществлять способ по любому из пп.1-19.

(57) Реферат / Формула:

1. Способ распознавания акустического события в оптическом волокне, содержащий этапы, на которых опрашивают оптическое волокно с помощью электромагнитного излучения; детектируют электромагнитное излучение, обратнорассеянное из оптического волокна; обрабатывают упомянутое детектированное обратнорассеянное излучение, чтобы получить измерительные сигналы для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна; и анализируют измерительные сигналы из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события; анализируют измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, причем измерительные сигналы первой зоны анализируются, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий, и анализируют измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, причем измерительные сигналы второй зоны анализируются, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; причем способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализируют измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одна из первой зоны или второй зоны содержит две или более групп продольных считывающих участков, при этом считывающие участки в каждой упомянутой группе являются смежными, но группы не являются смежными.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором идентифицируют более двух зон, причем каждая зона связана с различным поднабором продольных считывающих участков.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором измерительные сигналы первой и второй зон анализируются, чтобы детектировать по меньшей мере одно интересующее событие в одной из зон, которое не детектируется в другой зоне.

5. Способ по любому из пп.1-3, в котором анализ измерительных сигналов из второй зоны выполнен с возможностью не детектировать по меньшей мере одно интересующее событие, которое детектируется при анализе измерительных сигналов из первой зоны.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором выбирают поднабор продольных считывающих участков волокна, чтобы формировать по меньшей мере одну из зон.

7. Способ по п.6, в котором этап выбора поднабора продольных считывающих участков содержит выбор участка волокна на графическом дисплее, показывающем представление волокна.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором выбирают интересующие события, которые должны детектироваться по меньшей мере в одной из первой зоне и второй зоне.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап анализа упомянутых измерительных сигналов содержит классифицирование и/или категоризацию измерительных сигналов согласно характеристикам событий, которые не представляют интереса.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором анализируют измерительные сигналы из зон для отличающихся целей.

11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одно интересующее событие по меньшей мере одной зоны содержит мониторинг состояния.

12. Способ по п.11, в котором мониторинг состояния содержит сравнение измерительных сигналов из одного или более продольных считывающих участков с ранее полученным измерительным сигналом, чтобы детектировать любые существенные изменения.

13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим первое физическое размещение, а второй поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим второе отличающееся физическое размещение.

14. Способ по п.13, в котором первое физическое размещение содержит первую геометрическую форму волокна, а второе физическое размещение содержит вторую геометрическую форму волокна.

15. Способ по п.14, в котором первая геометрическая форма обеспечивает получение первого эффективного пространственного разрешения в первой зоне, а вторая геометрическая форма обеспечивает получение второго отличающегося эффективного пространственного разрешения во второй зоне.

16. Способ по п. 14 или 13, в котором одна из первой или второй геометрической формы имеет в основном прямую или слегка изгибающуюся форму, а другая из первой или второй геометрической формы имеет винтообразную или складчатую форму.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором получают измерительные сигналы с различным эффективным пространственным разрешением в первой и второй зонах.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, представляющий собой способ распределенного акустического распознавания.

19. Способ обработки данных из распределенного волоконно-оптического акустического датчика, содержащий этапы, на которых принимают данные, соответствующие обратнорассеянному из оптического волокна детектированному электромагнитному излучению; обрабатывают упомянутые данные, чтобы получить измерительные сигналы для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна; и анализируют измерительные сигналы из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события, при этом способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, причем измерительные сигналы первой зоны анализируются, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий, анализируют измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, причем измерительные сигналы второй зоны анализируются, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; причем способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализируют измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

20. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик для реализации способа по п.1, содержащий оптическое волокно; источник электромагнитного излучения, выполненный с возможностью подавать электромагнитное излучение в упомянутое волокно; детектор для детектирования электромагнитного излучения, обратнорассеянного из упомянутого волокна; и процессор, выполненный с возможностью анализировать обратнорассеянное излучение для определения измерительных сигналов для множества дискретных продольных считывающих участков оптического волокна, причем распределенный волоконно-оптический акустический датчик содержит первую зону, которая соответствует первому поднабору продольных считывающих участков, и, по меньшей мере, вторую зону, которая соответствует второму, отличающемуся от первого, поднабору упомянутых продольных считывающих участков; анализировать измерительные сигналы для первой зоны, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий в первой зоне, и анализировать измерительные сигналы для второй зоны, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий во второй зоне, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; причем процессор выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализировать измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

21. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.20, в котором процессор выполнен с возможностью классифицировать измерительные сигналы на основе того, совпадают они или нет с одной или более предварительно определенными акустическими характеристиками.

22. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.21, в котором предварительно определенные характеристики содержат характеристики интересующих событий.

23. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.22, в котором предварительно определенные характеристики дополнительно содержат характеристики других событий, которые не являются интересующими событиями.

24. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-23, дополнительно содержащий графический дисплей, причем процессор выполнен с возможностью формировать графическое предупреждение на дисплее, когда интересующее событие детектируется.

25. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.24, в котором графическое предупреждение содержит предупреждение, отображаемое на представлении траектории оптического волокна, в релевантной части этой траектории.

26. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-25, выполненный таким образом, что пользователь может задавать одну или более зон.

27. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.26, выполненный таким образом, что пользователь может выбирать поднабор продольных участков волокна посредством выбора участка представления траектории оптического волокна или представления измерительных каналов оптического волокна, которые отображаются на графическом дисплее.

28. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-27, выполненный таким образом, что пользователь может выбирать события, которые должны детектироваться в выбранной зоне.

29. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-28, в котором оптическое волокно имеет первое физическое размещение в первой зоне и второе физическое размещение, которое отличается от первого физического размещения, во второй зоне.

30. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.29, в котором отличающееся физическое размещение в первой и второй зонах имеет отличающуюся геометрическую форму волокна в каждой зоне.

31. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.30, в котором оптическое волокно имеет первую геометрическую форму в первой зоне с первым эффективным пространственным разрешением и вторую геометрическую форму во второй зоне со вторым, отличающимся, эффективным пространственным разрешением.

32. Процессор для реализации этапов способа по п.1, выполненный с возможностью приема данных, соответствующих измерительному сигналу детектированного обратнорассеянного излучения для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна, и анализировать измерительные сигналы из продольных считывающих участков для детектирования интересующих событий, причем процессор дополнительно выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, и анализировать измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, и процессор дополнительно выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы для первой зоны, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий в первой зоне, и анализировать измерительные сигналы для второй зоны, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий во второй зоне, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий; анализировать измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализировать измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.

33. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, причем программа содержит код для программирования надлежащего компьютера, чтобы осуществлять способ по любому из пп.1-19.

