وفي بيئات الشبكات الواسعة النطاق، من شبكات الترددات السلكية واللاسلكية وشبكات الطاقة الكهربائية إلى نظم المراقبة الصناعية ونسيج مراكز البيانات، فإن القدرة على تحديد مواقع الأخطاء بسرعة ودقيقة هي شرط لا يمكن التفاوض عليه لاستمرارية التشغيل، بل إن وجود خلل غير مقصود في الكابلات، أو تغيير في الانقطاع المفاجئ، أو وجود خلل حراري يمكن أن يتحول إلى أشكال من التعقيد في الخدمة تؤثر على ملايين المستخدمين الجغرافيين أو توقف العمليات الصناعية الحرجة.

ما هو الإشاعات المُشَرَّحة؟

كما يشير الاستشعار عن بعد إلى مجموعة من التكنولوجيات التي يُستخدم فيها طول الألياف الضوئية المتوسطة في معظمها، ولكن أيضاً موصل أو سلسلة من أجهزة الاستشعار المميزة كمجموعة من أجهزة الاستشعار ذات الترددات الاصطناعية، مثل أجهزة الاستشعار الميكانيكية ذات الترددات الاصطناعية، مثل أجهزة الاستشعار الميكانيكية ذات الترددات الطلقات العالية، التي تستخدم في تحديد درجات الحرارة في مكان واحد (مثلاً، جهاز الاستشعار عن درجات الحرارة في خزانة)

كما يوجد استشعار موزع موزع بشكل منفصل، باستخدام مجموعة كثيفة من أجهزة الاستشعار الدقيقة (مثلاً، التي تستخدمها وزارة الكيمياء) والتي ترتبط بالحافلة، ولكن بالنسبة لمعظم الهياكل الأساسية للشبكة، يوفر الاستشعار الموزع البصري ميزة فريدة من نوعها لاستخدام الألياف الموجودة التي تم نشرها بالفعل لأغراض الاتصالات، وهذا يعني أنه يمكن إعادة استخدام سلالة الألياف الوحيدة التي قد تكون مظلمة أو جزء من الكابلات، كعنصر دون إضافة تكلفة كبيرة من المعدات.

أوجه الاستشعار الموزعة في موقع الخزنة

ويوفِّر اعتماد الاستشعار الموزع مجموعة من القدرات التي تعالج مباشرة نقاط الألم في إدارة الشبكات الكبيرة والمنتشرة جغرافيا.

الاستحقاقات والتسوية المكانية غير المتوقعة

ويمكن أن يعتمد التقلبات التقليدية في المواقع على قياس وقت الإشارة المعبر عنها إلى العودة (مثلاً، التفكيك البصري للزمن) ويمكن أن تحدد هذه التقنية حالة فقدان أو كسر أو موصل، ولكن دقتها تتدهور بمسافة، وكثيراً ما تقتصر على اكتشاف أحداث تسبب انعكاساً كبيراً.() ويُقدِّم الاستشعار الموزع، على النقيض، لمحة قياسية مستمرة.()

الكشف عن الخزنة والتصدي لها

فالاستشعار الموزع يعمل باستمرار، ويحلل البيانات في الوقت الحقيقي، وعندما يحدث خطأ - يقطع كابل بواسطة معدات البناء، فإن ارتفاع درجة الحرارة المفاجئة من المحول الضعيف، أو محاولة الاقتحام - النظام يمكن أن يثير إنذاراً في غضون ثوانٍ، وهذا يتناقض بشكل صارخ مع نظم قياس التلفزة القائمة على الاقتراع والتي قد تستغرق دقائق أو حتى ساعات للاعتراف بمشكلة.

تعزيز الموثوقية من خلال الرصد المستمر

فالاستشعار الموزع لا يستجيب للإخفاقات الشديدة فحسب، بل يبرز في الكشف عن علامات الإنذار المبكر، والزيادة التدريجية في الضغط على قفص الكابل، والتغيرات في درجة الحرارة الضئيلة في مغذي الطاقة، أو الأنماط الصوتية المتكررة التي تشير إلى أجهزة التسرب، مما يؤدي إلى حدوث زيادة في القدرة على التحكم في الغازات الغازية، مما يؤدي إلى حدوث تغيرات في أنماط الارتفاع، مما يؤدي إلى حدوث آثار تنبؤية.

Scalability for Growing Networks

ومع توسع الشبكات بحيث تضيف خطوطا جديدة للخيوط، أو توسيع خطوط الكهرباء، أو نشر المزيد من أجهزة الاستشعار الموزعة بكلفة إضافية أدنى، فإن وحدة التحريات الأساسية )الصندوق الذي يبث النبضات ويحلل الألياف( كثيرا ما يمكنها أن تعالج الألياف المتعددة ويمكن أن ترصد المسافات التي تتجاوز ١٠٠ كيلومتر للموانئ.

