BR112012011223B1

BR112012011223B1 - método de detecção distribuída, e, aparelho sensor de fibra óptica distribuído

Info

Publication number: BR112012011223B1
Application number: BR112012011223-6A
Authority: BR
Inventors: David John Hill; Magnus McEwen-King
Original assignee: Optasense Holdings Limited
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2020-12-29
Also published as: EP2499465B1; EP2499465A2; CA2780673A1; CN102292622B; CN102292622A; WO2011058312A3; AU2010317790B2; PL2499465T3; TR201807987T4; GB0919899D0; US9739645B2; US20120230629A1; AU2010317790A1; BR112012011223A2; CA2780673C; EA028306B1; WO2011058312A2; ES2675897T3; EA201290304A1; AU2010317790A2

Abstract

MÉTODO DE DETECÇÃO DISTRIBUÍDA, MÉTODO PARA PROCESSAR DADOS PROVENIENTES DE UM SENSOR DE FIBRA ÓPTICA DISTRIBUÍDO, APARELHO SENSOR DE FIBRA ÓPTICA DISTRIBUÍDO , APARELHO PROCESSADOR , PROGRAMA DE COMPUTADOR , E, SENSOR DE FIBRA ÓPTICA DISTRIBUÍDO. É descrito um método de detecção óptica de fibra distribuída no qual uma fibra óptica (104) é interrogada com radiação eletromagnética; radiação retrodispersa é detectada; e os retornos são processados para fornecer um sinal de medição (310) para cada qual de uma pluralidade de porções de detecção longitudinais da fibra óptica. O método compreende analisar os sinais de medição de um primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover uma primeira zona (306a) com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos um segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos uma segunda zona (306b) com uma segunda função de detecção diferente. As diferentes funções de detecção podem incluir detectar diferentes eventos de interesse. Em alguns modalidades, a geometria da fibra pode prover diferentes zonas de detecção (406a, 406b).

Description

[001] A presente invenção diz respeito à detecção óptica de fibra distribuída e, especialmente, a detecção acústica distribuída óptica de fibra. Em particular, a invenção diz respeito a métodos e aparelho para detecção acústica distribuída provendo uma pluralidade de funções de detecção independentes.

[002] Vários sensores utilizando fibras ópticas são conhecidos. Muitos tais sensores baseiam-se em sensores de ponto óptico de fibra ou locais de reflexão discretos tais como redes de Bragg em fibra ou similares que são arranjados ao longo do comprimento de uma fibra óptica. Os retornos dos sensores de ponto ou locais de reflexão discretos podem ser analisados para prover uma indicação da temperatura, deformação e/ou vibração nas proximidades dos locais dos sensores ou de reflexão discretos.

[003] Tais sensores usando locais de reflexão ou sensores de ponto óptico de fibra discretos exigem que a fibra óptica incluindo as porções de sensor seja especialmente fabricada. Adicionalmente, a distribuição dos sensores na fibra óptica é fixa.

[004] Sensores ópticos de fibras completamente distribuídos são também conhecidos, nos quais a dispersão intrínseca de um comprimento contínuo de fibra óptica é usada. Tais sensores permitem o uso de cabo de fibra óptica padrão sem deliberadamente introduzir locais de reflexão tais como redes de Bragg em fibra ou similares. Toda a fibra óptica da qual um sinal retrodisperso pode ser detectado pode ser usada como parte do sensor. Técnicas de divisão de tempo são tipicamente usadas para dividir os retornos de sinais em inúmeras caixas de tempo, com os retornos em cada caixa de tempo correspondendo a uma porção diferente da fibra óptica. Tais sensores ópticos de fibra são referidos como sensores ópticos de fibra distribuídos, já que as opções de sensor são completamente distribuídas por toda a fibra óptica. Na forma usada nesta especificação, os termos sensor de fibra óptica distribuído serão usados significando um sensor no qual a própria fibra óptica constitui o sensor e que não se baseia na presença de sensores de ponto ou locais de reflexão ou interferência deliberadamente introduzidos específicos, que é um sensor óptico de fibra intrínseco.

[005] Vários tipos de sensor de fibra óptica distribuído ou sensor acústico distribuído (DAS) são conhecidos e têm sido propostos para uso em várias aplicações.

[006] A patente U.S. 5.194.847 descreve um sensor óptico de fibra acústico distribuído para detecção de intrusão. Uma fibra óptica contínua sem nenhum sensor de ponto ou locais de reflexão específicos é usada. Luz coerente é lançada na fibra óptica e qualquer luz que passa por retrodispersão de Rayleigh dentro da fibra óptica é detectada e analisada. Uma mudança na luz retrodispersa em uma caixa de tempo é indicativa de uma onda acústica ou de pressão incidente na porção relevante da fibra óptica. Desta maneira, perturbações acústicas de qualquer porção da fibra podem ser detectadas.

[007] O relatório descritivo do pedido de patente GB 2.442.745 descreve um sistema de sensor óptico de fibra acústico distribuído em que vibrações acústicas são detectadas lançando uma pluralidade de grupos de ondas eletromagnéticas moduladas pelo pulso em uma fibra óptica padrão. A frequência de um pulso dentro de um grupo difere da frequência de um outro pulso no grupo. A retrodispersão de Rayleigh de luz de locais de reflexão intrínsecos dentro da fibra é amostrada e desmodulada na diferença de frequência entre os pulsos em um grupo.

[008] A patente U.S. 6.380,534 descreve um sistema de detecção de deformação e temperatura de fibra óptica distribuído que analisa a distribuição de frequência de retrodispersão de Brillouin de luz lançada na fibra para determinar a temperatura e deformação ao longo das várias porções da fibra de detecção, que pode ser embutida em uma estrutura.

[009] WO02/057805 descreve o uso de sensores de temperatura, deformação e/ou acústicos ópticos de fibra distribuídos em uma variedade de aplicações incluindo monitoramento de parâmetros de linhas de escoamento na indústria de óleo e gás.

[0010] Detecção óptica de fibra distribuída, portanto provê soluções de detecção adequadas e convenientes que podem monitorar grandes comprimentos de fibra óptica com boa resolução espacial. Por exemplo, um sensor acústico óptico de fibra distribuído, como que pode ser usado para monitorar uma tubulação, pode ser implementado com porções de detecção de 10 metros de comprimento em até 40 km ou mais de fibra óptica. Claramente, isto resulta em 4.000 canais acústicos separados que seriam muito difíceis para um operador humano monitorar. Mesmo com detecção automática de sinais acima de um patamar, a quantidade de dados pode ser esmagadora.

[0011] É um objetivo da presente invenção prover métodos e aparelho para detecção óptica de fibra distribuída que atenuem os problemas supramencionados e/ou aumentem a utilidade e/ou flexibilidade de sistemas de detecção óptica de fibra distribuídos.

[0012] Assim, de acordo com a presente invenção, é provido um método de detecção distribuída compreendendo as etapas de: interrogar uma fibra óptica com radiação eletromagnética; detectar radiação eletromagnética que é retrodispersa pela fibra óptica; processar a dita radiação retrodispersa detectada para fornecer um sinal de medição para cada qual de uma pluralidade de porções de detecção longitudinais da fibra óptica e analisar os sinais de medição provenientes das porções de detecção longitudinais para detectar eventos de interesse em que o método compreende analisar os sinais de medição de um primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover uma primeira zona com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos um segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos uma segunda zona com uma segunda função de detecção diferente.

[0013] O método da presente invenção assim interroga uma fibra óptica, detecta radiação retrodispersa e processa a radiação detectada em caixas de análise, para prover sinais de medição correspondentes a uma pluralidade de porções de detecção longitudinais da fibra. O método também processa os sinais de medição para detectar eventos de interesse, isto é, para detectar sinais de medição que são característicos dos eventos de interesse. O método da presente invenção adicionalmente identifica pelo menos primeiro e segundo subconjuntos das porções de detecção longitudinais para prover respectivas primeira e segunda zonas e analisa cada subconjunto para prover uma função de detecção diferente. Desta maneira, uma fibra de detecção simples pode ser usada para prover uma pluralidade de diferentes funções de detecção em diferentes partes da fibra. Isto pode aumentar a flexibilidade do sensor de fibra óptica distribuído, reduzir falsos alarmes e prover uma saída mais inteligível e expressiva a um operador para monitorar o sistema de sensor, como será explicado com mais detalhes a seguir.