---

Евразийское 028306 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201290304
(22) Дата подачи заявки
2010.11.11 (51) Int. Cl. G01D 5/353 (2006.01) G08B13/186 (2006.01)
(54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЕ СЧИТЫВАНИЕ
(31) 0919899.5
(32) 2009.11.13
(33) GB
(43) 2012.12.28
(86) PCT/GB2010/002072
(87) WO 2011/058312 2011.05.19
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОПТАСЕНС ХОЛДИНГЗ ЛИМИТЕД (GB)
(72) Изобретатель:
Хилл Дэвид Джон, Макьюэн-Кинг Магнус (GB)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-2006028636 WO-A2-2004073172 US-A1-2006018586 WO-A1-9827406 GB-A-2442745
Настоящее изобретение относится к волоконно-оптическому распределенному считыванию, в частности к волоконно-оптическому распределенному акустическому считыванию. В частности, изобретение относится к способам и устройствам для распределенного акустического считывания, обеспечивающим множество независимых функций считывания.
Известны различные датчики, использующие оптические волокна. Многие такие датчики основываются на волоконно-оптических точечных датчиках или дискретных точках отражения, таких как волоконные брэгговские решетки и т.п., размещаемых по длине оптического волокна. Отраженные сигналы от дискретных точечных датчиков или точек отражения могут анализироваться, чтобы обеспечить индикацию температуры, деформации и/или вибрации около дискретных датчиков или точек отражения.
Такие датчики с использованием дискретных точек отражения или волоконно-оптических точечных датчиков требуют специального изготовления оптического волокна, включающего в себя чувствительные участки. К тому же распределение датчиков внутри оптического волокна является фиксированным.
Также известны полностью распределенные волоконно-оптические датчики, в которых используется собственное рассеяние из непрерывного отрезка оптического волокна. Такие датчики дают возможность использования стандартного волоконно-оптического кабеля без намеренно введенных в него точек отражения, таких как волоконные брэгговские решетки и т.п. Все оптическое волокно, из которого может детектироваться обратнорассеянный сигнал, может быть использовано в качестве части датчика. Методы временного разделения обычно используются для того, чтобы разделять отраженные сигналы на определенное число элементов разрешения по времени, причем отраженные сигналы в каждом элементе разрешения по времени будут соответствовать разным частям оптического волокна. Такие волоконно-оптические датчики называются распределенными волоконно-оптическими датчиками, поскольку функции датчика полностью распределены по всему оптическому волокну. При использовании в этом описании термин "распределенный волоконно-оптический датчик" применяется как означающий датчик, в котором само оптическое волокно составляет чувствительный элемент и который не основывается на присутствии специальных точечных датчиков либо намеренно введенных точек отражения или интерференции, т.е. собственный волоконно-оптический датчик.
Известны различные типы распределенных волоконно-оптических датчиков или распределенных акустических датчиков (DAS), которые были предложены для использования в различных вариантах применения.
Патент US (США) № 5194847 описывает распределенный акустический волоконно-оптический датчик для детектирования проникновения. Используется непрерывное оптическое волокно вообще без точечных датчиков или конкретных точек отражения. Когерентный свет запускается в оптическое волокно, и весь свет, который рассеивается обратно по закону Релея внутри оптического волокна, детектируется и анализируется. Изменение обратнорассеянного света в элементе разрешения по времени служит признаком акустической волны или волны давления, падающей на релевантный участок оптического волокна. Таким образом, могут детектироваться акустические возмущения на любом участке волокна.
Публикация заявки на патент GB (Великобритания) № 2442745 описывает систему распределенного акустического волоконно-оптического датчика, в которой акустические колебания считываются посредством запуска множества групп импульсно-модулированных электромагнитных волн в стандартное оптическое волокно. Частота одного импульса в группе отличается от частоты другого импульса в группе. Рэлеевский обратнорассеянный свет из точек собственного отражения в волокне дискретизируется и демодулируется на разности частот между импульсами в группе.
Патент US (США) № 6380534 описывает распределенную волоконно-оптическую систему измерения деформации и температуры, которая анализирует частотное распределение бриллюэновского обрат-норассеянного света, запускаемого в волокне, чтобы определить температуру и деформацию вдоль различных участков считывающего волокна, которое может встраиваться в сооружение.
WO 02/057805 описывает использование распределенных волоконно-оптических датчиков температуры, деформации и/или акустических сигналов во множестве вариантов применения, включающих в себя мониторинг параметров поточных линий в нефтегазовой промышленности.
Распределенное волоконно-оптическое считывание, следовательно, обеспечивает полезные и удобные решения по считыванию, которые могут осуществлять мониторинг больших длин оптического волокна с хорошим пространственным разрешением. Например, распределенный волоконно-оптический акустический датчик, который может использоваться для мониторинга трубопровода, может быть реализован со считывающими участками длиной 10 м в оптическом волокне длиной до 40 км или более. Правда, это приводит к 4000 отдельных акустических каналов, которые очень трудно отслеживать человеку-оператору. Даже при автоматизированном детектировании сигналов объем данных может превышать пороговое значение.
Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить способы и устройства для распределенного волоконно-оптического считывания, которые снижают остроту вышеуказанной проблемы и/или повышают полезность и/или гибкость систем распределенного волоконно-оптического считывания.
Таким образом, согласно настоящему изобретению предусмотрен способ распределенного считы
вания, содержащий этапы опрашивания оптического волокна с помощью электромагнитного излучения; определения электромагнитного излучения, обратнорассеянного из оптического волокна; обработки упомянутого детектированного обратнорассеянного излучения, чтобы обеспечить измерительный сигнал для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна, и анализа измерительных сигналов из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события, при этом способ содержит анализ измерительных сигналов первого поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить первую зону, имеющую первую функцию считывания, и анализ измерительных сигналов по меньшей мере второго поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить по меньшей мере вторую зону, имеющую вторую отличающуюся функцию считывания.
Способ настоящего изобретения, таким образом, опрашивает оптическое волокно, детектирует об-ратнорассеянное излучение и обрабатывает детектированное излучение в элементах дискретизации анализа, чтобы обеспечить измерительные сигналы, соответствующие множеству продольных считывающих участков волокна. Способ также обрабатывает измерительные сигналы, чтобы детектировать интересующие события, т.е. детектировать измерительные сигналы, которые являются характерными для интересующих событий. Способ настоящего изобретения дополнительно идентифицирует по меньшей мере первый и второй поднаборы продольных считывающих участков, чтобы обеспечить соответствующие первую и вторую зоны, и анализирует каждый поднабор, чтобы обеспечить отличающуюся функцию считывания. Таким образом, одно считывающее волокно может быть использовано для того, чтобы обеспечить множество отличающихся функций считывания в отличающихся частях волокна. Это позволяет повысить гибкость распределенного волоконно-оптического датчика, сократить ложные аварийные сигналы и обеспечить более понятный и значимый вывод данных для оператора, чтобы осуществлять мониторинг системы датчика, как подробнее поясняется ниже.
Отличающиеся функции считывания могут содержать детектирование отличающихся событий. Таким образом, измерительные сигналы из первой зоны могут анализироваться, чтобы детектировать первое интересующее событие, тогда как сигналы из второй зоны могут анализироваться, чтобы детектировать второе, отличающееся, интересующее событие.
Детектирование интересующего события может содержать идентификацию предварительно определенной характеристики события в измерительных сигналах из одного или более продольных считывающих участков оптического волокна. Например, распределенный волоконно-оптический акустический датчик может сравнивать измерительные сигналы, т.е. детектированные акустические сигналы из каждого продольного считывающего участка или из групп смежных продольных считывающих участков, с акустическим отличительным признаком интересующего события. Если измеренный сигнал совпадает с акустическим отличительным признаком конкретного интересующего события, это может считаться детектированием конкретного интересующего события.
Следовательно, способ настоящего изобретения может заключать в себе анализ измерительных сигналов из первой зоны, чтобы детектировать первую характеристику или отличительный признак, и анализ измерительных сигналов из второй зоны, чтобы детектировать вторую характеристику или отличительный признак.
Способ, следовательно, дает возможность использования одной части считывающего волокна для того, чтобы детектировать первое интересующее событие, а другой части идентичного считывающего волокна - чтобы детектировать второе интересующее событие. Посредством такого зонирования считывающего волокна может быть повышена точность детектирования, а сформированный объем информации может обрабатываться более эффективно, чтобы обеспечить более значимый и краткий вывод данных.
В качестве примера предположим, что распределенный акустический волоконно-оптический датчик развертывается вдоль периметра или границы, часть которой защищена посредством перегородки, к примеру сплошной стены, а часть является абсолютно открытой, без физических препятствий. Датчик содержит одно оптическое волокно, развернутое вдоль обеих секций границы. Датчик может быть выполнен с первой зоной, соответствующей части оптического волокна около перегородки, и второй зоной, соответствующей части оптического волокна, идущей вдоль открытой границы. В первой зоне измерительных сигналов может выполняться мониторинг, чтобы детектировать акустические события, ассоциированные с саботажем или разрушением перегородки. Мониторинг второй зоны может выполняться, чтобы детектировать движение наземного транспортного средства, пересекающего или приближающегося к периметру. Таким образом, хотя обе зоны датчика могут выполнять акустическое считывание, мониторинг первой зоны выполняется на предмет акустических событий, отличающихся от событий второй зоны. Таким образом, способ настоящего изобретения обеспечивает возможность выполнять отличающиеся функции считывания в отличающихся частях волокна, которые могут соответствовать конкретной окружающей среде.
Мониторинг и обработка считываемых данных тем самым могут помогать оператору и приводить к более эффективному и надежному мониторингу системы. Когда интересующее событие детектируется, способ может содержать формирование предупреждения, которым может быть одно или более из графического предупреждения на дисплее, звукового аварийного сигнала, визуального аварийного сигнала,
отправки сообщения в удаленное устройство, например отправки предупреждения по почте или в виде текстового сообщения и т.д. Оператор системы, следовательно, может реагировать только на сформированные предупреждения.
В примере, описанном выше, предположим, что часть периметра, которая защищена посредством перегородки, располагается около дороги. Обработка измерительных сигналов из всей длины оптического волокна, чтобы детектировать наземные транспортные средства, может приводить к множеству случаев детектирования в этой части оптического волокна. Следовательно, может быть сформировано большое число предупреждений, большая часть которых будет ложными аварийными сигналами. Большое число ложных аварийных сигналов может отнимать много времени оператора системы и/или потенциально скрывать присутствие реального аварийного сигнала. Способ настоящего изобретения, тем не менее, дает возможность мониторинга каждой зоны только на предмет интересующих событий, которые являются релевантными для этой зоны. Таким образом, предупреждение формируется только для релевантного интересующего события, что снижает нагрузку на оператора и повышает вероятность того, что предупреждение увидят и на него отреагируют.
Следует отметить, что поднаборы продольных считывающих участков оптического волокна, которые содержат каждую из зон, не обязательно должны содержать набор смежных считывающих участков. Таким образом, первая зона может содержать две или более групп продольных считывающих участков, причем считывающие участки в каждой группе могут быть смежными, а сами группы могут быть не смежными. Например, возвращаясь к примеру, описанному выше, если открытая секция периметра окружена с обеих сторон обнесенными стеной секциями периметра, вторая зона может соответствовать той секции оптического волокна, которое простирается вдоль открытой части периметра, и первая зона может соответствовать остатку оптического волокна. Таким образом, первая зона может содержать продольные считывающие участки из секций оптического волокна по обе стороны от открытой секции. Альтернативно, оптическое волокно может быть выполнено с первой зоной, соответствующей первой обнесенной стеной секции периметра, второй зоной, соответствующей продольным считывающим участкам волокна вдоль открытой части периметра, и третьей зоной, соответствующей другой обнесенной стеной секции периметра. Первая и третья зоны могут подлежать мониторингу, чтобы обеспечить одну и ту же функцию считывания, тогда как вторая зона будет обеспечивать отличающуюся функцию считывания. Следовательно, способ настоящего изобретения может содержать идентификацию более двух зон, причем каждая зона может быть связана с различным поднабором продольных считывающих участков. Может быть несколько отличающихся зон, каждая из которых имеет отличающуюся функцию считывания, хотя измерительные сигналы по меньшей мере из двух отличающихся зон могут анализироваться, чтобы обеспечить одну и ту же функцию считывания.
