ساخت سنسور توزیعی آکوستیک فیبر نوری DAS برای کاربرد در موضوعات حافظت پیرامونی و کنترل کلیه حوزه‌های نفت و گاز و سایر صنایع

حسگر حفاظتی فیبر نوری

کنترل و حفاظت از تاسیسات حیاتی نظیر تاسیسات نظامی، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، فرودگاه‌ها، خطوط مرزی و لوله‌های انتقال نفت و گاز و غیره اهمیت بسیار بالایی دارد. تاکنون تدابیر زیادی برای این هدف اندیشیده شده است که از آن جمله می‌توان به استفاده از حسگرهای ارتعاشی، حسگرهای حرکتی و تصویربرداری اشاره کرد. حسگر آکوستیک فیبرنوری یکی از موثرترین روش‌ها در مقابل همه روش‌های ذکر شده در حفاظت پیرامونی می‌باشد.

در استفاده از این حسگرها، کابل فیبر نوری زیر خاک دفن یا روی فنس نصب می‌شود و امواج آکوستیک حاصل از عبور عامل مزاحم از محل قرارگیری فیبر نوری، موجب تغییر فاز نور می‌شود. با استفاده از مکانیزم خاصی این تغییر فاز به تغییر شدت نور تبدیل می‌شود و بنابراین با اندازه‌گیری تغییر شدت، می‌توان به حضور عامل مزاحم پی برد. طول این حسگرها تا چند ده کیلومتر و دقت موقعیت یابی عبور عامل مزاحم حدود 10 متر می باشد. اتفاقاتی نظیر عبور عابر پیاده از مسیر دفن فیبر، حفر دستی یا مکانیکی زمین، عبور وسیله نقلیه، در شیوه کابل دفنی و بریدن فنس و بالارفتن از فنس در شیوه نصب کابل بر روی فنس از جمله اهداف مورد نظر این حسگرهاست که با استفاده از روشهای مبتنی بر یادگیری ماشین، این اهداف از یکدیگر و همینطور از نویز محیطی مجزا می شوند.

از جمله مزیتهای حسگر فیبری حفاظت پیرامونی می توان به نصب و راه‌اندازی آسان، ضریب اطمینان بالا، عدم اطلاع عامل مزاحم از وجود حسگر در شیوه نصب کابل در زیر زمین، ایمن بودن در مقابل تداخلهای الکترومغناطیسی، مقاوم در مقابل بمبهای شیمیایی، ایمن بودن در محیطهای آلوده به مواد قابل اشتعال و انفجار و ابعاد کوچک و وزن ناچیز اشاره کرد. از جمله کاربردهای این حسگر می توان به حفاظت از خطوط مرزی، فرودگاهها، پالایشگاهها، نیروگاهها و تاسیسات حیاتی در برابر ترددهای غیرقانونی، حفاظت از لوله های انتقال سیال نظیر نفت و گاز در برابر برداشتهای غیرقانونی در طول مسیر و آشکارسازی نقاط نشت در امتداد لوله ها، کنترل تردد جاده ها و ریلها اشاره کرد.

با توجه به اهمیت این حوزه، در سال 96 به دنبال آغاز فعالیت آزمایشگاه فوتونیک و تشکیل پژوهشکده شهید ستاری در دانشگاه و تشکیل یک گروه علمی متخصص، با برنامه ریزی بلند مدت کار بر روی طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی حسگر بر پایه فیبر نوری شروع شد. به دنبال نتایج مثبت نمونه آزمایشگاهی و پیاده سازی مختصر و محدود فیبر در محوطه مجاور آزمایشگاه فوتونیک و نیز رضایتمندی حاصل از بازدیدها، انگیزه لازم در خصوص ادامه مسیر  ایجاد شد و در طول 2 سال با استفاده از همه ی ظرفیت های اساتید بومی و غیر بومی منتج به راه اندازی مرکز پایش حسگرهای فیبر نوری مجهز به حسگر نصب شده روی فنس، فیبر کاشته شده در زمین و دوربین در میدان ارزیابی در دانشگاه گردید.

در ابتدا با توجه به نیاز صنایع و سازمانها به استفاده از این نوع حسگر و با حمایت مسئولین دانشگاه و معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری اولین نمونه صنعتی حسگر حفاظتی شبه توزیعی با نام تجاری بینا 11 ساخته و در نمایشگاه لیزر و فوتونیک سال 98 ارائه شد که به شدت مورد استقبال بازدیدکنندگان و متخصصین قرار گرفت. گسترش ارتباط با بخش‌های دفاعی، شرکت نفت، وزارت نیرو، راه آهن، سازمان بنادر و کشتیرانی، سازمان هوایی... فرصت بسیار مغتنمی جهت معرفی ظرفیت‌ها و استعدادهای دانشگاه جامع و معین استان مازندران بود. از این رو با رویکرد گردآوری متخصصین در یک مرکز فناوری در دانشگاه مازندران با تلاشهای فراوان در رقابتی حساس با دانشگاه‌های سرشناس موفق به جذب سرمایه‌گذار غیر دولتی جهت پشتیبانی از ساخت نمونه پیشرفته حسگرهای حفاظتی توزیعی مبتنی بر فیبر نوری شدیم. نتیجه فعالیت مشترک علمی و پژوهشی با بخش غیردولتی تولید اولین سامانه بومی حسگر توزیعی با نام تجاری ایکاد بود که در ادامه، میدان آزمون و ارزیابی سامانه نیز در فضای دانشگاه جهت انجام تحقیقات تیم اجرا و بازدید نمایندگان سازمانها راه‌اندازی شد. در حال حاضر، پایش میدانی حسگر حفاظتی فیبری در کنار استفاده از دوربین پیشرفته و کوادکوپتر، ترکیب کاملی را برای حفاظت لایه‌ای به نمایش گذاشته است که در بازدیدهای مختلف مقامات و متخصصین مورد تحصین ویژه قرار گرفته است.