[0014] As diferentes funções de detecção podem compreender detecção de diferentes eventos. Assim, os sinais de medição provenientes da primeira zona podem ser analisados para detectar um primeiro evento de interesse, ao passo que os sinais provenientes da segunda zona podem ser analisados para detectar um segundo evento de interesse diferente.

[0015] A detecção de um evento de interesse pode compreender identificar uma característica predeterminada do evento nos sinais de medição provenientes de uma ou mais porções de detecção longitudinais da fibra óptica. Por exemplo, um sensor acústico óptico de fibra distribuído pode comparar os sinais de medição, isto é, os sinais acústicos detectados, provenientes de cada porção de detecção longitudinal, ou grupos de porções de detecção longitudinais adjacentes, com uma assinatura acústica de um evento de interesse. Se o sinal medido casar com a assinatura acústica do evento particular de interesse, isto pode ser considerado uma detecção do evento particular de interesse.

[0016] O método da presente invenção pode, portanto, envolver analisar os sinais de medição provenientes da primeira zona para detectar uma primeira característica ou assinatura e analisar os sinais de medição provenientes da segunda zona para detectar uma segunda característica ou assinatura.

[0017] O método, portanto, permite que uma parte de uma fibra de detecção seja usada para detectar um primeiro evento de interesse e uma outra parte da mesma fibra de detecção para detectar um segundo evento de interesse. Pelo zoneamento da fibra de detecção desta maneira, a precisão de detecção pode ser melhorada e a quantidade de informação gerada é processada mais eficientemente para prover uma saída mais significante e concisa.

[0018] Como um exemplo, suponha que um sensor óptico de fibra acústico distribuído seja implantado ao longo do perímetro ou borda, parte do qual é protegida por uma barreira tal como uma parede sólida, mas parte do qual é completamente aberta sem obstáculos físicos. O sensor compreende uma única fibra óptica implantada ao longo de ambas as seções da borda. O sensor pode ser arranjado com a primeira zona correspondendo à parte da fibra óptica perto da barreira e a segunda zona correspondendo à parte da fibra óptica que fica disposta ao longo da borda aberta. Na primeira zona, os sinais de medição podem ser monitorados para detectar eventos acústicos associados com sabotagem ou destruição da barreira. A segunda zona pode ser monitorada para detectar movimento de um veículo terrestre cruzando ou aproximando-se do perímetro. Assim, embora ambas as zonas do sensor possam estar realizando detecção acústica, a primeira zona é monitorada com relação a diferentes eventos acústicos para uma segunda zona. Assim, o método da presente invenção provê a capacidade de realizar diferentes funções de detecção em diferentes partes da fibra, da maneira apropriada para o ambiente particular.

[0019] O monitoramento e processamento de dados detectados desta maneira podem ajudar um operador e resultar em monitoramento mais efetivo e confiável do sistema. Quando é detectado um evento de interesse, o método pode compreender gerar um alerta, que poderia ser um ou mais de um alerta gráfico em uma exibição, um alarme audível, um alarme visível, envio de uma mensagem a um dispositivo remoto, por exemplo, envio de um alerta por correio eletrônico ou mensagem de texto, etc. O operador do sistema pode, portanto, responder somente aos alertas gerados.

[0020] No exemplo supradescrito, suponha que parte do perímetro que é protegida pela barreira fique localizada próxima de uma estrada. O processamento dos sinais de medição provenientes de todo o comprimento da fibra óptica para detectar veículos terrestres pode levar a muitas detecções desta parte da fibra óptica. Consequentemente, um grande número de alertas pode ser gerado, a maioria dos quais será alarme falso. Um grande número de alarmes falsos pode consumir muito tempo de um operador do sistema e/ou potencialmente mascarar a presença de um alarme real. O método da presente invenção, entretanto, permite que cada zona seja monitorada somente quanto a eventos de interesse que são relevantes para essa zona. Assim, um alerta só é gerado para o evento de interesse relevante que diminui a carga em um operador e aumenta a chance de que o alerta seja notado e gere uma ação.

[0021] Deve-se notar que subconjuntos de porções de detecção longitudinais da fibra óptica que compreendem cada qual das zonas não têm necessariamente que compreender um conjunto de porções de detecção contíguas. Assim, a primeira zona pode compreender dois ou mais grupos de porções de detecção longitudinais, com as porções de detecção dentro de cada grupo sendo contígua, mas os grupos não sendo contíguos. Por exemplo, de volta ao exemplo supradescrito, se a seção aberta do perímetro for envolta em ambos os lados pelas seções de parede do perímetro, a segunda zona pode corresponder a essa seção de fibra óptica que fica ao longo da parte aberta do perímetro e a primeira zona pode corresponder ao restante da fibra óptica. Assim, a primeira zona poderia compreender as porções de detecção longitudinais das seções de fibra óptica em qualquer lado da seção aberta. Alternativamente, a fibra óptica poderia ser arranjada com uma primeira zona correspondendo à primeira seção de parede de perímetro, uma segunda zona correspondendo às porções de detecção longitudinais da fibra ao longo da parte aberta do perímetro e uma terceira zona correspondendo à outra seção de parede de perímetro. A primeira e terceira zonas podem ser monitoradas para prover a mesma função de detecção - com a segunda zona provendo uma função de detecção diferente. O método da presente invenção pode, portanto, compreender identificar mais de duas zonas, cada zona relacionada a um subconjunto diferente de porções de detecção longitudinais. Pode haver diversas diferentes zonas, cada uma das quais tem uma função de detecção diferente, embora os sinais de medição provenientes de pelo menos duas diferentes zonas possam ser analisados para prover a mesma função de detecção.

[0022] As funções de detecção podem compreender detectar mais de um evento de interesse. Prover diferentes funções de detecção na primeira zona e na segunda zona pode, portanto, compreender detectar um primeiro conjunto de eventos de interesse na primeira zona e detectar um segundo conjunto de eventos de interesse na segunda zona, com o primeiro conjunto de eventos sendo diferente do segundo conjunto de eventos. O primeiro e segundo conjuntos podem compreender eventos de interesse mutuamente exclusivos, mas, em algumas modalidades, o primeiro e segundo conjuntos de eventos podem compreender um ou mais eventos de interesse comuns. Assim, um ou mais eventos de interesse comuns podem ser detectados tanto na primeira quanto na segunda zona. A função de detecção diferente é provida na primeira e segunda zonas pela detecção de pelo menos um evento de interesse em uma das zonas que não é detectado na outra zona.

[0023] Por exemplo, de volta ao exemplo supradiscutido, a primeira zona da fibra corresponde a uma seção de parede de perímetro e o conjunto de eventos de interesse pode incluir destruição da parede. A segunda zona da fibra corresponde a uma parte aberta do perímetro e o conjunto de eventos a ser detectado inclui veículos terrestres aproximando-se ou cruzando o perímetro. Em ambas as zonas, entretanto, detectar um evento de interesse pode incluir detectar uma característica correspondendo ao movimento de pessoas. Ao longo de todo o comprimento do perímetro pode-se querer monitorar um intruso em pé tendo tanto escalado a parede quanto cruzado a seção aberta de borda.

[0024] Assim, o mesmo evento de interesse pode ser detectado em mais de uma zona, mas o conjunto total de eventos de interesse varia entre uma primeira e segunda zonas.