Функции считывания могут содержать детектирование нескольких интересующих событий. Обеспечение отличающихся функций считывания в первой зоне и второй зоне, следовательно, может содержать детектирование первого набора интересующих событий в первой зоне и детектирование второго набора интересующих событий во второй зоне, причем первый набор событий отличается от второго набора событий. Первый и второй наборы могут содержать взаимно исключающие интересующие события, но в некоторых вариантах осуществления первый и второй наборы событий могут содержать одно или более общих интересующих событий. Таким образом, одно или более общих интересующих событий могут детектироваться как в первой, так и во второй зоне. Отличающаяся функция считывания обеспечивается в первой и второй зонах посредством детектировани, по меньшей мере одного интересующего события в одной из зон, которое не детектируется в другой зоне.
Например, снова возвращаясь к примеру, описанному выше, первая зона волокна соответствует обнесенной стеной секции периметра, и набор интересующих событий может включать в себя разрушение стены. Вторая зона волокна соответствует открытой части периметра, и набор событий, которые должны детектироваться, включает в себя приближение или пересечение периметра наземными транспортными средствами. В обеих зонах, тем не менее, детектирование интересующего события может включать в себя детектирование характеристики, соответствующей передвижению людей. Вдоль общей длины периметра может быть желательным мониторинг на предмет нарушителя без транспорта либо взобравшегося на стену, либо пересекшего открытую секцию границы.
Таким образом, идентичное интересующее событие может детектироваться в нескольких зонах, тогда как полный набор интересующих событий варьируется между первой и второй зонами.
В некоторых вариантах осуществления все интересующие события второй зоны могут быть интересующими событиями, общими с первой зоной, но первая зона может также детектировать по меньшей мере одно дополнительное интересующее событие.
Другими словами, функция считывания второй зоны может содержать детектирование любого числа интересующих событий. Все одинаковые интересующие события также могут детектироваться в первой зоне, но первая зона может также детектировать по меньшей мере одно дополнительное интересующее событие. Таким образом, возвращаясь к примеру, фактически может быть желательным детектировать транспортные средства, приближающиеся к обнесенной стеной секции периметра, соответствующей первой зоне. Таким образом, функция считывания первой зоны содержит детектирование транспортных
средств, людей либо разрушение или повреждение в стене. Секция границы, соответствующей второй зоне, не имеет стены, так что нет необходимости детектировать повреждение в стене. Следовательно, вторая функция считывания содержит детектирование наземных транспортных средств и людей.
Набор интересующих событий первой зоны тем самым может содержать по меньшей мере одно интересующее событие, которое является нерелевантным для второй зоны. Тем не менее, как описано выше, может быть полезным не допускать детектирования определенных событий, которые в противном случае могут быть интересующими событиями, в областях, в которых может формироваться большое число ложных или необязательных аварийных сигналов.
Следовательно, способ может содержать адаптацию второй зоны, чтобы не детектировать по меньшей мере одно интересующее событие, которое детектируется в первой зоне.
Например, рассмотрим распределенный волоконно-оптический акустический датчик, развернутый по длине закопанного трубопровода и выполненный с возможностью мониторинга на предмет помех для трубопровода. Обычно может осуществляться мониторинг всей длины трубопровода, чтобы детектировать транспортные средства или людей около трубопровода, а также все характеристики, связанные с раскопками или прокладкой туннеля около трубопровода. Тем не менее, в случае если рядом с трубопроводом осуществляются некоторые разрешенные земляные работы, которые не вызывают опасности для трубопровода, может быть желательным прекратить детектирование характеристик, касающихся раскопок или прокладки туннеля в этой местности, чтобы не допускать постоянного аварийного сигнала. Таким образом, поднабор продольных считывающих участков волокна рядом с земляными работами может обозначаться как зона, скажем, вторая зона, тогда как оставшиеся считывающие участки волокна составят первую зону. Детектирование раскопок или прокладки туннеля может деактивироваться во второй зоне в течение выполнения земляных работ. Это не допускает присутствия постоянного аварийного сигнала, о котором известно, что он не является угрозой, несмотря на корректную идентификацию раскопок около трубопровода.
Следовательно, способ может содержать выбор поднабора продольных считывающих участков волокна по меньшей мере одной из зон. Выбор может быть выполнен оператором через интерфейс и может быть выполнен рядом способов. Тем не менее, для удобства по меньшей мере одна группа смежных считывающих участков волокна задается пользователем, и каждая группа выделяется конкретной зоне. Все участки волокна, не заданные или выделенные таким образом, могут автоматически выделяться в зону по умолчанию. Оператор может выбирать группы посредством выбора участка волокна на графическом пользовательском интерфейсе, включающем в себя представление волокна.
Способ также может заключать в себе выделение функции считывания по меньшей мере одной зоне посредством выбора интересующих событий, которые должны детектироваться в этой зоне. Это может содержать отмену выбора конкретных событий из списка по умолчанию.
Группы считывающих участков, выбранных оператором, в некоторых случаях могут перекрываться или выбранная группа может быть поднабором предшествующей выбранной группы. Например, первая группа считывающих участков может выбираться и выделяться первому набору интересующих событий. Затем вторая группа считывающих участков, которая, по меньшей мере, частично перекрывается с первой группой, может быть выбрана и выделена второму набору интересующих событий. Если существуют, по меньшей мере, некоторые области каждой группы, которые не перекрываются, это задает три зоны, причем первая зона соответствует тем считывающим участкам, которые принадлежат только первой группе, вторая зона соответствует тем считывающим участкам, которые принадлежат только второй группе, а третья зона соответствует тем считывающим участкам, которые принадлежат обеим группам. Первая зона детектирует только первый набор интересующих событий, вторая зона - второй набор интересующих событий, а третья зона детектирует интересующие события из обоих наборов.
Выбранная вторая группа может быть поднабором первой группы, приводя к тому, что одна из зон фактически является подзоной другой зоны.
Размещение зон и функция считывания, выполняемая посредством каждой зоны, может задаваться оператором. В некоторых вариантах осуществления функция считывания и/или активация или деактивация зон может изменяться автоматически на основе заданного временного интервала. Например, если распределенный волоконный акустический датчик развернут вдоль трубопровода, чтобы осуществлять мониторинг на предмет помех для трубопровода, и плановое техобслуживание осуществляется вдоль отрезка трубопровода, релевантная секция датчика может задаваться в качестве зоны, которая игнорирует работы, связанные с раскопками. Тем не менее, для этой зоны может обеспечиться срок действия фиксированной длительности на основе ожидаемой длительности работ, по истечении которой она должна автоматически возвращаться к считыванию всех интересующих событий. Это может помочь не допустить пропуска наличия зоны с потерями требуемой функции считывания после того, как техобслуживание завершено. Дополнительно в некоторых вариантах применения могут присутствовать ожидаемые акустические возмущения с регулярными интервалами. Например, акустические возмущения, ожидаемые в течение дня, могут варьироваться относительно акустических возмущений, ожидаемых ночью, и, таким образом, отличающиеся зоны могут задаваться так, что они активируются/деактивируются в заданные периоды времени, чтобы обеспечивать дневной мониторинг, отличающийся от ночного.
Следует отметить, что хотя способ настоящего изобретения может детектировать, т.е. идентифицировать и/или предупреждать относительно возникновения интересующего события, процесс детектирования может содержать классификацию или категоризацию измерительных сигналов согласно характеристикам или отличительным признакам событий, которые не представляют интереса. Например, может быть набор возможных событий, которые могут возникать в конкретной зоне, и набор интересующих событий может быть поднабором из набора возможных событий. Измерительные сигналы из релевантной зоны могут сравниваться с характеристиками всех возможных событий, чтобы определять, совпадают или нет сигналы с каким-либо конкретным событием. Сигналы, которые близко соответствуют характеристике возможного события, могут быть классифицированы как сформированные посредством этого события. Если конкретное событие является интересующим событием, способ детектирует, что интересующее событие возникает, и может формировать надлежащее предупреждение. Если событие не является интересующим событием, то сигналы могут игнорироваться, хотя классификация может записываться для будущего анализа.
Например, как описано выше, зона может быть выполнена с возможностью не детектировать конкретное событие, к примеру раскопки или прокладки туннеля около трубопровода, поскольку известно, что рассматриваемое событие действительно наблюдается около этой зоны. В этом случае, тем не менее, измерительные сигналы из второй зоны по-прежнему могут сравниваться с характеристиками рассматриваемого события, т.е. раскопок и прокладки туннеля. Если измерительные сигналы классифицируются как представляющие раскопки или прокладку туннеля, они могут безопасно игнорироваться. Посредством идентификации измерительных сигналов как формируемых посредством события, которое не представляет интереса, может быть уменьшена вероятность формирования ложного аварийного сигнала посредством ошибочной трактовки этих сигналов как интересующего события, например приближения наземного транспортного средства.
Отмена выбора интересующего события, т.е. задание зоны так, что конкретное событие не детектируется для этой зоны, представляет аспект новизны изобретения. Также использование характеристик событий, которые не представляют интереса при анализе, чтобы улучшать детектирование событий, которые представляют интерес, представляет другой аспект настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления могут быть некоторые события, которые могут возникать в одной зоне, которые не подходят для другой зоны, и тем самым набор возможных событий для зон может отличаться. Например, если периметр включает в себя водное пространство, одно волокно может быть закопано в наземной части границы и развернуто в воде. Первая зона может устанавливаться согласно частям волокна в земле, а вторая зона может соответствовать части волокна в воде. Первая зона может быть выполнена с возможностью детектировать наземное проникновение, а вторая зона может отслеживать на предмет водных проникновений, например детектирование характеристики сигналов бортовых электромоторов и т.п. Волокно может свободно перемещаться в воде, и тем самым может быть необходимым классифицировать отличающиеся измерительные сигналы, которые ожидаются вследствие перемещения волокна в воде, в качестве неинтересующих сигналов. По меньшей мере, некоторые из них потенциально могут быть аналогичны характеристикам интересующего события для наземных частей волокна, и поэтому в этом случае события, которые являются релевантными для второй зоны, могут быть полностью нерелевантными для первой зоны.
Отличающиеся функции считывания первой и второй зон также могут содержать мониторинг сигналов из зон для отличающихся целей. Например, хотя примеры, описанные выше, в общем, относятся к обнаружению нарушителей или помех, распределенные волоконно-оптические датчики также могут использоваться для мониторинга состояния. Например, волоконно-оптический распределенный акустический датчик может быть развернут по длине закопанного трубопровода, к примеру нефтегазопровода. По меньшей мере часть волокна может быть использована для того, чтобы детектировать возможные помехи для трубопровода, как описано выше. Таким образом, детектирование акустических сигналов, соответствующих движению людей или транспортных средств около трубопровода или, в частности, ассоциированных с раскопками или прокладкой туннеля, может содержать интересующие события, которые должны детектироваться. Сам трубопровод, тем не менее, может формировать или распространять акустические сигналы, которые могут использоваться для мониторинга состояния. Как описано в находящейся одновременно на рассмотрении заявке на патент PCT/GB 2009/002058, акустические сигналы, сформированные, например, посредством импульса давления, перемещающегося вдоль трубопровода, или объекта, движущегося через трубопровод, могут быть использованы для того, чтобы обеспечить индикацию состояния трубопровода. Таким образом, функция считывания по меньшей мере одной зоны может содержать мониторинг состояния. Мониторинг состояния может содержать сравнение измерительного сигнала из одного или более продольных считывающих участков с ранее детектированным измерительным сигналом, чтобы детектировать любые существенные изменения. Измерительные сигналы, используемые в мониторинге состояния, могут детектироваться в ответ на конкретное управляющее воздействие, например импульс давления в трубопроводе, и/или могут содержать измерительные сигналы установившегося режима, полученные в ходе обычной работы датчика. Измерительные сигналы, используемые в мониторинге состояния, могут интегрироваться или усредняться в течение периода времени