التكلفة - الأثر على دورة حياة الأصول

وفي حين أن الاستثمار الأولي في معدات وبرامجيات الاستشعار الموزعة هو أعلى من وحدة واحدة من وحدات " توتر " ، فإن التكلفة الإجمالية للملكية على مدى حياة شبكة كبيرة هي أقل بكثير، والسبب يكمن في تجنب الفشل وتخفيض النفقات التشغيلية، وفي كل خطأ يُمنع أو يُكتشف في وقت مبكر، فإن تكاليف عمليات إصلاح المواد في حالات الطوارئ، والعمل الإضافي، وتعويض العملاء، والضرر في السمعة، بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يُستخدم في عمليات الاستشعار الموزع على نحو مفرط في الألياف.

اعتبارات التنفيذ

ويتطلب النجاح في نشر الاستشعار الموزع تخطيطا دقيقا عبر عدة أبعاد، لأن مجرد ربط مستجوب بالألياف لا يضمن التمركز الفعلي للأخطاء.

فرز أجهزة الاستشعار واختيار الفيبر

أما بالنسبة للنظم البصرية، فلا بد من اختيار الألياف الاستشعارية بعناية، فالألياف الموحدة التي تستخدم منفردة (SMF-28) تعمل في مجال الـ DAS و DTS، ولكن التغليف والتغليف يمكن أن يؤثر على الحساسية، وكثيرا ما تكون الكابلات التي تُستخدم في أجهزة الاستشعار عن طريق الكابلات أكثر اتساقا، كما أن التوابل الافتراضية التي تُجرى في مجال النسيب.

إدارة البيانات والتكامل

وينتج الاستشعار عن طريق التفريغ كميات هائلة من البيانات - وهو نظام واحد من نظم المعلومات الدوائية يمكن أن ينتج عدة تروبات في اليوم من إشارات التخلف الخام - ويحتاج تخزين وتجهيز هذه البيانات إلى خط أنابيب قوي، ويقوم المحقق عادة بتجهيزات حافة لتقليل البيانات الخام إلى أحداث ذات معنى (مثلاً، التنبيهات الصوتية، وهشاشات الحرارة) ويجب عندئذ إرسال هذه الأحداث إلى نظام إدارة مركزي أو قائم على نظام إدارة السحب

التحليل الآلي والتعلم في مجال الآلات

فالتكرارات المحلية في بيانات الاستشعار الموزعة تجعل من غير المناسب للرصد اليدوي، فالتحليلات المتقدمة، التي كثيرا ما تكون محركها آليا، ضرورية لتصنيف الضوضاء وتصنيف الأحداث، وتقليل الايجابيات الكاذبة، كما أن نظاما من نظم إدارة المركبات في المناطق الحضرية، على سبيل المثال، سيكشف حركة المركبات، والآفات، والهتزات في إطار الطريق، ويجب تدريب المكتبات الغامضة على التمييز بين هذه الدلائل

اعتبارات الأمن والخصوصية

ويمكن لنظام الاستشعار الموزع، بحكم طبيعته، أن يكشف عن الاهتزازات والأحداث الصوتية من حول الألياف - بما في ذلك المحادثات الخاصة بالقرب من الكابلات أو خطى الأقدام أو الآلات في المناطق المتاخمة، وهذا يثير شواغل تتعلق بالخصوصية، ولا سيما إذا كان الألياف تمر عبر المناطق السكنية أو التجارية، ويجب على المشغلين أن ينفذوا عملية تحديد هوية البيانات (مثلاً، عدم وجود نطاقات متداخلة من حيث الاهتمام، وليس من حيث النطاق الترددي،).

الصيانة والمعايرة

أجهزة الاستشعار الموزعة تحتاج الى صيانة دورية مصدر الليزر والمكونات البصرية يجب ان تكون معادلة للحفاظ على الدقة

التطبيقات العالمية الحقيقية

والاستشعار الموزع ينتقل بالفعل من مختبرات البحوث إلى شبكات الإنتاج عبر صناعات متعددة.

الاتصالات السلكية واللاسلكية

ويقوم كبار مشغلي الاتصالات السلكية واللاسلكية بنشر نظام المعلومات الإدارية المتكامل لرصد كابلات الألياف البصرية الطويلة الأمد، ولا سيما في المناطق التي يشكل فيها التشييد والكوارث الطبيعية مخاطر، وبكشفه عن تذبذب ظهر قبل قطع الكابل، يمكن للنظام أن يرسل إنذارا فوريا إلى مركز العمليات، الذي يمكن أن يرسل بعد ذلك حارسا أمنيا أو يخطر شركة التشييد، وفي حالة واحدة، يستخدم جهاز الاتصال الأوروبي للتصنيف في خفض عدد الألياف الملتقطة قانونا بنسبة 40 في المائة.