[0025] Em algumas modalidades, todos os eventos de interesse da segunda zona podem ser eventos de interesse comuns com a primeira zona, mas a primeira zona também detecta pelo menos um evento de interesse adicional. Em outras palavras, a função de detecção da segunda zona pode compreender detectar qualquer de inúmeros eventos de interesse. Exatamente os mesmos eventos de interesse podem também ser detectados na primeira zona, mas a primeira zona também detecta pelo menos um evento de interesse adicional. Assim, de volta ao mesmo exemplo, pode-se querer realmente detectar veículos aproximando-se da seção de parede do perímetro correspondente à primeira zona. Assim, a função de detecção da primeira zona compreende detectar veículos, pessoas ou destruição ou dano na parede. A seção de borda correspondente à segunda zona não tem parede e assim não existe necessidade de detectar dano na parede. Portanto, a segunda função de detecção compreende detectar veículos terrestres e pessoas.

[0026] O conjunto de eventos de interesse da primeira zona pode assim compreender pelo menos um evento de interesse que não é relevante para a segunda zona. Entretanto, como descrito anteriormente, ele pode ser adequado para evitar detectar certos eventos, que de outra forma podem ser eventos de interesse, em áreas onde um grande número de alarmes falsos, ou desnecessários, pode ser gerado.

[0027] O método pode, portanto, compreender arranjar a segunda zona para não detectar pelo menos um evento de interesse que é detectado na primeira zona.

[0028] Por exemplo, considere um sensor acústico óptico de fibra distribuído implantado ao longo do comprimento de uma tubulação enterrada e arranjada para monitorar interferência com a tubulação. Normalmente, todo o comprimento da tubulação pode ser monitorado para detectar veículos ou pessoas nas proximidades da tubulação e quaisquer características relacionadas à escavação ou abertura de túneis perto da tubulação. Entretanto, no evento de que algum trabalho no terreno genuíno está sendo conduzido perto da tubulação, mas que não causa perigo para a tubulação, pode-se querer interromper as características de detecção relativas à escavação ou abertura de túnel nessas proximidades para evitar um alarme constante. Assim, um subconjunto de porções de detecção longitudinais da fibra nas proximidades do trabalho no terreno pode ser designado como uma zona, digamos uma segunda zona, com as demais porções de detecção da fibra constituindo a primeira zona. A detecção de escavação ou abertura de túnel pode ser desabilitada na segunda zona na duração do trabalho no terreno. Isto evita a presença de um alarme constante, que, embora uma identificação correta da escavação perto da tubulação, é conhecido por não ser uma ameaça.

[0029] O método pode, portanto, compreender selecionar um subconjunto de porções de detecção longitudinais da fibra de pelo menos uma das zonas. A seleção pode ser realizada por um operador via uma interface e pode ser realizada de inúmeras maneiras. Convenientemente, entretanto, pelo menos um grupo de porções de detecção contíguas de fibra é definida pelo usuário, e todo ou qualquer grupo alocado para uma zona particular. Quaisquer porções de fibra não assim definida ou alocada pode ser automaticamente alocada a uma zona padrão. Um operador pode selecionar grupos selecionando-se uma porção de fibra em uma interface gráfica de usuário incluindo uma representação da fibra.

[0030] O método pode também envolver alocar uma função de detecção a pelo menos uma zona selecionando os eventos de interesse que devem ser detectados nesta zona. Isto pode compreender desselecionar certos eventos de uma lista padrão.

[0031] Os grupos de porções de detecção selecionados pelo operador podem, em alguns casos, se sobrepor, ou um grupo selecionado pode ser um subconjunto do grupo selecionado anterior. Por exemplo, um primeiro grupo de porções de detecção pode ser selecionado e alocado para um primeiro conjunto de eventos de interesse. Um segundo grupo de porções de detecção pode então ser selecionado, que sobrepõe pelo menos parcialmente o primeiro grupo, e alocado para um segundo conjunto de eventos de interesse. Se houver pelo menos algumas áreas de cada grupo que não se sobrepõe, isto define três zonas, a primeira zona correspondendo àquelas porções de detecção que pertencem ao primeiro grupo somente, a segunda zona correspondendo àquelas porções de detecção que pertencem ao segundo grupo somente e uma terceira zona correspondendo àquelas porções de detecção que pertencem a ambos os grupos. A primeira zona detecta somente o primeiro conjunto de eventos de interesse, a segunda zona, o segundo conjunto de eventos de interesse, e a terceira zona detecta eventos de interesse de ambos os conjuntos.

[0032] O segundo grupo selecionado pode ser um subconjunto do primeiro grupo que faz com que uma das zonas efetivamente seja uma subzona da outra zona.

[0033] O arranjo das zonas e a função de detecção realizada por cada zona podem ser estabelecidos por um operador. Em algumas modalidades, a função de detecção e/ou ativação ou desativação de zonas pode ser variada automaticamente com base em um intervalo de tempo definido. Por exemplo, se um sensor acústico de fibra distribuído for implantado ao longo de uma tubulação para monitorar a interferência com a tubulação, mas se manutenção programada estiver ocorrendo ao longo de um trecho da tubulação, a seção relevante de sensor pode ser configurada como uma zona que ignora atividade de escavação. Esta zona pode ser atribuída com uma vida útil fixa, entretanto, com base na duração esperada dos trabalhos, depois dos quais ela reverterá automaticamente para detectar todos os eventos de interesse. Isto pode ajudar impedir a existência de uma zona que é examinada com a perda da função de detecção desejada, uma vez que a manutenção esteja completada. Adicionalmente, em algumas aplicações, pode haver perturbações acústicas esperada em tempos regulares. Por exemplo, as perturbações acústicas esperadas durante o dia podem variar daquelas esperadas à noite, e assim diferentes zonas podem ser estabelecidas para ativar/desativar em tempos estabelecidos para prover diferente monitoramento do dia para a noite.

[0034] Deve-se notar que, embora o método da presente invenção possa detectar, isto é, identificar e/ou alertar para a ocorrência de um evento de interesse, o processo de detecção pode compreender a classificação ou categorização dos sinais de medição de acordo com as características ou assinaturas de eventos que não são de interesse. Por exemplo, pode haver um conjunto de possíveis eventos que pode ocorrer em uma zona particular e o conjunto de eventos de interesse pode ser um subconjunto do conjunto de possíveis eventos. Os sinais de medição provenientes da zona relevante podem ser comparados com as características de todos os possíveis eventos para determinar se os sinais casam com qualquer evento particular. Sinais que são um casamento estrito com característica de um possível evento podem ser classificados como sendo gerados por esse evento. Se o evento particular for um evento de interesse, o método detecta que o evento de interesse ocorreu e pode gerar um alerta apropriado. Se o evento não for um evento de interesse, então os sinais podem ser ignorados, embora a classificação possa ser registrada para análise futura.

[0035] Por exemplo, como descrito anteriormente, uma zona pode ser arranjada para não detectar um evento particular, tal como escavação ou abertura de túnel perto de uma tubulação, em virtude de ser conhecido que o evento em questão está ocorrendo nas proximidades dessa zona. Nesta situação, entretanto, os sinais de medição provenientes da segunda zona podem ainda ser comparados com as características do evento em questão, isto é, escavação e abertura de túnel. Se os sinais de medição forem classificados como representando escavação ou abertura de túnel, eles podem ser seguramente ignorados. Identificando-se os sinais de medição como sendo gerados por um evento que não é de interesse, a chance de um falso alarme ser gerado por aqueles sinais ser equivocado para um evento de interesse, por exemplo, aproximação de um veículo terrestre, pode ser reduzida.

[0036] A desseleção de um evento de interesse, isto é, estabelecimento de uma zona de forma que um evento particular não seja detectado para essa zona, representa um aspecto inédito da invenção. Também, o uso de características de eventos que não são de interesse na análise, de maneira a melhorar a detecção de eventos que são de interesse, representa um outro aspecto da presente invenção.