или нормализоваться определенным образом и/или они могут сравниваться с надлежащим образом усредненными или нормализованными сигналами, детектированными ранее.
Мониторинг состояния и детектирование интересующих событий могут выполняться одновременно в любой заданной зоне датчика. Измерительные сигналы из релевантной зоны могут анализироваться, чтобы детектировать характеристику интересующего события, и также могут сравниваться по меньшей мере с одним ранее детектированным сигналом, чтобы детектировать любые существенные изменения. Способность одновременно выполнять мониторинг состояния и детектирование интересующих событий представляет другой аспект настоящего изобретения.
Конечно, детектирование интересующего события может быть связано с мониторингом состояния в том, что внезапная неисправность или быстрое изменение в состоянии структуры под наблюдением могут вызывать ассоциированный характеристический сигнал, который может детектироваться в качестве интересующего события. Например, при рассмотрении примера мониторинга трубопровода серьезная внезапная неисправность трубопровода в конкретной точке, к примеру начало внезапного протекания, может формировать характеристический сигнал. Он может детектироваться в качестве интересующего события.
Другие функции считывания могут содержать отслеживание объектов, мониторинг рабочих параметров, сейсмический мониторинг и т.д.
Как описано выше, первая и вторая зоны соответствуют первому и второму поднаборам продольных считывающих участков оптического волокна, и в некоторых вариантах осуществления зона может быть задана оператором в ходе работы посредством выбора любого поднабора продольных считывающих участков. В одном варианте осуществления, тем не менее, первый поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим первое физическое размещение, а второй поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим второе, отличающееся, физическое размещение. Другими словами, первая и вторая зоны содержат секции оптического волокна, имеющие отличающееся физическое размещение, т.е. оптическое волокно развертывается в первой зоне способом, отличающимся от развертывания во второй зоне.
Отличающееся размещение может содержать геометрическую форму волокна. Геометрическая форма волокна частично определяет функцию считывания, которую может выполнять волокно.
Геометрическая форма оптического волокна может быть выполнена с возможностью обеспечить различное эффективное пространственное разрешение в каждой зоне. Следует понимать, что в распределенном волоконно-оптическом датчике, который опрашивается посредством импульсного излучения, пространственное разрешение продольных считывающих участков волокна обычно может зависеть от длительности опрашивающего импульса. Например, в распределенном акустическом волоконно-оптическом датчике, к примеру описанном в GB 2442745, пространственная длина продольных считывающих участков составляет примерно 12 м. Если оптическое волокно развертывается так, что волокно является относительно прямым для длины в несколько десятков метров, должно быть очевидным, что эффективное пространственное разрешение датчика должно быть идентичным пространственному разрешению продольных считывающих участков, т.е. продольные считывающие участки длиной в 12 м оптического волокна отслеживают акустические сигналы, падающие на отрезок окружающей среды длиной в 12 м. Пространственное разрешение датчика может варьироваться посредством изменения опрашивающего излучения, но это может оказывать влияние на длину волокна, которая может подлежать мониторингу.
Тем не менее, если геометрическая форма волокна является такой, что волокно размещается в изогнутом или складчатом размещении, например, имеющем винтообразную или спиральную траекторию либо извивающуюся траекторию, эффективное пространственное разрешение датчика может быть уменьшено по сравнению с собственным пространственным разрешением волокна. Например, если оптическое волокно размещается так, что длина в 12 м оптического волокна содержится в секции земли в 1 м, хотя длина продольных участков волокна может составлять 12 м, каждый такой считывающий участок будет принимать только акустические сигналы, падающие в 1 м окружающей среды. Таким образом, эффективное пространственное разрешение датчика относительно окружающей среды может составлять 1 м.
Таким образом, геометрическая форма волокна в первой зоне и второй зоне может варьироваться так, чтобы обеспечить датчику отличающиеся эффективные пространственные разрешения в каждой из зон. Например, в первой зоне оптическое волокно может быть развернуто, в общем, в прямом или слегка изгибающемся размещении (в масштабах длин в несколько десятков метров), чтобы обеспечить датчик, в котором пространственное разрешение датчика равно пространственному разрешению продольных считывающих участков волокна. Во второй зоне волокно может быть развернуто в спиральном или складчатом размещении, так что эффективное пространственное разрешение датчика будет меньше.
Следовательно, отличающиеся функции считывания в первой и второй зонах могут содержать считывание с различным эффективным пространственным разрешением в первой и второй зонах. Следовательно, оптическое волокно может быть развернуто так, чтобы оно имело конкретную геометрическую форму, которая варьируется вдоль общей траектории оптического волокна, чтобы обеспечить отличаю
щиеся зоны, имеющие различное эффективное пространственное разрешение. Размещение оптического волокна распределенного волоконно-оптического датчика таким образом, чтобы обеспечить зоны, имеющие различное эффективное пространственное разрешение, представляет другой аспект настоящего изобретения.
Секции с меньшим эффективным пространственным разрешением могут быть перемешаны, периодически или апериодически, с секциями большего пространственного разрешения, чтобы обеспечить датчик, который имеет базовое пространственное разрешение по длине датчика, но с секциями меньшего пространственного разрешения, расположенными по длине датчика. Альтернативно, оптическое волокно может быть выполнено с возможностью обеспечивать меньшее пространственное разрешение в определенных точках, в которых требуется лучшее разрешение. Таким образом, может достигаться баланс между пространственной чувствительностью и общей длиной. Правда, скручивание змейкой или сгибание оптического волокна, чтобы уменьшить эффективное пространственное разрешение датчика, означает, что длина всего датчика будет уменьшена (для данной длины оптического волокна).
Геометрическая форма оптического волокна может задаваться, когда оптическое волокно устанавливается посредством размещения оптического волокна в требуемой геометрической форме. Оптическое волокно обычно развертывается в волоконно-оптическом кабеле, и тем самым волоконно-оптический кабель может устанавливаться в спиральном или складчатом размещении. Альтернативно, оптическое волокно может размещаться в волоконно-оптическом кабеле с геометрической формой, которая варьируется по длине кабеля, т.е. одна секция кабеля может содержать спиральное размещение оптического волокна, тогда как другая секция может содержать оптическое волокно, идущее прямо вдоль кабеля. Сам кабель затем может быть развернут по относительно прямой траектории, хотя сам кабель, конечно, может дополнительно скручиваться в спираль или складываться по мере необходимости.
В некоторых вариантах осуществления, в которых физическое размещение волокна обеспечивает различное эффективное пространственное разрешение, измерительные сигналы из первого поднабора продольных считывающих участков могут анализироваться аналогично измерительным сигналам из второго поднабора. Это по-прежнему позволяет обеспечить первую зону, имеющую первую функцию считывания при первом эффективном пространственном разрешении, и вторую зону, имеющую вторую функцию считывания при втором эффективном пространственном разрешении. В некоторых вариантах осуществления, тем не менее, первый и второй поднаборы продольных считывающих участков могут требовать или обеспечивать разный анализ. Изменение в эффективном пространственном разрешении означает, что характеристика, которая детектируется в продольном считывающем участке сигнала с большим пространственным разрешением, может детектироваться в нескольких смежных продольных считывающих участках при меньшем пространственном разрешении. Поэтому может использоваться отличающаяся характеристика интересующих событий в отличающихся зонах.
Геометрическая форма оптического волокна дополнительно или альтернативно может быть выполнена с возможностью обеспечить дополнительные функции считывания по меньшей мере в одной зоне. Например, оптическое волокно может размещаться в одной зоне так, чтобы обеспечивать определение направления падения возмущений на оптическое волокно. Как должны принимать во внимание специалисты в данной области техники, такие возмущения, как распространяющаяся акустическая волна, могут детектироваться посредством подходящего распределенного волоконно-оптического датчика. Тем не менее, с использованием одного оптического волокна, размещаемого вдоль относительно прямой траектории, может быть невозможным определять направление перемещения возмущений. Таким образом, в одной зоне геометрическая форма волокна может быть выполнена с возможностью обеспечивать определение направления падения возмущений. Направление падения может быть определено в одном измерении, т.е. с какой стороны от датчика исходят возмущения в двумерной плоскости или в трех измерениях в зависимости от размещения волокна. Геометрическая форма волокна в одной зоне может быть выполнена так, что абсолютная величина или интенсивность возмущений может разрешаться на его компоненты в двух или три измерениях.
Геометрическая форма волокна также может быть такой, что волокно скручивается в спираль так, что отличающиеся секции волокна, которые не являются смежными или отстоят друг от друга по длине волокна, тем не менее, отслеживают практически идентичные или смежные секции окружающей среды, в которой развернуто волокно. Например, рассмотрим волоконно-оптический распределенный акустический датчик, используемый в качестве датчика периметра. Большая длина волокна, к примеру длина в 40 км, может быть развернута в спиральном размещении по периметру узла. Например, волокно может быть развернуто так, что оно формирует первый контур около внешнего забора, второй контур в мертвом пространстве между внешним забором и внутренней стеной и третий контур около внутренней стены. Человек, идущий напрямую от внешнего забора к внутренней стене, следовательно, может пересекать три отличающихся секции волокна.
Следовательно, способ может заключать в себе идентификацию отличающихся секций волокна как связанных зон, так что детектирование события прохождения в зоне, соответствующее обнаружению события прохождения в связанной зоне, соответствующей мертвому пространству, интерпретируется как одно детектирование. Такое связывание обработки может сокращать ложные аварийные сигналы и по
вышать точность детектирования (например, аварийный сигнал может быть сформирован только при детектировании в обеих из двух связанных зон), а также дает возможность мониторинга такой информации, как скорость и направление движения источника звука.
Способ настоящего изобретения может быть использован с множеством распределенных волоконно-оптических датчиков, но в предпочтительном варианте осуществления датчик является распределенным акустическим волоконно-оптическим датчиком, т.е. датчиком, в котором измерительные сигналы соответствуют акустическим сигналам. Под акустическим датчиком в контексте этой заявки на патент подразумевается датчик, который может детектировать механическую вибрацию волоконного чувствительного элемента или волн давления, падающих на волокно с относительно высокими частотами. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик может детектировать и обрабатывать рэлеев-ское обратнорассеянное излучение из оптического волокна в качестве измерительных сигналов. Способ может содержать опрашивание оптического волокна с помощью опрашивающего излучения и обработку детектированного обратнорассеянного излучения, как описано в GB 2442745.
Этап анализа измерительных сигналов отличающихся зон, чтобы обеспечить отличающиеся функции считывания, следовательно, предпочтительно содержит использование одинакового типа измерительных сигналов в каждой зоне, т.е. измерительных сигналов, которые измеряют один и тот же параметр. Таким образом, для распределенного волоконно-оптического акустического датчика измерительные сигналы, содержащие акустическую информацию, например рэлеевское обратнорассеянное излучение, анализируются в каждой зоне. Способ настоящего изобретения, следовательно, может обеспечить отличающиеся функции считывания в волоконно-оптическом датчике, который обеспечивает только акустическое (т.е. вибрационное) считывание.
Конечно, в волоконно-оптических датчиках, которые могут обеспечить различное считывание для нескольких параметров, например деформации и температуры, способ может содержать обеспечение первой функции считывания для одного или более параметров в первой зоне и второй функции считывания для одного или более параметров во второй зоне.
Хотя способ описан с точки зрения опрашивания волокна и обработки детектированных данных, данные не должны обрабатываться в местоположении оптического источника и детектора. Данные могут быть переданы в удаленное местоположение для обработки.