الطاقة والمرافق

وتستخدم شبكات نقل الطاقة الكهربائية أجهزة الـ دي تي لرصد البقع الساخنة على خطوط الرؤوس العامة والكابلات الجوفية، ويشير ارتفاع درجة الحرارة المفاجئة إلى احتمال حدوث زيادة في الحمولة أو عدم وجود مفاصل، وتستخدم هذه المادة لكشف الاتصال بالنباتات، وتحميل الجليد، بل وحتى صوت شجرة تقع على خط، وفي مزارع الرياح، يرصد الاستشعار الموزع الصحة الهيكلية لنصفات التربين والأبراج.

مراكز البيانات

وفي مراكز البيانات ذات النطاق الفائق، تستخدم آلاف الكابلات البصرية الألياف في ربط الخواديم، والمفاتيح، ونظم التخزين، والاستشعار الموزع لرصد الطبقة المادية للثدييات الدقيقة، وتلوث الموصلات، وحتى البقع الساخنة داخل صينات الكابلات، كما أن النظام يمكن أن يكشف باستمرار عن حبل السحب الفاسد أو جهازاً من أجهزة القياس المغناطيسي يهين قبل أن يساعد على كشف عدد الخرد.

النقل

وتستخدم شبكات السكك الحديدية الاستشعار الموزع على المسارات لكشف مواقع القطارات والسرعة والمسائل المحتملة مثل البقع المتحركة أو السكك الحديدية المكسورة، وباستخدام الألياف الاتصالية التي وضعت بالفعل على المسار، فإن السكك الحديدية تكسب نظاما منخفض التكلفة لكشف القطارات ورصد الصحة، وبالمثل، ترصد الأنفاق البرية للصحة الهيكلية، وكشف الحرائق (عن طريق الـ DAS)، ورصد حركة المرور باستخدام أجهزة الـدمـيـة في الرصيف أو على الجدران.

التحديات والتخفيف من حدة الآثار

ورغم مزاياه، فإن الاستشعار الموزع لا يفتقر إلى التحديات التي يجب التصدي لها أثناء النشر.

عبء البيانات والإلمام

إن حجم البيانات المُستخدمة هو أكثر المسائل شيوعاً، فالرصد المستمر عبر عدة كيلومترات سيولد أحداثاً ذات ريح مُحْبِرة، ومطر، ومركبات عابرة، وحيوانات، وإذا لم يكن هذا النظام مُخزَّراً بشكل سليم، يصبح مصدراً للإنذارات الكابلية وليس أداة مفيدة.

التكلفة والعودة على تبرير الاستثمار

ويمكن أن تكون النفقات الرأسمالية الأولية لوحدة استجواب كبيرة (عشرات الآلاف من الدولارات) وبالنسبة للشبكات الأصغر أو التي لديها موجزات منخفضة المخاطر، قد يصعب تبريرها. ]Mitigation: بدءاً بتجربة تجريبية على أكثر الشبكات أهمية حيث تكون تكلفة السحب الواحد مرتفعة.

الوعي البيئي والثابت

نظم الاستشعار الموزعة حساسة للوضع المادي للألياف وبيئتها، ويمكن للسفن والموصلات والثبات الضيقة وحتى مواد السترة الكابلية أن تستحدث تخفيفا وضجيجا، وإذا لم يتم تركيب الألياف خصيصا للاستشعار، فإن أداؤها قد يكون دون المستوى الأمثل.

تعقيد التكامل

وهناك العديد من مراكز عمليات الشبكة لديها بالفعل أدوات رصد متعددة، إضافة منصة استشعار موزعة جديدة لا تدمج جيدا يمكن أن تؤدي إلى تنبيه أو إغفال الأحداث. ] ] اختيار بائع يقدم معلومات مفتوحة عن مواقع الوصل الشبكي (REST, gRPC) ويدعم أشكال الإخطار الموحدة (السجلات الإلكترونية، و SN.

الاتجاهات المستقبلية

ويتطور ميدان الاستشعار الموزع بسرعة، مدفوعاً بتطورات في الصور والمحللين، وتزايد الحاجة إلى القدرة على التكيف في الهياكل الأساسية الحيوية.

(أ) [يُستخدم في إطار شبكة] مُحدَّدة من الأشعة السينية، و[الأشعة المقطعية]، و](أ)

خاتمة

فالاستشعار الموزع ليس مجرد أداة لإيجاد عيوب - بل هو تكنولوجيا أساسية تحول كيفية تشغيل الشبكات الكبيرة وصيانتها وتأمينها - ومن خلال تحويل الهياكل الأساسية للشبكة نفسها إلى رصد صحي مستمر ومناسب - يكتسب المشغلون القدرة على كشف الأخطاء التي كانت تُعمم بسرعة ودقيقة، والتي كانت غير قابلة للاستدامة في السابق، وتُوزع على نحو أكثر دقة، وتُوزع على نحو أسرع، وتُحسن القدرة على تنفيذ البيانات.

For further reading, explore resources from the ]Optoelectronics Intelligence Center] on DAS equipment, review the DOE's report on distributedens for grid applications, and read the [FLT examples:5]]