[0037] Em algumas modalidades, pode haver alguns eventos que podem ocorrer em uma zona que não são apropriados para uma outra zona e assim o conjunto de possíveis eventos para as zonas pode ser diferente. Por exemplo, se um perímetro incluir um corpo de água, uma única fibra pode ser enterrada no chão em uma parte de terra da borda e também implantada na água Uma primeira zona pode ser estabelecida correspondendo às partes da fibra em terra e uma segunda zona pode corresponder à parte da fibra na água. A primeira zona pode ser arranjada para detectar intrusão baseada em terra e a segunda zona pode monitorar intrusões carregadas na água, por exemplo, detecção de sinais característicos de motores externos ou similares. A fibra pode ser desimpedida dentro da água e assim pode ser necessário classificar vários sinais de medição que seriam esperados por causa do movimento da fibra na água como sinais não de interesse. Pelo menos alguns desses poderiam potencialmente ser similares às características de um evento de interesse para as porções da fibra baseadas em terra e assim, nesta situação, eventos que são relevantes para a segunda zona podem não ser absolutamente relevantes para a primeira zona.

[0038] As diferentes funções de detecção da primeira e segunda zonas podem também compreender monitorar os sinais provenientes das zonas com diferentes propósitos. Por exemplo, enquanto os exemplos supradescritos dizem respeito no geral à detecção de intrusos ou interferência, sensores ópticos de fibra distribuídos podem também ser usados para monitoramento de condição. Por exemplo, um sensor acústico distribuído óptico de fibra pode ser implantado ao longo do comprimento de uma tubulação enterrada, tal como uma tubulação de óleo ou gás. Pelo menos parte da fibra pode ser usada para detectar possível interferência com a tubulação, como anteriormente descrito. Assim, detecção de sinais acústicos correspondentes ao movimento de pessoas ou veículos nas proximidades da tubulação, ou especialmente associados com escavação ou abertura de túnel, pode compreender eventos de interesse a ser detectados. A própria tubulação, entretanto, pode gerar ou propagar sinais acústicos que podem ser usados para monitoramento de condição. Como descrito no pedido de patente copendente PCT/GB2009/002058, os sinais acústicos gerados, por exemplo, por um pulso de pressão movendo-se ao longo da tubulação, ou um objeto movendo-se através da tubulação, podem ser usados para dar uma indicação da condição da tubulação. Assim, a função de detecção de pelo menos uma zona pode compreender monitoramento de condição. O monitoramento de condição pode compreender comparar o sinal de medição proveniente de uma ou mais porções de detecção longitudinais com um sinal de medição previamente adquirido para detectar qualquer mudança significante. Os sinais de medição usados no monitoramento de condição podem ser adquiridos em resposta a um estímulo particular, por exemplo, um pulso de pressão dentro de uma tubulação, digamos, e/ou pode compreender os sinais de medição de estado estacionário obtidos em operação de rotina do sensor. Os sinais de medição usados em monitoramento de condição podem ser integrados ou representados pela média em um período de tempo ou normalizados de alguma maneira e/ou eles podem ser comparados com sinais devidamente representados pela média ou normalizados previamente adquiridos.

[0039] O monitoramento de condição e detecção de eventos de interesse podem ser realizados simultaneamente em qualquer dada zona do sensor. Os sinais de medição provenientes da zona relevante podem ser analisados para detectar uma característica de um evento de interesse e podem também ser comparados com pelo menos um sinal previamente adquirido para detectar qualquer mudança significante. A capacidade de realizar monitoramento de condição e detecção de eventos de interesse simultaneamente representa um outro aspecto da presente invenção.

[0040] Certamente, detecção de um evento de interesse pode ser relacionada com o monitoramento de condição em que uma falha repentina ou mudança rápida na condição de uma estrutura que está sendo monitorada pode dar origem a um sinal característico associado que pode ser detectado como um evento de interesse. Por exemplo, tomando-se o exemplo de monitoramento de tubulação, uma falha repentina significante da tubulação em um ponto particular, tal como o início de ação de um vazamento repentino, pode gerar um sinal característico. Isto pode ser detectado como um evento de interesse.

[0041] Outras funções de detecção podem compreender rastreamento de objetos, monitoramento de parâmetros operacionais, monitoramento sísmico, etc.

[0042] Como anteriormente descrito, a primeira e segunda zonas correspondem ao primeiro e segundo subconjuntos de porções de detecção longitudinais da fibra óptica e, em algumas modalidades, uma zona pode ser definida por um operador em uso selecionando qualquer dado subconjunto de porções de detecção longitudinais. Em uma modalidade, entretanto, o primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais corresponde às porções da fibra óptica com um primeiro arranjo físico e o segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais corresponde às porções da fibra óptica com um segundo arranjo físico diferente. Em outras palavras, a primeira e segunda zonas compreendem as seções da fibra óptica com arranjo físico diferente, isto é, a fibra óptica é implantada de uma maneira diferente na primeira zona e na segunda zona.

[0043] O arranjo diferente pode compreender a geometria da fibra. A geometria da fibra em parte determina a função de detecção que a fibra pode desempenhar.

[0044] A geometria da fibra óptica pode ser arranjada para prover uma resolução espacial efetiva diferente em cada zona. Deve-se entender que, em um sensor de fibra óptica distribuído que é interrogado por radiação pulsada, a resolução espacial das porções de detecção longitudinais da fibra pode tipicamente depender da duração do pulso de interrogação. Por exemplo, em um sensor óptico de fibra acústico distribuído tal como descrito em GB2.442.745, o comprimento espacial das porções de detecção longitudinais é cerca de 12 m. Se a fibra óptica for implantada de maneira tal que a fibra fique relativamente reta, em comprimentos de uns décimos de metros, ficará claro que a resolução espacial efetiva do sensor será a mesma da resolução espacial das porções de detecção longitudinais, isto é, as porções de detecção longitudinais de 12 m de comprimento de fibra óptica monitoram os sinais acústicos incidentes em um trecho de 12 m de comprimento do ambiente. A resolução espacial do sensor pode ser variada alterando-se a radiação de interrogação, mas isto pode ter um efeito no comprimento de fibra que pode ser monitorado.

[0045] Entretanto, se a geometria de fibra for de maneira tal que a fibra fique disposta em um arranjo curvo ou dobrado, por exemplo, com um caminho helicoidal ou espiral ou um caminho tortuoso, a resolução espacial efetiva do sensor pode ser reduzida, comparada com a resolução espacial nativa da fibra. Por exemplo, se a fibra óptica for arranjada de maneira tal que um comprimento de fibra óptica de 12 m seja contido com uma seção de terreno de 1 m, embora o comprimento das porções longitudinais da fibra possa ter 12 m cada qual, tal porção de detecção somente recebe os sinais acústicos incidentes em 1 m do ambiente. Assim, a resolução espacial efetiva do sensor com relação ao ambiente seria 1 m.

[0046] Assim, a geometria da fibra na primeira zona e na segunda zona pode variar de maneira a prover o sensor com diferentes resoluções espaciais efetivas em cada qual das zonas. Por exemplo, na primeira zona, a fibra óptica pode ser implantada em um arranjo no geral reto ou suavemente curvo (em escalas de comprimento de uns décimos de metros) para prover um sensor em que a resolução espacial do sensor é igual à resolução espacial das porções de detecção longitudinais da fibra. Em uma segunda zona, a fibra pode ser implantada em um arranjo tipo espiralado ou dobrado, de maneira tal que a resolução espacial efetiva do sensor seja menor.

[0047] Portanto, as diferentes funções de detecção na primeira e segunda zonas podem compreender detecção com uma resolução espacial efetiva diferente na primeira e segunda zonas. A fibra óptica pode, portanto ser implantada para ter uma geometria particular que varia ao longo do caminho geral da fibra óptica de maneira a prover diferentes zonas com diferentes resoluções espaciais efetivas. O arranjo de uma fibra óptica de um sensor de fibra óptica distribuído de maneira a prover zonas com diferentes resoluções espaciais efetivas representa um outro aspecto da presente invenção.