Таким образом, в другом аспекте изобретения предусмотрен способ обработки данных из распределенного волоконно-оптического датчика, содержащий этапы приема данных, соответствующих детектированному электромагнитному излучению, которое было рассеяно обратно из оптического волокна; обработки упомянутых данных, чтобы обеспечить измерительный сигнал для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна, и анализа измерительных сигналов из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события, причем способ содержит анализ измерительных сигналов первого поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить первую зону, имеющую первую функцию считывания, и анализ измерительных сигналов по меньшей мере второго поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить по меньшей мере вторую зону, имеющую вторую, отличающуюся, функцию считывания.
Этот способ обработки может использовать все варианты осуществления, описанные выше относительно первого аспекта изобретения, и также имеет все идентичные преимущества.
Изобретение также относится к распределенному волоконно-оптическому датчику, который имеет отличающиеся зоны, которые предоставляют отличающиеся функции считывания. Таким образом, согласно другому аспекту изобретения предусмотрено устройство распределенного волоконно-оптического датчика, содержащее оптическое волокно; источник электромагнитного излучения, выполненный с возможностью запускать электромагнитное излучение в упомянутое волокно; детектор для детектирования электромагнитного излучения, обратнорассеянного из упомянутого волокна; и процессор, выполненный с возможностью анализировать обратнорассеянное излучение, чтобы определять измерительный сигнал для множества дискретных продольных считывающих участков оптического волокна, причем распределенный волоконно-оптический датчик содержит первую зону, имеющую первую функцию считывания, причем первая зона соответствует первому поднабору упомянутых продольных считывающих участков, и по меньшей мере вторую зону, имеющую вторую, отличающуюся, функцию считывания, причем вторая зона соответствует второму, отличающемуся, поднабору упомянутых продольных считывающих участков.
Устройство этого аспекта изобретения обеспечивает те же преимущества и может быть реализовано в тех же вариантах осуществления, как описано выше в отношении других аспектов изобретения.
В частности, процессор может быть выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы упомянутого первого поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить упомянутую первую зону, имеющую первую функцию считывания, и анализировать измерительные сигналы по меньшей мере упомянутого второго поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить по меньшей мере упомянутую вторую зону, имеющую вторую отличающуюся функцию считывания.
Отличающиеся функции считывания могут содержать детектирование отличающихся интересующих событий. Как описано выше, отличающиеся функции считывания могут содержать детектирование
первого набора интересующих событий в первой зоне и второго набора интересующих событий во второй зоне. Первый набор интересующих событий может иметь одно или более общих интересующих событий или нет. Первый набор интересующих событий может быть поднабором второго набора интересующих событий или наоборот.
Процессор может быть выполнен с возможностью классифицировать измерительные сигналы на основе того, совпадают они или нет с одной или более предварительно определенной характеристикой. Предварительно определенные характеристики могут содержать характеристики интересующих событий. Предварительно определенные характеристики также могут содержать характеристики других событий, которые не являются интересующими событиями. Как описано выше относительно способа, посредством сопоставления измерительных сигналов с предварительно определенными характеристиками вероятных событий, включающих в себя события, не представляющие интереса в данный момент, датчик может корректно идентифицировать сигналы, сформированные посредством события, которое не представляет интереса, и тем самым сокращать ложные аварийные сигналы.
Устройство датчика предпочтительно содержит графический дисплей. Процессор может быть выполнен с возможностью формировать графическое предупреждение на дисплее, когда детектируется интересующее событие. Графическое предупреждение может содержать предупреждение, отображаемое в представлении траектории оптического волокна, в релевантной части этой траектории. Графический дисплей может располагаться совместно с процессором и/или графический дисплей может содержать часть управляющей станции устройства датчика, которая удалена от процессора. Следовательно, процессор может быть выполнен с возможностью передавать данные, соответствующие измерительным сигналам продольных считывающих участков и/или результатам анализа упомянутых измерительных сигналов, в одно или более удаленных устройств. Например, процессор может формировать один или более аварийных сигналов.
Способ может заключать в себе формирование разных уровней предупреждения и/или аварийного сигнала. Уровень предупреждения может варьироваться на основе типа детектированного события, длительности события, интенсивности события, определенной дальности для события и/или движения источника события. Например, может формироваться предупреждение с цветовым кодированием так, что предупреждение зеленого цвета является просто информационным предупреждением, чтобы подтвердить прием детектирования. Предупреждение янтарного цвета может предупреждать относительно возможной угрозы, а предупреждение красного цвета может предупреждать относительно угрозы, которая требует действия. Верхние уровни предупреждения могут заключать в себе звуковые аварийные сигналы и/или формирование автоматизированных сообщений, например, для группы реагирования.
Для удобства устройство выполняется так, что пользователь может задавать одну или более зон для используемого устройства датчика. В одном варианте осуществления устройство выполнено так, что пользователь может выбирать поднабор продольных участков волокна посредством выбора участка представления траектории оптического волокна или представления измерительных каналов оптического волокна, которое отображается на графическом дисплее. Другими словами, пользователь может иметь возможность устанавливать зоны датчика посредством выбора, например посредством размещения окна выбора, на представлении траектории оптического волокна или на представлении измерительных каналов датчика.
Графический дисплей может быть выполнен с возможностью отображать набор событий, которые могут детектироваться, и устройство может быть выполнено так, что пользователь может выбирать события, которые должны детектироваться в выбранной зоне.
Оптическое волокно может иметь первое физическое размещение в первой зоне и второе физическое размещение, которое отличается от первого физического размещения, во второй зоне. Отличающееся физическое размещение в первой и второй зонах может содержать отличающуюся геометрическую форму волокна в каждой зоне. Геометрическая форма в каждой зоне может обеспечивать различное эффективное пространственное разрешение датчика в каждой зоне, как описано выше для способа.
Геометрическая форма оптического волокна дополнительно или альтернативно может быть выполнена с возможностью обеспечения дополнительных функций считывания по меньшей мере в одной зоне. Как описано выше, оптическое волокно может размещаться в одной зоне так, что оно обеспечивает определение направления падения возмущений оптического волокна, и/или так, что абсолютная величина или интенсивность возмущений может разрешаться на его компоненты в двух или трех измерениях.
Источник излучения и детектор должны располагаться на одном конце оптического волокна, чтобы запускать излучение в волокно и детектировать излучение, рассеиваемое обратно из оптического волокна. Процессор может располагаться вместе с источником и детектором или он может располагаться удаленно, и он может принимать данные из детектора. В некоторых вариантах осуществления процессор может располагаться вместе с источником и детектором, чтобы выполнять некоторую начальную обработку, чтобы переводить данные в форму, подходящую для передачи. Некоторая обработка также может осуществляться над данными для того, чтобы уменьшать объем данных, который должен передаваться. Например, данные могут обрабатываться, чтобы обеспечить измерительные сигналы из каждого множества продольных считывающих участков до передачи.
Таким образом, в другом аспекте изобретения обеспечивается устройство процессора для приема данных, соответствующих измерительному сигналу детектированного обратнорассеянного излучения для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна, и анализа измерительных сигналов из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события, при этом способ содержит анализ измерительных сигналов первого поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить первую зону, имеющую первую функцию считывания, и анализ измерительных сигналов по меньшей мере второго поднабора продольных считывающих участков, чтобы обеспечить по меньшей мере вторую зону, имеющую вторую, отличающуюся, функцию считывания.
Процессор может принимать данные, соответствующие базовому детектированному излучению, обратнорассеянному из оптического волокна, и, следовательно, может быть выполнен с возможностью обрабатывать упомянутое детектированное излучение, чтобы обеспечить измерительный сигнал в каждом из упомянутых продольных считывающих участков.
Этот аспект настоящего изобретения предлагает те же преимущества и может быть использован в тех же вариантах осуществления, как описано выше относительно других аспектов изобретения.
Изобретение также обеспечивает компьютерную программу и компьютерный программный продукт для осуществления любого из способов, описанных в данном документе, и/или для воплощения любого из признаков устройств, описанных в данном документе, и машиночитаемый носитель, имеющий сохраненную на нем программу для осуществления любого из способов, описанных в данном документе, и/или для воплощения любого из признаков устройств, описанных в данном документе. Надлежащим образом запрограммированный компьютер может управлять оптическим источником и принимать данные из подходящего оптического детектора. Компьютерная программа может быть осуществлена в передаваемом сигнале.
Как описано выше, отличающиеся зоны могут в некоторых вариантах осуществления формироваться посредством физического размещения оптического волокна. Таким образом, в другом аспекте изобретения предусмотрен распределенный волоконно-оптический датчик, содержащий оптическое волокно, имеющее первое физическое размещение в первой зоне, чтобы обеспечить первую функцию считывания, и второе, отличающееся, физическое размещение во второй зоне, чтобы обеспечить вторую функцию считывания.
Как описано выше, физическое размещение может содержать геометрическую форму волокна. Оптическое волокно может быть выполнено с возможностью обеспечить первое эффективное пространственное разрешение в первой зоне и второе эффективное пространственное разрешение во второй зоне. Оптическое волокно может размещаться в одной зоне так, что оно обеспечивает определение направления падения возмущений оптического волокна, и/или так, что абсолютная величина или интенсивность возмущений может разрешаться на его компоненты в двух или трех измерениях.
В общем, настоящее изобретение относится к распределенному волоконно-оптическому датчику, в частности к распределенному акустическому датчику, который выполняет несколько независимых функций считывания с использованием одного и того же волокна. Независимые функции считывания могут детектировать отличающиеся события для одной общей цели, например детектировать отличающиеся типы проникновения для целей детектирования проникновений, или могут содержать считывание для отличающихся целей, например детектирование проникновений и мониторинг состояния может выполняться одновременно. Обеспечение предупреждений/аварийных сигналов только для интересующих событий, релевантных для конкретной части оптического волокна, позволяет снижать нагрузку на оператора и уменьшать вероятность пропуска реальных аварийных сигналов. Возможность обозначать зону, в которой обнаружен аварийный сигнал, и эффективно прекращать детектирование этого события, в смысле формирования аварийного сигнала, означает то, что только реальные аварийные сигналы должны представляться оператору.
Изобретение относится к способам, устройствам и/или вариантам использования, фактически описанным в данном документе со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Любой признак в одном аспекте изобретения может применяться к другим аспектам изобретения в любой соответствующей комбинации. В частности, аспекты способа могут применяться к аспектам устройства и наоборот.
Кроме того, признаки, реализованные в аппаратных средствах, могут, в общем, реализовываться в программном обеспечении и наоборот. Все ссылки на программные и аппаратные признаки в данном документе должны истолковываться надлежащим образом.
Далее описываются предпочтительные признаки настоящего изобретения только в качестве примера со ссылкой на соответствующие чертежи, на которых
фиг. 1 иллюстрирует базовые компоненты распределенного волоконно-оптического датчика;
фиг. 2 иллюстрирует часть траектории считывающего волокна, закопанного в землю вдоль части границы, и дискретных считывающих участков волокна;
фиг. 3 иллюстрирует часть траектории считывающего волокна, закопанного в землю рядом с трубопроводом;
фиг. 4 иллюстрирует считывающее волокно, имеющее отличающуюся геометрическую форму в от
личающихся зонах, чтобы обеспечить различное эффективное пространственное разрешение;
фиг. 5 показывает альтернативную геометрическую форму для обеспечения различного пространственного разрешения;
