Распределенная виброакустическая система «Дунай» разработки и производства ООО «Т8 Сенсор» отлично зарекомендовала себя в самых разных отраслях и сферах применения. Она эксплуатируется на объектах
ПАО «Газпром» и ПАО «Роснефть» (охранные зоны газопроводов и нефтепроводов соответственно), ОАО «Ростелеком» (мониторинг кабельной канализации), а также в составе периметральных систем охраны аэропортов по всей России, включая Ямало-Ненецкий округ с его суровыми климатическими условиями. В ее эффективности смогли убедиться также в Южной Корее и Индии. С 2015 г. на двух перегонах Московской и Калининградской железных дорог успешно эксплуатируются системы интервального регулирования движения поездов (СИРДП), созданные на базе этой системы.
Распределенная виброакустическая система «Дунай» (рис. 1) состоит из блока излучателя и приемника сигнала, компьютера обработки данных (опционально) и программного обеспечения (ПО), которое подбирается в соответствии с поставленными заказчиком задачами, а также чувствительного элемента, не входящего в комплект поставки компании. В качестве последнего используется стандартное оптическое волокно в составе волоконнооптического кабеля, срок службы которого составляет до 25 лет.
Система размещается в помещении, где поддерживается температура от 5 до 50 °С. При необходимости может быть организовано удаленное управление ею. Принцип работы заключается в зондировании проложенного вдоль пути оптического волокна серией лазерных импульсов и анализе полученного отраженного сигнала от его стенок и микровкраплений. Зная временную задержку рассеянного назад излучения, можно локализовать место воздействия. Применение нейронных сетей для обработки сигнала и распознавания событий позволяет автоматически выделять и классифицировать источники виброакустического воздействия. Программное обеспечение дает возможность записывать происходящие события в архив и формировать необходимые сигналы для оператора.
Система «Дунай» интегрируется с существующими IТ-системами и реализует сложные алгоритмы автоматического реагирования. Она может контролировать участки протяженностью до 90 км в стандартной конфигурации без промежуточных узлов, используя только одно волокно в кабеле (рис. 2). Точность детектирования событий составляет в среднем 10 м и зависит от условий работы. С помощью системы можно локализовать и классифицировать дефекты подвижного состава (например, колесных пар), а также фиксировать возникновение нештатных событий (падение грузов, аварии на путях и др.), предотвращая тем самым чрезвычайные ситуации в охранной зоне. В случае применения в составе СИРДП система способна локализовать подвижные единицы и определить их тип, скорость и ускорение.
Повысить точность и надежность выполнения этих задач позволяет дублирование работы системы по соседним волокнам в кабеле с разных направлений. При этом обеспечиваются:
- устойчивость к единичному обрыву оптического волокна за счет мониторинга с каждой из сторон до точки обрыва;
- функциональная надежность объединенной системы за счет полного дублирования функциональных блоков;
- точность классификации событий вследствие того, что каждая из систем обрабатывает сигнал с небольшими вариациями из-за неодинаковой удаленности от аппаратуры системы «Дунай» и использования разных волокон.
Сигналы классифицируются по их источнику и типу с помощью нейронных сетей, обучаемость которых позволяет учитывать не только существующую базу размеченных сигналов, но и сигналы, полученные во время пусконаладочных работ на конкретном объекте мониторинга. При этом учитываются специфичные для указанного объекта шумы, особенности укладки кабеля, тип и состояние грунта, а также характеристики источников виброакустических сигналов. С учетом большой базы сигналов и оптимизации архитектуры нейронных сетей для дообучения на новом объекте требуются всего четыре часа записи сигналов для достижения более чем 98%-ной точности классификации детектированных событий (рис. 3). При этом вероятность их обнаружения вдоль всей области мониторинга с учетом вариаций состояния грунта и расположения волоконнооптического кабеля составляет более 99,9 %.
Одним из аспектов классификации событий на основе нейронных сетей является объединение элементарных событий в объекты с определением их траектории и скорости движения. При использовании таких технологий достигается более высокая точность позиционирования подвижных единиц по сравнению с алгоритмическими системами детектирования. Система «Дунай» обеспечивает детектирование и распознавание события на фоне значительных и меняющихся со временем шумов и помех от других источников, пусть даже сильно похожих по частотным и амплитудным характеристикам. Подвижной состав классифицируется за счет описания сценариев его поведения и отслеживания индивидуальных особенностей каждого из выявленных объектов в зоне мониторинга.
Таким образом, применение системы «Дунай» позволяет эффективно решать вопросы не только мониторинга охранной зоны вдоль путей в целях своевременного обнаружения чрезвычайных происшествий, но и повышения пропуск-
ной способности участков за счет более точного позиционирования поездов. В случае широкого тиражирования капитальные затраты при внедрении систем интервального регулирования с применением предлагаемых ООО «Т8 Сенсор» технологий могут сократиться в 3 раза.