[0048] Seções com uma menor resolução espacial efetiva podem ser intercaladas, periodicamente ou não periodicamente, com seções de maior resolução espacial para prover um sensor que tem uma resolução espacial base ao longo do comprimento do sensor, mas com seções de menor resolução espacial dispostas ao longo do comprimento do sensor. Alternativamente, a fibra óptica pode ser arranjada para dar uma menor resolução espacial em certos pontos onde se deseja uma melhor resolução. Desta maneira, um equilíbrio entre sensibilidade espacial e comprimento geral pode ser conseguido. Claramente, espiralamento ou dobramento da fibra óptica para reduzir a resolução espacial efetiva do sensor significa que o comprimento de todo o sensor será reduzido (para um dado comprimento de fibra óptica).

[0049] A geometria da fibra óptica pode ser determinada quando a fibra óptica é instalada arranjando-se a fibra óptica na geometria desejada. A fibra óptica é tipicamente implantada dentro de um cabo de fibra óptica e assim o cabo de fibra óptica pode ser instalado em um arranjo espiralado ou dobrado. Alternativamente, a fibra óptica poderia ser arranjada dentro de um cabo de fibra óptica com uma geometria que varia ao longo do comprimento do cabo, isto é, uma seção de cabo poderia compreender um arranjo de fibra óptica espiralado, ao passo que a outra seção compreende fibra óptica correndo diretamente ao longo do cabo. O próprio cabo pode então ser implantado em um caminho relativamente reto - embora o próprio cabo possa certamente ser adicionalmente espiralado ou dobrado da maneira exigida.

[0050] Em algumas modalidades, onde o arranjo físico da fibra provê uma resolução espacial efetiva diferente, os sinais de medição provenientes do primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais podem ser analisados da mesma maneira que os sinais de medição provenientes do segundo subconjunto. Isto pode ainda prover a primeira zona com uma primeira função de detecção em uma primeira resolução espacial efetiva e a segunda zona com uma segunda função de detecção em uma segunda resolução espacial efetiva. Em algumas modalidades, entretanto, o primeiro e segundo subconjuntos de porções de detecção longitudinais podem exigir ou permitir análise diferente. A mudança na resolução espacial efetiva significa que uma característica que é detectada em uma porção de detecção longitudinal de sinal na maior resolução espacial é detectável em mais de uma porção de detecção longitudinal adjacente na menor resolução espacial. Assim, diferentes características de eventos de interesse podem ser usadas nas diferentes zonas.

[0051] A geometria da fibra óptica pode ser adicionalmente, ou alternativamente, arranjada para prover funções de detecção adicionais em pelo menos uma zona. Por exemplo, a fibra óptica pode ser arranjada em uma zona de maneira a permitir que a direção de incidência de uma perturbação da fibra óptica seja determinada. Conforme versados na técnica podem perceber, uma perturbação, tal como uma onda acústica propagando, pode ser detectada por um sensor de fibra óptica distribuído apropriado. Entretanto, usando uma única fibra óptica arranjada ao longo de um caminho relativamente reto, pode não ser possível determinar a direção de deslocamento da perturbação. Assim, em uma zona, a geometria de fibra pode ser arranjada para permitir que a direção de incidência da perturbação seja determinada. A direção de incidência pode ser determinada em uma dimensão, isto é, de qual lado do sensor a perturbação originou, em um plano bidimensional ou tridimensional, dependendo do arranjo da fibra. A geometria da fibra em uma zona pode ser arranjada de maneira tal que a magnitude ou intensidade de uma perturbação possa ser resolvida nos seus componentes em duas ou três dimensões.

[0052] A geometria de fibra pode também ser de maneira tal que a fibra espirale de novo em si própria de forma que diferentes seções da fibra que não são adjacentes ou são separadas umas das outras ao longo do comprimento da fibra, no entanto, monitorem substancialmente a mesma seção, ou seções adjacentes, do ambiente no qual a fibra é implantada. Por exemplo, considere um sensor acústico distribuído óptico de fibra usado como um sensor de perímetro. Um grande comprimento de fibra, tal como 40 km de comprimento, pode ser implantado em um arranjo espiralado em torno de um perímetro do local. Por exemplo, a fibra pode ser implantada para formar um primeiro laço perto de uma cerca externa, um segundo laço em um terreno morto entre a cerca externa e a parede interna e em um terceiro laço perto da parede interna. Uma pessoa caminhando diretamente da cerca externa até a parede interna pode portanto cruzar três diferentes seções de fibra. O método pode portanto envolver identificar diferentes seções da fibra como sendo zonas ligadas de forma que uma detecção de um evento caminhante na zona correspondendo a uma detecção de um evento caminhante na zona ligada correspondente ao terreno morto seja interpretada como uma única detecção. A ligação do processamento desta maneira pode reduzir alarmes falsos e melhorar a precisão de detecção (por exemplo, um alarme pode ser gerado somente se detectado nas duas zonas ligadas), mas também permite que informação tais como a velocidade e direção de movimento de uma fonte acústica seja rastreada.

[0053] O método da presente invenção pode ser usado com uma variedade de sensores ópticos de fibra distribuídos, mas, em uma modalidade preferida, o sensor é um sensor óptico de fibra acústico distribuído, isto é, um sensor no qual os sinais de medição correspondem aos sinais acústicos. Sensor acústico, no contexto deste pedido de patente, significa um sensor que pode detectar vibração mecânica do sensor da fibra ou ondas de pressão incidentes na fibra a frequências relativamente altas. O sensor acústico óptico de fibra distribuído pode detectar e processar radiação retrodispersa de Rayleigh pela fibra óptica como os sinais de medição. O método pode compreender interrogar a fibra óptica com radiação de interrogação e processar a radiação retrodispersa detectada como descrito em GB2.442.745.

[0054] A etapa de analisar os sinais de medição das várias zonas para prover diferentes funções de detecção portanto preferivelmente compreende usar o mesmo tipo de sinais de medição em cada zona, isto é, sinais de medição que medem o mesmo parâmetro. Assim, para um sensor acústico óptico de fibra distribuído, os sinais de medição compreendendo a informação acústica, por exemplo, radiação retrodispersa de Rayleigh, são analisados em cada zona. O método da presente invenção portanto pode prover diferentes funções de detecção em um sensor óptico de fibra que provê somente detecção acústica (isto é, vibração).

[0055] Certamente, em sensores ópticos de fibra que podem prover diferentes detecções para mais de um parâmetro, por exemplo, deformação e temperatura, o método pode compreender prover uma primeira função de detecção para um ou mais dos parâmetros na primeira zona e uma segunda função de detecção para um ou mais dos parâmetros na segunda zona.

[0056] Embora o método tenha sido descrito em termos de interrogar a fibra e processar os dados adquiridos, os dados não precisam ser processados na localização da fonte óptica e detector. Os dados poderiam ser transmitidos a uma localização remota para processamento.

[0057] Assim, em um outro aspecto da invenção, é provido um método de processar dados provenientes de um sensor de fibra óptica distribuído compreendendo as etapas de: obter dados correspondentes à radiação eletromagnética detectada que foi retrodispersa por uma fibra óptica; processar os ditos dados para fornecer um sinal de medição para cada qual de uma pluralidade de porções de detecção longitudinais da fibra óptica e analisar os sinais de medição provenientes das porções de detecção longitudinais para detectar eventos de interesse em que o método compreende analisar os sinais de medição de um primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover uma primeira zona com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos um segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos uma segunda zona com uma segunda função de detecção diferente.

[0058] Este método de processar pode utilizar todas as modalidades supradescritas com relação ao primeiro aspecto da invenção e também se beneficiar exatamente de todas as vantagens.

[0059] A invenção também diz respeito a um sensor de fibra óptica distribuído que tem diferentes zonas que proporcionam diferentes funções de detecção. Assim, de acordo com um outro aspecto da invenção, é provido um aparelho sensor de fibra óptica distribuído compreendendo: uma fibra óptica; uma fonte de radiação eletromagnética configurada para lançar radiação eletromagnética na dita fibra; um detector para detectar radiação eletromagnética retrodispersa pela dita fibra; e um processador configurado para: analisar a radiação retrodispersa para determinar um sinal de medição para uma pluralidade de porções de detecção longitudinais discretas da fibra óptica; em que o sensor de fibra óptica distribuído compreende uma primeira zona com uma primeira função de detecção, a primeira zona correspondendo a um primeiro subconjunto das ditas porções de detecção longitudinais e pelo menos uma segunda zona com uma segunda função de detecção diferente, a segunda zona correspondendo a um segundo subconjunto diferente das ditas porções de detecção longitudinais.