фиг. 6а и 6b показывают виды в сечении и сверху закопанного волокна с альтернативной геометрической формой; и
фиг. 7 иллюстрирует, что отличающиеся зоны волокна могут быть связаны посредством развертывания волокна.
Фиг. 1 показывает схематический вид размещения распределенного волоконно-оптического считывания. Отрезок считывающего волокна 104 соединяется на одном конце с опрашивающим устройством 106. Выходной сигнал из опрашивающего устройства 106 передается в процессор 108 сигналов, который может располагаться совместно с опрашивающим устройством или может быть удаленным от него, и необязательно в пользовательский интерфейс/графический дисплей 110, который на практике может быть реализован посредством надлежащем образом настроенного персонального компьютера (PC). Пользовательский интерфейс может располагаться совместно с процессором сигналов или может быть удаленным от него.
Считывающее волокно 104 может иметь многокилометровую длину, а в этом примере имеет длину приблизительно 40 км. Считывающее волокно является стандартным немодифицированным одномодо-вым оптическим волокном, которое, к примеру, обычно используется в телекоммуникационных вариантах применения. В традиционных вариантах применения распределенных волоконно-оптических датчиков считывающее волокно, по меньшей мере, частично содержится в среде, мониторинг которой требуется. Например, волокно 104 может быть закопано в землю, чтобы обеспечить мониторинг периметра или мониторинг закопанного объекта, такого как трубопровод и т.п.
Изобретение описывается относительно распределенного акустического датчика, хотя специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что идея может быть, в общем, применимой к любому типу распределенного волоконно-оптического датчика.
При работе опрашивающее устройство 106 запускает опрашивающее электромагнитное излучение, которое, например, может содержать последовательность оптических импульсов, имеющих выбранный частотный шаблон, в считывающее волокно.
Оптические импульсы могут иметь частотный шаблон, как описано в публикации патента (Великобритания) GB 2442745, содержимое которой настоящей ссылкой включено в состав данного документа. Как описано в GB 2442745, явление рэлеевского обратного рассеяния приводит к отражению некоторой части света, входящего в волокно, обратно к опрашивающему устройству, в котором оно детектируется, чтобы обеспечить выходной сигнал, который показателен для акустических возмущений около волокна. Опрашивающее устройство, следовательно, для удобства содержит по меньшей мере один лазер 112 и по меньшей мере один оптический модулятор 114 для формирования множества оптических импульсов, разделенных посредством известной разности оптических частот. Опрашивающее устройство также содержит по меньшей мере один фотодетектор 116, выполненный с возможностью детектировать излучение, обратнорассеянное от точек собственного рассеяния в волокне 104.
Сигнал из фотодетектора обрабатывается процессором 108 сигналов. Процессор сигналов легко де-модулирует отраженный сигнал на основе разности частот между оптическими импульсами, к примеру, как описано в GB 2442745. Процессор сигналов также может применять алгоритм развертывания фазы, как описано в GB 2442745.
Форма оптического ввода и способ детектирования обеспечивают пространственное разрешение одного непрерывного волокна на дискретные продольные считывающие участки. Т.е. акустический сигнал, считываемый на одном считывающем участке, может обеспечиваться практически независимо от считываемого сигнала на смежном участке. Пространственное разрешение считывающих участков оптического волокна, например, может составлять приблизительно 10 м, что для длины волокна в 40 км приводит к выходному сигналу опрашивающего устройства в форме 4000 независимых каналов передачи данных.
Таким образом, одно считывающее волокно может обеспечить считываемые данные, которые являются аналогичными мультиплексированной матрице смежных независимых датчиков, размещаемых по линейной траектории.
Фиг. 2 иллюстрирует часть считывающего волокна, размещенную вдоль траектории периметра или границы 204. Как показано на фиг. 2, считывающее волокно может размещаться, в общем, по прямой траектории вдоль линии границы 204. Деления 208 представляют разделение продольных считывающих участков волокна (без масштабирования).
В одном варианте осуществления отличающиеся поднаборы продольных считывающих участков волокна выполнены с возможностью обеспечить отличающиеся зоны с различными функциями считывания. Зоны тем самым соответствуют секциям считывающего волокна, и функция считывания может выбираться так, что она совпадает с функцией считывания, требуемой в этой части считывающего волокна.
Например, как показано на фиг. 2, считывающее волокно развертывается только внутри периметра
с траекторией, которая является локально параллельной периметру. Часть периметра 204 защищена посредством стены 202, тем не менее, другая часть периметра является открытой без перегородки для прохождения через периметр или, по меньшей мере, без перегородки, которая должна представлять собой значительное препятствие для пересечения периметра. В открытой секции периметра, следовательно, может требоваться детектировать движение наземных транспортных средств и/или людей около периметра.
В секции периметра, которая защищена посредством стены 202, детектирование наземного транспортного средства рядом с периметром может представлять интерес, поскольку оно может указывать подозрительные действия. Тем не менее, можно предположить, что наземные транспортные средства не могут пересекать периметр в этой точке без разрушения стены. Если часть этой секции периметра располагается, скажем, около дороги общего пользования, детектирование наземных транспортных средств может приводить к формированию нескольких ложноположительных суждений.
Таким образом, в одном варианте осуществления настоящего изобретения поднабор продольных считывающих участков, соответствующих секции считывающего волокна, развернутой вдоль открытого отрезка периметра, обозначается как одна зона. Это проиллюстрировано на фиг. 2 в качестве секции
206b.
Сигналы из зоны 206b, следовательно, анализируются, чтобы детектировать транспортные средства, приближающиеся или пересекающие считывающее волокно, а также детектировать людей, проходящих рядом или пересекающих считывающее волокно.
Это может достигаться посредством мониторинга акустических сигналов из релевантных считывающих участков считывающего волокна для акустических сигналов, которые являются характерными для движения транспортных средств или персонала около волокна. Как должны знать специалисты в данной области техники, анализ акустических отличительных признаков может выполняться для того, чтобы детектировать акустические отличительные признаки, которые представляют наземные транспортные средства или различные типы наземных транспортных средств, а также акустические отличительные признаки, которые представляют передвижение людей без транспорта. Анализ акустических отличительных признаков может содержать анализ эволюции сигнала из продольного считывающего участка волокна в сравнении с известным отличительным признаком. В некоторых вариантах осуществления сигналы из нескольких смежных считывающих участков волокна могут анализироваться совместно, чтобы детектировать конкретную характеристику.
Сигналы из продольных секций волокна, соответствующих обнесенной стеной секции периметра по обе стороны от открытой части, т.е. поднаборы 206а и 206c, содержат другую зону. Следовательно, необходимо принимать во внимание, что зона волокна может содержать несколько несмежных секций волокна, и что одна зона фактически может быть подзоной другой зоны. На практике, тем не менее, может быть проще анализировать сигналы из секции 206а в качестве одной зоны и сигналы из секции 206c в качестве другой зоны, но применять одинаковую функцию считывания к каждой из этих зон.
Следовательно, сигналы из секций 206а и 206c могут анализироваться, чтобы детектировать повреждение в стене 202, например характеристику акустических сигналов вбивания, сверления или долбления стены с использованием анализа акустических отличительных признаков. Помимо этого сигналы могут подлежать мониторингу на предмет особенно интенсивных сигналов, которые могут служить признаком столкновения со стеной или взрыва в стене.
Следовательно, сигналы из зоны, соответствующей секциям 206а и 206c считывающего волокна, могут анализироваться, чтобы детектировать интересующие события, т.е. акустические сигналы, которые совпадают с предварительно определенными характеристиками событий, которые желательно детектировать, и сигналы из секции 206b могут анализироваться, чтобы детектировать отличающиеся интересующие события.
Тем не менее, также может быть желательным детектировать передвижение людей в обнесенной стеной секции периметра, чтобы детектировать людей, которые залезли на стену. Таким образом, сигналы из секции 206а и 206c также могут анализироваться, чтобы детектировать характеристику акустических сигналов передвижения людей, с использованием анализа отличительных признаков для детектирования людей, идентичного анализу, используемому в секции 206b.
Считывающее волокно тем самым может быть разделено на множество отличающихся зон, и только те события, которые являются релевантными для конкретной секции волокна, могут детектироваться.
В качестве еще одного примера фиг. 3 иллюстрирует часть траектории считывающего волокна 104, которое закопано рядом с закопанным трубопроводом, к примеру нефтегазопроводом. Считывающее волокно может быть использовано для того, чтобы осуществлять мониторинг на предмет возможных помех для трубопровода. Таким образом, считывающее волокно может подлежать мониторингу, чтобы детектировать акустические характеристики, ассоциированные с раскопками или прокладкой туннеля рядом с трубопроводом. Дополнительно сигналы могут подлежать мониторингу, чтобы детектировать характеристики, ассоциированные с перемещением людей и/или транспортных средств рядом с трубопроводом, поскольку в безлюдных областях перемещение людей или транспортных средств рядом с трубопроводом может служить признаком потенциальных помех. Тем не менее, дорога 302 пересекает тру
бопровод в одной части его длины. Таким образом, движение транспортных средств ожидается около дороги, и детектирование движения транспортных средств в этой части трубопровода может формировать многочисленные ложные аварийные сигналы. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, следовательно, секция считывающего волокна в местоположении дороги обозначается как отдельная зона 306а. В этой зоне 306а присутствие или движение транспортных средств не детектируется в качестве интересующего события. Сигналы из продольных считывающих участков волокна в этой зоне не анализируются, чтобы детектировать транспортные средства. Эти сигналы анализируются, чтобы детектировать все сигналы характеристик, указывающие раскопки или прокладку туннеля около трубопровода.
Сигналы из продольных считывающих участков секции 306а по-прежнему могут анализироваться с использованием анализа акустических отличительных признаков, который включает в себя акустический отличительный признак наземных транспортных средств, чтобы корректно классифицировать все сигналы. Другими словами, если детектируются акустические сигналы, которые представляют хорошее совпадение с акустическим отличительным признаком движущегося транспортного средства, сигналы могут классифицироваться как есть и игнорироваться. Таким образом, все измерительные сигналы могут быть идентифицированы по возможности везде, и идентификационные данные могут использоваться в детектировании интересующих событий. Посредством идентификации того, что сигналы формируются посредством события, не представляющего интерес для этой зоны, ложных обнаружений можно не допускать.
При работе, следовательно, обратнорассеянное излучение от считывающего волокна может быть обработано, чтобы обеспечить измерительные сигналы из каждого продольного считывающего участка волокна. Характерная гистограмма 310 иллюстрирует тип данных, которые могут быть собраны, и показывает среднюю интенсивность акустического возмущения, измеряемого посредством каждого продольного считывающего участка, за короткий период времени. Ось X представляет расстояние вдоль волокна. Изменение интенсивности со временем может автоматически анализироваться, чтобы детектировать интересующее событие, как описано выше.
Если интересующее событие детектируется, может быть сформирован аварийный сигнал или предупреждение. Например, звуковое и/или видимое предупреждение может быть сформировано в одной или управляющих станциях. Видимое предупреждение может выводить характер идентифицированного события и местоположение детектированного события вдоль волокна. В одном варианте осуществления значок предупреждения, который может быть релевантным для детектированного события, отображается в корректном местоположении на карте трубопровода/волокна.
Например, считается, что функция считывания по умолчанию для всех секций волокна состоит в том, чтобы детектировать раскопки или прокладку туннеля рядом с трубопроводом в качестве критического события, а также детектировать присутствие транспортных средств или людей рядом с трубопроводом. Тем не менее, секция волокна 306а около дороги размещена в качестве отдельной зоны, в которой детектирование транспортных средств деактивировано, чтобы не допускать ложных аварийных сигналов.
Предположим, что некоторые раскопки начинаются в местоположении 308. Это приводит к прохождению акустических колебаний через землю, что вызывает вибрацию считывающего волокна около раскопок. Эти вибрации увеличивают интенсивность акустических возмущений, измеряемых в этой части волокна, как проиллюстрировано на гистограмме 310. Сигналы из этой части волокна анализируются с использованием анализа акустических отличительных признаков, и сигналы идентифицируются в качестве совпадающей характеристики, ассоциированной с механическими раскопками. В этот момент процессор обменивается данными с управляющей станцией, и аварийный сигнал формируется. Звуковой аварийный сигнал издается, чтобы привлекать внимание оператора, и сведения по характеру аварийного сигнала отображаются на графическом дисплее. Они включают в себя идентификационные данные типа интересующего события, т.е. раскопки, и обнаруженную позицию. Автоматическое предупреждение также может отправляться в патрульное подразделение. Оператор может выяснить то, назначены или нет какие-либо земляные работы в этом местоположении, и/или дополнительно отправить патруль, чтобы узнать это.
Если оказывается, что раскопки ведутся без злых намерений, т.е. землекопы имеют надлежащие разрешения, копают на безопасном расстоянии от трубопровода и/или знают местоположение трубопровода, то может быть разрешено продолжать работу. В этот момент может быть желательным удалять аварийный сигнал из этой секции трубопровода, чтобы не допускать потенциального скрытия присутствия нового реального аварийного сигнала посредством необязательных аварийных сигналов.
Следовательно, оператор может выбирать участок волокна 306b, окружающий детектированное событие, и обозначать его в качестве другой зоны. После того как зона 306b установлена, оператор может выбирать интересующие события, которые должны детектироваться, и может отменять выбор детектирования раскопок в этой зоне. Длительность зоны может подчиняться временному ограничению. Например, зона может продолжаться только в течение ожидаемого периода работ. Дополнительно зона может быть выполнена с возможностью применяться только в течение рабочего времени днем в зависимости от
характера выполняемых работ. Таким образом, зона может поддерживаться в течение стандартного рабочего дня. После того как вечер наступает, зона 306b прекращает быть отдельной зоной, и повторно применяется функция считывания по умолчанию. В начале следующего дня, тем не менее, зона 306b с обозначенной функцией считывания должна быть автоматически повторно применена.
Следовательно, зоны могут обозначаться оператором через пользовательский интерфейс. Пользователю может представляться графическая индикация считывающих участков волоконного датчика, и он может иметь возможность выбирать любую группу или группы считывающих участков, чтобы обозначать их в качестве зоны. Оператор затем может иметь возможность выбирать или отменять выбор из опорного списка интересующих событий, которые применяются к выбранной группе(ам) считывающих участков.
В другом варианте осуществления, тем не менее, зона может быть создана посредством размещения считывающего волокна в этой зоне.
Фиг. 4 иллюстрирует считывающее волокно 104, которое размещается в первой зоне 406а, имея первую геометрическую форму, и второй зоне 406b, имея вторую геометрическую форму. В первой зоне волокно укладывается полностью растянутым, в общем, в прямой или слегка изгибающейся траектории, по меньшей мере, по сравнению с масштабом длин продольных секций считывания, фиг. 4 представляет длину 402а волокна, которая соответствует одному продольному считывающему участку волокна.
Длина продольных считывающих участков определяется посредством характеристик опрашивающего излучения и обработки, но, в общем, наименьшая длина волокна, которая может разрешаться как независимый считывающий участок, связана с длительностью опрашивающего импульса. Таким образом, более длительный импульс приводит к большей длине считывающего участка, а импульс меньшей длительности приводит к меньшей длине считывающего участка. Длительность опрашивающего импульса также имеет эффект на общую дальность системы, т.е. длину непрерывного волокна, которая может быть опрошена. Как должны принимать во внимание специалисты в данной области техники, дальность зависит от того, сколько света пропускается в волокно. Для распределенного акустического датчика на основе рэлеевского обратного рассеивания, тем не менее, опрашивающий импульс должен быть ниже нелинейного порогового значения для оптического волокна. Это накладывает ограничение на максимальную мгновенную интенсивность, которая может быть передана в оптическое волокно. Таким образом, чтобы достигать определенной дальности, требуется определенная длительность импульса, что эффективно задает минимальную пространственную длину волокна, которая может независимым образом разрешаться. В качестве примера длина оптического волокна в 40 км может подлежать мониторингу с пространственной длиной считывающих участков в 10 м.
Вариант осуществления, показанный на фиг. 4, варьирует эффективное пространственное разрешение датчика в двух зонах посредством изменения геометрической формы волокна. Как упомянуто выше, в первой зоне волокно укладывается полностью растянутым. Таким образом, эффективное пространственное разрешение датчика является идентичным пространственному разрешению продольных считывающих участков. Во второй зоне, тем не менее, оптическое волокно имеет, в общем, вытянутую ось, но имеет извивающуюся траекторию относительно такой оси, так что каждый 1 м вдоль оси содержит значительно больше 1 м по длине оптического волокна. Фиг. 4 иллюстрирует длину 402b вдоль оси, соответствующую секции волокна, равной длине продольного считывающего участка. Следовательно, должно быть очевидным, что каждый отдельный считывающий участок волокна во второй зоне принимает акустические сигналы из окружающей среды гораздо меньшей длины, чем в первой зоне. Эффективное пространственное разрешение датчика, следовательно, уменьшается, т.е. датчик в целом может рассматриваться как имеющий считывающие участки, которые идут вдоль оси датчика и которые имеют меньшую длину, чем дискретные считывающие участки волокна.
Когда считывающее волокно устанавливается, может обеспечиваться изгиб. Как должны принимать во внимание специалисты в данной области техники, считывающее оптическое волокно, содержащее сердечник и покрытие, может содержать волоконно-оптический кабель с защитным кожухом. Кабель может содержать одно или более оптических волокон. Сам кабель может размещаться в требуемой изогнутой траектории вокруг общей оси при его развертывании. В зависимости от максимальной кривизны, которая является приемлемой для конкретного оптического волокна или кабеля, могут быть использованы отличающиеся специальные углы изгиба. Например, изгиб с поперечной амплитудой приблизительно в 50 см и шагом приблизительно в 10 см должен означать, что 10 м оптического волокна должно идти примерно на 1 м вдоль траектории датчика.
Тем не менее, другие размещения являются возможными.
Например, оптическое волокно по меньшей мере в одной зоне может иметь спиральную или складчатую геометрическую форму. Фиг. 5 показывает первую секцию 502а, в которой волокно является полностью растянутым, и вторую секцию 502b, в которой волокно скручивается в спиральную структуру вокруг оси датчика. Скручивание волокна в спираль может давать возможность размещения относительно большой длины волокна на небольшой пространственной длине без большой поперечной протяженности. Например, по сравнению с изогнутой траекторией спираль с диаметром чуть более 30 см и шагом в 10 см может сжимать 10 м волокна в пределах длины датчика в 1 м. Еще более плотные витки могут
позволить витку быть частью самого кабеля. Например, волокно может скручиваться в спираль с диаметром в 5 см и шагом в 1,5 см в кабеле. В этом случае 10 м оптического волокна будут размещаться в пределах 1 м кабеля. Кабель может легко разворачиваться вдоль требуемой траектории датчика, как и любой другой тип кабеля, и специальное размещение при установке кабеля не требуется.
Тем не менее, очевидно, что размещение оптического волокна для использования в качестве считывающего волокна в распределенном акустическом датчике не должно ограничивать способность волокна реагировать на акустические волны и вибрации. Специалисты в данной области техники должны легко понимать то, как кабель может быть развернут, и/или могут легко тестировать реакцию волокна в возможных геометрических формах.
Размещение оптического волокна также может быть таким, чтобы обеспечить дополнительную функциональность датчика, к примеру способность определять направление падения входящей акустической волны в одном или более измерениях.
Фиг. 6а и 6b показывают один пример, в котором оптическое волокно выполнено так, что оно имеет два параллельных считывающих участка, разделенных вдоль горизонтального направления, чтобы обеспечивать определение направления падения акустической волны. Фиг. 6а показывает вид сверху размещения кабеля, а фиг. 6b показывает вид в сечении вдоль линии А-А. Кабель имеет Z-образное размещение с первой прямой секцией 602а, которая идет, по меньшей мере, на длину продольного считывающего участка в первом направлении, параллельной второй прямой секции 602с, которая также составляет, по меньшей мере, длину продольного считывающего участка. Эти две параллельных секции разнесены на короткое расстояние и полностью или частично перекрываются в первом направлении. Соединение двух секций является угловой секцией 602с.
Посредством использования акустических сигналов, принимаемых в секции 602а, и акустических сигналов, принимаемых в секции 602b, направление падения акустических сигналов (перпендикулярное секциям 602а и 602b) может быть определено посредством идентификации реакции вследствие одинакового акустического импульса в обеих секциях волокна и рассмотрения относительных времен поступления сигнала в этой части волокна. Секция 206c волокна может быть использована в качестве считывающего участка или отраженные сигналы из этой секции волокна могут игнорироваться.
Другие геометрические формы могут использоваться для того, чтобы обеспечивать определение направления падения.
Геометрическая форма, имеющая три параллельных считывающих участка, разнесенных в двух измерениях, должна обеспечивать определение начала координат в плоскости, перпендикулярной считывающим участкам.
Снова ссылаясь на фиг. 3, варианты осуществления настоящего изобретения также предоставляют возможность считывания для различных целей. Как описано выше, считывающее волокно, развернутое по длине трубопровода, может быть использовано для того, чтобы детектировать потенциальные помехи в трубопроводе. Тем не менее, в то же время волокно также может использоваться для мониторинга состояния самого трубопровода. Находящаяся одновременно на рассмотрении заявка на патент PCT/GB2009/002058, содержимое которой настоящей ссылкой включено в состав данного документа, описывает, как распределенное акустическое волокно может быть использовано для того, чтобы отслеживать состояние канала, такого как трубопровод, посредством акустического возбуждения трубопровода и записи отклика от каждого считывающего участка волокна. Этот отклик может сравниваться с предыдущим базовым откликом, чтобы детектировать любые существенные изменения. Существенные изменения по длине трубопровода могут служить признаком обветшания трубопровода или накопления отложений в поточной линии. Трубопровод может возбуждаться посредством устройства, которое формирует акустические волны, и/или может использоваться сигнал стечения обстоятельств, к примеру вызываемый прохождением скребка через трубопровод.
Альтернативно, отклик секций считывающего волокна по длине трубопровода может отслеживаться на основе окружающего акустического шума и сравниваться с ранее детектированными опорными сигналами, чтобы детектировать любые существенные изменения.
В некоторых вариантах осуществления мониторинг состояния может быть надлежащим только вдоль части длины считывающего волокна, и тем самым датчик может быть разделен на зону, в которой мониторинг состояния выполняется, и другую зону, в которой мониторинг состояния не является релевантным.
Когда интересующие события для релевантной зоны детектируются, может быть сформирован аварийный сигнал или предупреждение. Для различных типов или серьезности детектированных событий могут существовать различные типы предупреждений, и предупреждения могут быть ранжированы с точки зрения их серьезности. Например, рассмотрим вариант применения для мониторинга трубопровода, в котором датчик выполнен с возможностью обеспечивать мониторинг состояния, а также детектирование помех. Детектирование акустического отличительного признака, соответствующего людям, проходящим около трубопровода, может представлять интерес, но не слишком значительный сам по себе. Таким образом, детектирование персонала может формировать низкоуровневое предупреждение, например значок предупреждения может появляться на графическом индикаторе относительно релевантной секции
трубопровода. Этот тип предупреждения может иметь цветовое кодирование и, например, может быть зеленым, чтобы только указывать факт детектирования. Тем не менее, детектирование сигнала, который служит признаком транспортного средства в секции, в которой транспортное средство не ожидается, может быть более серьезным, поскольку оно может в большей степени указывать потенциальные помехи. Таким образом, такое детектирование может приводить к более высокому приоритету предупреждения, например предупреждению янтарного цвета, возможно сопровождаемого звуковым предупреждением. Детектирование отличительного признака, соответствующего раскопкам, может формировать предупреждение с высоким приоритетом, хотя в этом случае приоритет предупреждения может зависеть от длительности и интенсивности (или, если требуется, обнаруженной дальности) события. Если сигнал длится только в течение очень короткого периода времени или имеет низкую интенсивность, это может не представлять проблемы и может помечаться просто как факт детектирования. Тем не менее, длительный интенсивный сигнал может формировать полное предупреждение, которое может заключать в себе выдачу звукового предупреждения и формирование автоматизированного сообщения в ответный модуль.