[0060] O aparelho deste aspecto da invenção provê exatamente as mesmas vantagens e pode ser implementado exatamente nas mesmas modalidades supradescritas com referência a outros aspectos da invenção.

[0061] Em particular, o processador pode ser configurado para analisar os sinais de medição do dito primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover a dita primeira zona com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos o dito segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos a dita segunda zona com uma segunda função de detecção diferente.

[0062] As diferentes funções de detecção podem compreender a detecção de diferentes eventos de interesse. Como descrito anteriormente, as diferentes funções de detecção podem compreender detectar um primeiro conjunto de eventos de interesse na primeira zona e um segundo conjunto de eventos de interesse na segunda zona. O primeiro e segundo conjuntos de eventos de interesse pode ou não ter um evento de interesse em comum. O primeiro conjunto de eventos de interesse pode ser um subconjunto do segundo conjunto de eventos de interesse, ou vice-versa.

[0063] O processador pode ser configurado para classificar os sinais de medição com base se eles casam com uma ou mais características predeterminadas. As características predeterminadas podem compreender as características de eventos de interesse. As características predeterminadas podem também compreender as características de outros eventos, que não são eventos de interesse. Como descrito anteriormente em relação ao método, pelo casamento dos sinais de medição com as características predeterminadas de prováveis eventos, incluindo eventos não atualmente de interesse, o sensor pode identificar corretamente aqueles sinais gerados por um evento que não é de interesse, e assim reduzir alarmes falsos.

[0064] O aparelho sensor preferivelmente compreende uma exibição gráfica. O processador pode ser arranjado para gerar um alerta gráfico na exibição quando for detectado um evento de interesse. O alerta gráfico pode compreender um alerta que é exibido em uma representação do caminho da fibra óptica na parte relevante do caminho. A exibição gráfica pode ser colocalizada com o processador e/ou uma exibição gráfica pode compreender parte de uma estação de controle para o aparelho sensor que é remoto do processador. O processador pode portanto ser configurado para transmitir dados correspondentes aos sinais de medição das porções de detecção longitudinais e/ou os resultados da análise dos ditos sinais de medição para um ou mais dispositivos remotos. Por exemplo, o processador pode gerar um ou mais sinais de alerta.

[0065] O método pode envolver gerar diferentes níveis de alerta e/ou alarme. O nível de alerta pode variar com base no tipo de evento detectado, na duração ou no evento, na intensidade do evento, no alcance determinado até o evento e/ou movimento da fonte do evento. Por exemplo, um alerta codificado em cores pode ser gerado de forma que um alerta verde seja simplesmente um alerta de informação para confirmação de uma detecção. Um alerta âmbar pode alertar uma possível ameaça e um alerta vermelho pode alertar uma ameaça que exige ação. Os níveis mais altos de alerta podem envolver alarmes audíveis e/ou geração de mensagens automáticas, por exemplo, para uma equipe de resposta.

[0066] Convenientemente, o aparelho é adaptado de maneira tal que um usuário possa estabelecer uma ou mais zonas para o aparelho sensor em uso. Em uma modalidade, o aparelho é adaptado de maneira tal que um usuário possa selecionar um subconjunto de porções longitudinais da fibra, selecionando uma porção da representação do caminho da fibra óptica ou uma representação dos canais de medição da fibra óptica que é apresentada na exibição gráfica. Em outras palavras, o usuário pode ser capaz de configurar zonas do sensor selecionando, por exemplo, pelo posicionamento de uma janela de seleção sobre uma representação do caminho da fibra óptica ou uma representação dos canais de medição do sensor.

[0067] A exibição gráfica pode ser configurável para exibir um conjunto de eventos que pode ser detectado e o aparelho pode ser adaptado de maneira tal que um usuário possa selecionar os eventos a ser detectados em uma zona escolhida.

[0068] A fibra óptica pode ter um primeiro arranjo físico na primeira zona e um segundo arranjo físico, que é diferente do primeiro arranjo físico, na segunda zona. O arranjo físico diferente na primeira e segunda zonas pode compreender uma geometria de fibra diferente em cada zona. A geometria em cada zona pode prover uma resolução espacial efetiva diferente do sensor em cada zona, como anteriormente descrito com relação ao método.

[0069] A geometria da fibra óptica pode ser adicionalmente ou alternativamente arranjada para prover funções de detecção adicionais em pelo menos uma zona. Como descrito anteriormente, a fibra óptica pode ser arranjada em uma zona de maneira a permitir que a direção de incidência de uma perturbação da fibra óptica seja determinada e/ou de maneira tal que a magnitude ou intensidade de uma perturbação possa ser resolvida em seus componentes em duas ou três dimensões.

[0070] A fonte de radiação e detector serão localizados em uma extremidade da fibra óptica para lançar radiação na fibra e detectar a radiação retrodispersa pela fibra óptica. O processador pode ser localizado com uma fonte e o detector ou pode ser localizado remotamente e ele pode receber os dados provenientes do detector. Em algumas modalidades, um processador pode ser localizado com a fonte e o detector para realizar algum processamento inicial para colocar os dados em uma forma adequada para transmissão. Algum processamento pode também ser conduzido nos dados para reduzir a quantidade de dados a ser transmitida. Por exemplo, os dados poderiam ser processados para prover sinais de medição provenientes de cada qual de uma pluralidade de porções de detecção longitudinais antes da transmissão.

[0071] Em um outro aspecto da invenção, portanto, é provido um aparelho processador para obter dados correspondentes a um sinal de medição de radiação retrodispersa detectada para cada qual de uma pluralidade de porções de detecção longitudinais de uma fibra óptica e analisar os sinais de medição provenientes das porções de detecção longitudinais para detectar eventos de interesse, em que o método compreende analisar os sinais de medição de um primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover uma primeira zona com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos um segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos uma segunda zona com uma segunda função de detecção diferente.

[0072] O processador pode obter dados correspondentes à radiação detectada básica que é retrodispersa pela fibra óptica e pode portanto ser configurado para processar a dita radiação detectada para prover o sinal de medição em cada qual das ditas porções de detecção longitudinais.

[0073] Este aspecto da presente invenção proporciona exatamente as mesmas vantagens e pode ser usado exatamente nas mesmas modalidades supradescritas com relação a outros aspectos da invenção.

[0074] A invenção também provê um programa de computador e um produto programa de computador para realizar qualquer dos métodos aqui descritos e/ou para incorporar qualquer dos recursos de aparelho aqui descritos, e uma mídia legível por computador que tem armazenado nela um programa para realizar qualquer dos métodos aqui descritos e/ou para incorporar qualquer dos recursos de aparelho aqui descritos. Um computador devidamente programado pode controlar a fonte óptica e receber dados provenientes de um detector óptico adequado. O programa de computador pode ser incorporado em um sinal de transmissão.

[0075] Como anteriormente descrito, diferentes zonas podem, em algumas modalidades, ser formadas pelo arranjo físico da fibra óptica. Assim, em um outro aspecto da invenção, é provido um sensor de fibra óptica distribuído compreendendo uma fibra óptica com um primeiro arranjo físico em uma primeira zona para prover uma primeira função de detecção e um segundo arranjo físico diferente em uma segunda zona para prover uma segunda função de detecção.

[0076] Como anteriormente descrito, o arranjo físico pode compreender a geometria da fibra. A fibra óptica pode ser arranjada para prover uma primeira resolução espacial efetiva na primeira zona e uma segunda resolução espacial efetiva na segunda zona. A fibra óptica pode ser arranjada em uma zona de maneira a permitir que a direção de incidência de uma perturbação da fibra óptica seja determinada e/ou de maneira tal que a magnitude ou intensidade de uma perturbação possa ser resolvida nos seus componentes em duas ou três dimensões.