Геометрическая форма волокна также может быть такой, что отличающиеся зоны волокна могут быть связаны. Например, фиг. 7 иллюстрирует одно волокно 104, развернутое так, что оно обеспечивает отличающиеся уровни мониторинга периметра. Волокно 104 развертывается с тремя контурами. Например, внешний контур может размещаться за пределами забора по периметру, к примеру, чтобы обеспечивать детектирование персонала или транспортных средств. Средний контур может обеспечиваться рядом с забором по периметру и т.п., чтобы детектировать повреждение в заборе, а внутренний контур может обеспечиваться внутри забора по периметру, чтобы детектировать движение внутри периметра. Таким образом, каждый контур волокна может обозначаться как отдельная зона, имеющая немного отличающиеся функции считывания. Во всех случаях, тем не менее, может быть желательным детектировать передвижение людей. В этом случае тот факт, что отличающиеся секции волокна размещаются рядом с идентичной секцией периметра, может быть использован для того, чтобы обеспечить расширенную функциональность. Например, считывающие участки волокна внешнего контура, которые формируют группу 701, могут быть связаны со считывающими участками волокна 702 среднего контура, которые соответствуют идентичной секции периметра, и аналогично с теми участками 703 внутреннего контура, которые соответствуют идентичной секции периметра. Если идентичный тип акустического события последовательно детектируется в связанных зонах, эти отдельные детектирования могут категоризиро-ваться как принадлежащие одному событию. Например, человек, приближающийся вдоль траектории 7 04, должен быть последовательно обнаружен посредством зон 701, 702 и затем 703. Посредством сравнения детектированных сигналов из этих зон отдельные детектирования из трех связанных зон могут быть идентифицированы как принадлежащие одному и тому же событию. Это может давать возможность отслеживания, например, скорости и направления движения, а также проясняет, что источник возмущений внутри периметра, обнаруженный зоной 703, первоначально пришел извне периметра и каким-то образом обошел забор по периметру.
Следует понимать, что описание настоящего изобретения приведено выше просто в качестве примера, и модификация описанных подробностей может выполняться в пределах объема изобретения. Например, один процессор или другой модуль может соответствовать функциям нескольких модулей или субмодулей, изложенных в формуле изобретения.
Также следует отметить, что каждый признак, раскрытый в описании и (при необходимости) в формуле изобретения и на чертежах, может обеспечиться независимо или в любой надлежащей комбинации.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ распознавания акустического события в оптическом волокне, содержащий этапы, на которых
опрашивают оптическое волокно с помощью электромагнитного излучения;
детектируют электромагнитное излучение, обратнорассеянное из оптического волокна;
обрабатывают упомянутое детектированное обратнорассеянное излучение, чтобы получить измерительные сигналы для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна; и
анализируют измерительные сигналы из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события;
анализируют измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, причем измерительные сигналы первой зоны анализируются, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий, и анализируют измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, причем измерительные сигналы второй зоны анализируются, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий;
причем способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы из первой зоны,
чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализируют измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.
2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одна из первой зоны или второй зоны содержит две или более групп продольных считывающих участков,
при этом считывающие участки в каждой упомянутой группе являются смежными, но группы не являются смежными.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором идентифицируют более двух зон, причем каждая зона связана с различным поднабором продольных считывающих участков.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором измерительные сигналы первой и второй зон анализируются, чтобы детектировать по меньшей мере одно интересующее событие в одной из зон, которое не детектируется в другой зоне.
5. Способ по любому из пп.1-3, в котором анализ измерительных сигналов из второй зоны выполнен с возможностью не детектировать по меньшей мере одно интересующее событие, которое детектируется при анализе измерительных сигналов из первой зоны.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором выбирают подна-бор продольных считывающих участков волокна, чтобы формировать по меньшей мере одну из зон.
7. Способ по п.6, в котором этап выбора поднабора продольных считывающих участков содержит выбор участка волокна на графическом дисплее, показывающем представление волокна.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором выбирают интересующие события, которые должны детектироваться по меньшей мере в одной из первой зоне и второй зоне.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором этап анализа упомянутых измерительных сигналов содержит классифицирование и/или категоризацию измерительных сигналов согласно характеристикам событий, которые не представляют интереса.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором анализируют измерительные сигналы из зон для отличающихся целей.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одно интересующее событие по меньшей мере одной зоны содержит мониторинг состояния.
12. Способ по п.11, в котором мониторинг состояния содержит сравнение измерительных сигналов из одного или более продольных считывающих участков с ранее полученным измерительным сигналом, чтобы детектировать любые существенные изменения.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим первое физическое размещение, а второй поднабор продольных считывающих участков соответствует участкам оптического волокна, имеющим второе отличающееся физическое размещение.
14. Способ по п.13, в котором первое физическое размещение содержит первую геометрическую форму волокна, а второе физическое размещение содержит вторую геометрическую форму волокна.
15. Способ по п.14, в котором первая геометрическая форма обеспечивает получение первого эффективного пространственного разрешения в первой зоне, а вторая геометрическая форма обеспечивает получение второго отличающегося эффективного пространственного разрешения во второй зоне.
16. Способ по п. 14 или 13, в котором одна из первой или второй геометрической формы имеет в основном прямую или слегка изгибающуюся форму, а другая из первой или второй геометрической формы имеет винтообразную или складчатую форму.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, содержащий этап, на котором получают измерительные сигналы с различным эффективным пространственным разрешением в первой и второй зонах.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, представляющий собой способ распределенного акустического распознавания.
19. Способ обработки данных из распределенного волоконно-оптического акустического датчика, содержащий этапы, на которых
принимают данные, соответствующие обратнорассеянному из оптического волокна детектированному электромагнитному излучению;
обрабатывают упомянутые данные, чтобы получить измерительные сигналы для каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна; и
анализируют измерительные сигналы из продольных считывающих участков, чтобы детектировать интересующие события, при этом способ содержит этап, на котором
анализируют измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, причем измерительные сигналы первой зоны анализируются, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий, анализируют измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, причем измерительные сигналы второй зоны анализируются, чтобы детектировать второй набор од
ного или более интересующих событий, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий;
причем способ содержит этап, на котором анализируют измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализируют измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.
20. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик для реализации способа по п.1, содержащий
оптическое волокно;
источник электромагнитного излучения, выполненный с возможностью подавать электромагнитное излучение в упомянутое волокно;
детектор для детектирования электромагнитного излучения, обратнорассеянного из упомянутого волокна; и
процессор, выполненный с возможностью
анализировать обратнорассеянное излучение для определения измерительных сигналов для множества дискретных продольных считывающих участков оптического волокна, причем распределенный волоконно-оптический акустический датчик содержит первую зону, которая соответствует первому подна-бору продольных считывающих участков, и, по меньшей мере, вторую зону, которая соответствует второму, отличающемуся от первого, поднабору упомянутых продольных считывающих участков;
анализировать измерительные сигналы для первой зоны, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий в первой зоне, и анализировать измерительные сигналы для второй зоны, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий во второй зоне, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий;
причем процессор выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализировать измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.
21. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.20, в котором процессор выполнен с возможностью классифицировать измерительные сигналы на основе того, совпадают они или нет с одной или более предварительно определенными акустическими характеристиками.
22. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.21, в котором предварительно определенные характеристики содержат характеристики интересующих событий.
23. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.22, в котором предварительно определенные характеристики дополнительно содержат характеристики других событий, которые не являются интересующими событиями.
24. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-23, дополнительно содержащий графический дисплей, причем процессор выполнен с возможностью формировать графическое предупреждение на дисплее, когда интересующее событие детектируется.
25. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.24, в котором графическое предупреждение содержит предупреждение, отображаемое на представлении траектории оптического волокна, в релевантной части этой траектории.
26. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-25, выполненный таким образом, что пользователь может задавать одну или более зон.
27. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.26, выполненный таким образом, что пользователь может выбирать поднабор продольных участков волокна посредством выбора участка представления траектории оптического волокна или представления измерительных каналов оптического волокна, которые отображаются на графическом дисплее.
28. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-27, выполненный таким образом, что пользователь может выбирать события, которые должны детектироваться в выбранной зоне.
29. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по любому из пп.20-28, в котором оптическое волокно имеет первое физическое размещение в первой зоне и второе физическое размещение, которое отличается от первого физического размещения, во второй зоне.
30. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.29, в котором отличающееся физическое размещение в первой и второй зонах имеет отличающуюся геометрическую форму волокна в каждой зоне.
31. Распределенный волоконно-оптический акустический датчик по п.30, в котором оптическое волокно имеет первую геометрическую форму в первой зоне с первым эффективным пространственным разрешением и вторую геометрическую форму во второй зоне со вторым, отличающимся, эффективным пространственным разрешением.
32. Процессор для реализации этапов способа по п.1, выполненный с возможностью приема данных, соответствующих измерительному сигналу детектированного обратнорассеянного излучения для
21.
каждого из множества продольных считывающих участков оптического волокна, и анализировать измерительные сигналы из продольных считывающих участков для детектирования интересующих событий, причем процессор дополнительно выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы первого поднабора продольных считывающих участков, соответствующих первой зоне, и анализировать измерительные сигналы, по меньшей мере, второго поднабора продольных считывающих участков, соответствующих второй зоне, и
процессор дополнительно выполнен с возможностью анализировать измерительные сигналы для первой зоны, чтобы детектировать первый набор одного или более интересующих событий в первой зоне, и анализировать измерительные сигналы для второй зоны, чтобы детектировать второй набор одного или более интересующих событий во второй зоне, при этом первый набор событий отличается от второго набора событий;
анализировать измерительные сигналы из первой зоны, чтобы детектировать первую акустическую характеристику или акустический отличительный признак одного события, и анализировать измерительные сигналы из второй зоны, чтобы детектировать вторую акустическую характеристику или акустический отличительный признак другого события.
I I I I I I I I I I I I I I I Ш1 I I II I I I I I I I I I ! I I I I I
33. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, причем программа содержит код для программирования надлежащего компьютера, чтобы осуществлять способ по любому из пп.1-19.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028306
- 1 -
(19)
028306
- 1 -
(19)
028306
- 1 -
(19)
028306
- 4 -
028306
- 20 -