[0077] Em geral, a presente invenção diz respeito a um sensor de fibra óptica distribuído, especialmente a um sensor acústico distribuído, que realiza múltiplas funções de detecção independentes usando a mesma fibra. As funções de detecção independentes podem detectar diferentes eventos para o mesmo propósito geral, por exemplo, detectar diferentes tipos de intrusão com o propósito de detecção de intrusão, ou podem compreender detecção com diferentes propósitos, por exemplo, tanto detecção de intrusão quanto monitoramento de condição, digamos, podem ser realizadas simultaneamente. Prover alertas/alarmes somente para os eventos de interesse relevantes a uma parte da fibra óptica particular pode reduzir a carga para um operador e reduzir a chance de que alarmes genuínos sejam perdidos. Pode designar uma zona onde um alarme foi detectado e efetivamente para a detecção desse evento, no sentido de gerar um alarme, significa que somente alarmes genuínos serão apresentados a um operador.

[0078] A invenção estende-se a métodos, aparelho e/ou uso da maneira substancialmente aqui descrita com referência aos desenhos anexos.

[0079] Qualquer recurso em um aspecto da invenção pode ser aplicado a outros aspectos da invenção, em qualquer combinação apropriada. Em particular, aspectos de métodos podem ser aplicados a aspectos de aparelhos, e vice-versa.

[0080] Além disso, recursos implementados em hardware podem no geral ser implementados em software, e vice-versa. Qualquer referência a recursos de software e hardware aqui deve ser interpretado dessa maneira.

[0081] Recursos preferidos da presente invenção serão agora descritos, meramente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que: A figura 1 ilustra os componentes básicos de um sensor de fibra óptica distribuído; A figura 2 ilustra parte de um caminho de uma fibra de detecção enterrada no chão ao longo de parte de uma borda e as porções de detecção discretas de fibra; A figura 3 ilustra parte de um caminho de uma fibra de detecção enterrada no chão ao longo de uma tubulação; A figura 4 ilustra uma fibra de detecção com diferentes geometrias nas diferentes zonas para prover resolução espacial efetiva diferente; A figura 5 mostra uma geometria alternativa para prover uma resolução espacial diferente; As figuras 6a e 6b mostram vistas seccional e plana de uma fibra enterrada em uma geometria alternativa; e A figura 7 ilustra que diferentes zonas da fibra podem ser ligadas pelo desempacotamento da fibra.

[0082] A figura 1 mostra um esquema de um arranjo de detecção óptica de fibra distribuído. Um comprimento de fibra de detecção 104 é conectado em uma extremidade em um interrogador 106. A saída do interrogador 106 é passada a um processador de sinal 108, que pode ser colocalizado com o interrogador, ou pode ser remoto dele, e opcionalmente uma interface de usuário/exibição gráfica 110, que, na prática, pode ser realizada por um PC devidamente especificado. A interface de usuário pode ser colocalizada com o processador de sinal, ou pode ser remota dele.

[0083] A fibra de detecção 104 pode ter muitos quilômetros de comprimento e, neste exemplo, tem aproximadamente 40 km de comprimento. A fibra de detecção é uma fibra óptica de modo simples não modificada padrão tal como as rotineiramente usadas em aplicações de telecomunicações. Em aplicações convencionais de sensores distribuídos de fibra óptica, a fibra de detecção é contida pelo menos parcialmente em um meio que se deseja monitorar. Por exemplo, a fibra 104 pode ser enterrada no chão para prover monitoramento de um perímetro ou monitoramento de um item enterrado tal como uma tubulação ou similares.

[0084] A invenção será descrita com relação a um sensor acústico distribuído, embora versados na técnica percebam que o preceito pode ser no geral aplicável a qualquer tipo de sensor de fibra óptica distribuído.

[0085] Em operação, o interrogador 106 lança radiação eletromagnética de interrogação, que pode, por exemplo, compreender uma série de pulsos ópticos com um padrão de frequência selecionado, na fibra de detecção. Os pulsos ópticos podem ter um padrão de frequência descrito no relatório descritivo de patente GB2.442.745, cujos conteúdos estão por meio desta incorporados pela referência. Como descrito em GB2.442.745, o fenômeno de retrodispersão de Rayleigh faz com que uma certa fração da entrada de luz na fibra seja retrorrefletida no interrogador, onde ela é detectada para prover um sinal de saída que é representativo de perturbações acústicas nas proximidades da fibra. O interrogador portanto convenientemente compreende pelo menos um laser 112 e pelo menos um modulador óptico 114 para produzir uma pluralidade de pulsos ópticos separados por uma diferença de frequência óptica conhecida. O interrogador também compreende pelo menos um fotodetector 116 arranjado para detectar radiação que é retrodispersa pelos locais de dispersão intrínsecos dentro da fibra 104.

[0086] O sinal proveniente do fotodetector é processado pelo processador de sinal 108. O processador de sinal convenientemente desmodula o sinal retornado com base na diferença de frequência entre os pulsos ópticos tal como descrito em GB2.442.745. O processador de sinal pode também aplicar um algoritmo de desempacotamento de fase como descrito em GB2.442.745.

[0087] A forma da entrada óptica e o método de detecção permitem que uma fibra contínua simples seja espacialmente resolvida em porções de detecção longitudinais discretas. Ou seja, o sinal acústico detectado em uma porção de detecção pode ser provido de forma substancialmente independente do sinal detectado em uma porção adjacente. A resolução espacial das porções de detecção de fibra óptica pode, por exemplo, ser aproximadamente 10 m, que, para um comprimento de fibra de 40 km faz com que a saída do interrogador tome a forma de 4.000 canais de dados independentes.

[0088] Desta maneira, a única fibra de detecção pode prover dados detectados que são análogos a um arranjo multiplexado de sensores independentes adjacentes, arranjados em um caminho linear.

[0089] A figura 2 ilustra parte da fibra de detecção arranjada ao longo do caminho de um perímetro ou borda 204. Como mostrado na figura 2, a fibra de detecção pode ser arranjada em um caminho no geral reto ao longo da linha da borda 204. As divisões 208 representam o espaçamento das porções de detecção longitudinais da fibra (em nenhuma escala particular).

[0090] Em uma modalidade, diferentes subconjuntos das porções de detecção longitudinais da fibra são arranjados para prover diferentes zonas com diferentes funções de detecção. As zonas assim correspondem às seções da fibra de detecção e a função de detecção pode ser escolhida para casar com a função de detecção exigida nessa parte da fibra de detecção.

[0091] Por exemplo, como mostrado na figura 2, a fibra de detecção é implantada exatamente no perímetro com um caminho que fica localizadamente paralelo ao perímetro. Parte do perímetro 204 é protegida por uma parede 202, entretanto, uma outra parte do perímetro é aberta sem barreira para passagem através do perímetro, ou pelo menos nenhuma barreira que representaria um impedimento significante para cruzar o perímetro. Na seção aberta do perímetro pode-se querer portanto detectar movimento de veículos terrestres e/ou pessoas nas proximidades do perímetro.

[0092] Na seção de perímetro que é protegida pela parede 202, a detecção de um veículo terrestre perto do perímetro pode ser de interesse, já que poderia indicar atividades suspeitas. Entretanto, pode-se considerar que nenhum veículo terrestre pode cruzar o perímetro neste ponto sem demolir a parede. Se parte desta seção do perímetro for localizada perto de uma estrada pública, digamos, a detecção de veículos terrestres pode fazer com que diversos falsos positivos sejam gerados.

[0093] Assim, em uma modalidade da presente invenção, o subconjunto de porções de detecção longitudinais correspondendo à seção de fibra de detecção implantada ao longo do trecho aberto do perímetro é designado como uma zona. Isto está ilustrado na figura 2 como seção 206b.

[0094] Os sinais de zona 206b são portanto analisados para detectar quaisquer veículos aproximando-se ou cruzando a fibra de detecção e também detectar qualquer pessoa caminhando perto ou cruzando a fibra de detecção.

[0095] Isto pode ser conseguido monitorando os sinais acústicos das porções de detecção relevantes da fibra de detecção quanto aos sinais acústicos que são características do movimento de veículos ou pessoal nas proximidades da fibra. Como versados na técnica percebem, análise de assinatura acústica podem ser realizadas para detectar assinaturas acústicas que são representativas de veículos terrestres, ou vários tipos de veículos terrestres e também assinaturas acústicas que são representativos do movimento de pessoas a pé. A análise da assinatura acústica pode compreender analisar a evolução do sinal de uma porção de detecção longitudinal da fibra contra uma assinatura conhecida. Em algumas modalidades, os sinais de mais de uma porção de detecção de fibra adjacente podem ser analisados juntos para detectar uma característica particular.

[0096] Os sinais das seções longitudinais de fibra correspondentes à seção de parede de perímetro em qualquer lado da parte aberta, isto é, subconjuntos 206a e 206c compreendem uma outra zona. Portanto, percebe-se que uma zona da fibra pode compreender múltiplas seções não contínuas da fibra e que uma zona pode, com efeito, ser uma subzona de uma outra zona. Na prática, entretanto, pode ser mais fácil analisar os sinais da seção 206a como uma zona e os sinais da seção 206c como uma outra zona, mas aplicar a mesma função de detecção em cada qual dessas zonas.

[0097] Os sinais das seções 206a e 206c podem portanto ser analisados para detectar dano na parede 202, por exemplo, sinais acústicos característicos de martelamento, perfuração ou martelamento da parede usando análise da assinatura acústica. Além do mais, sinais poderiam ser monitorados quanto aos sinais particularmente intensos que poderiam ser indicativos de uma colisão com a parede ou uma explosão na parede.

[0098] Os sinais da(s) zona(s) correspondente(s) às seções 206a e 206c da fibra de detecção pode(m) portanto ser analisado(s) para detectar eventos de interesse, isto é, sinais acústicos que casam com as características predeterminadas de eventos que se desejam detectar, e os sinais da seção 206b podem ser analisados para detectar diferentes eventos de interesse.

[0099] Entretanto, pode também querer detectar movimento de pessoas na seção de parede de perímetro para detectar pessoas que escalaram a parede. Assim, os sinais da seção 206a e 206c podem também ser analisados para detectar sinais acústicos característicos de movimento de pessoas usando a mesma análise de assinatura para detecção de pessoas usada na seção 206b.

[00100] A fibra de detecção pode assim ser dividida em uma pluralidade de diferentes zonas e somente aqueles eventos que são relevantes para a seção de fibra particular podem ser detectados.

[00101] Como um outro exemplo, a figura 3 ilustra parte do caminho de uma fibra de detecção 104 que é enterrada lado a lado em uma tubulação enterrada, tal como uma tubulação de óleo e gás. A fibra de detecção pode ser usada para monitorar possível interferência com a tubulação. Assim, a fibra de detecção pode ser monitorada para detectar as características acústicas associadas com escavação ou abertura de túnel perto da tubulação. Adicionalmente, os sinais podem ser monitorados para detectar as características associadas com o movimento de pessoas e/ou veículos perto da tubulação como, em áreas não povoadas, o movimento de pessoas ou veículos perto da tubulação pode ser indicativo de interferência potencial. Entretanto, uma estrada 302 cruza a tubulação em uma parte de seu comprimento. Assim, é de se esperar movimento veicular nas proximidades da estrada e detectar o movimento de veículos nesta parte da tubulação pode gerar inúmeros alarmes falsos. Em uma modalidade da presente invenção, portanto, uma seção da fibra de detecção em uma localização da estrada é designada como uma zona separada 306a. Nesta zona 306a, a presença ou movimento de veículos não é detectada como um evento de interesse. Os sinais das porções de detecção longitudinais de fibra nesta zona não são analisados para detectar veículos. Esses sinais são analisados para detectar quaisquer sinais característicos indicativos de escavação ou abertura de túnel nas proximidades da tubulação.

[00102] Os sinais provenientes de porções de detecção longitudinais da seção 306a podem ainda ser analisados usando análise da assinatura acústica que inclui a assinatura acústica de veículos terrestres a fim de classificar corretamente qualquer sinal. Em outras palavras, se forem detectados sinais acústicos que são um bom casamento com a assinatura acústica de um veículo em movimento, os sinais podem ser classificados como tal e ignorados. Desta maneira, todos os sinais de medição podem ser identificados onde possível e a identificação usada na detecção de eventos de interesse. Pela identificação dos sinais que estão sendo gerados por um evento não de interesse para essa zona, falsas detecções podem ser evitadas.

[00103] Em operação portanto a radiação retrodispersa pela fibra de detecção pode ser processada para prover sinais de medição provenientes de cada porção de detecção longitudinal de fibra. O histograma representativo 310 ilustra o tipo de dados que pode ser coletado e mostra a intensidade média de perturbação acústica medida por cada porção de detecção longitudinal de um curto período de tempo. O eixo X representa a distância ao longo da fibra. A mudança na intensidade com o tempo pode ser automaticamente analisada para detectar evento de interesse como anteriormente descrito.

[00104] Se um evento de interesse for detectado, um alarme ou alerta pode ser gerado. Por exemplo, um alerta audível e/ou visível pode ser gerado em uma ou mais estações de controle. O alerta visível pode produzir a natureza dos eventos identificados e a localização do evento detectado ao longo da fibra. Em uma modalidade, um ícone de alerta, que pode ser relevante para o evento detectado, é exibido na localização correta em um mapa da tubulação/fibra.

[00105] Por exemplo, considere que a função de detecção padrão de todas as seções da fibra é detectar escavação ou abertura de túnel perto da tubulação como um evento crítico e também detectar a presença de veículos ou pessoas perto da tubulação. A seção de fibra 306a perto da estrada foi arranjada como uma zona separada, entretanto, onde a detecção de veículos é desabilitada para evitar alarmes falsos.

[00106] Suponha que alguma escavação comece na localização 308. Isto fará com que vibrações acústicas passem através do terreno, que causará vibração da fibra de detecção nas proximidades da escavação. Essas vibrações aumentarão a intensidade das perturbações acústicas medidas nessa parte da fibra, como ilustrado no histograma 310. Os sinais desta parte da fibra são analisados usando análise da assinatura acústica e os sinais são identificados como característica casada associada com escavação mecânica. Neste ponto, o processador comunica com a estação de controle e um alarme é gerado. Um alarme audível é emitido para chamar a atenção do operador e detalhes da natureza do alarme são exibidos na exibição gráfica. Isto inclui uma identificação do tipo de evento de interesse, isto é, a escavação, e a posição detectada. Um alerta automático pode também ser enviado a uma unidade de patrulhamento. O operador pode verificar se qualquer trabalho no terreno está programado nessa localização e/ou mais enviar uma patrulha para investigar.

[00107] Se a escavação virar benigna, isto é, se os escavadores tiverem as permissões apropriadas para escavar a uma distância segura da tubulação e/ou conhecerem a localização da tubulação, o trabalho tem permissão para continuar. Neste ponto, pode-se desejar remover o alarme dessa seção da tubulação para evitar que alarmes desnecessários potencialmente mascarem a presença de um novo alarme genuíno.

[00108] O operador pode portanto selecionar uma porção de fibra 306b envolvendo o evento detectado e designá-la como uma outra zona. Uma vez que a zona 306b tenha sido estabelecida, o operador pode selecionar os eventos de interesse a ser detectados e pode desselecionar a detecção de escavação nessa zona. A duração de uma zona pode ser limitada no tempo. Por exemplo, a zona pode durar somente o tempo esperado dos trabalhos. Adicionalmente, a zona pode ser arranjada para aplicar apenas durante as horas de trabalho com a luz do dia, dependendo da natureza dos trabalhos que estão sendo realizados. Assim, a zona pode persistir durante horas de trabalho normal. Uma vez que chega a noite, a zona 306b deixa de ser uma zona separada e a função de detecção padrão é reaplicada. No início do dia seguinte, entretanto, a zona 306b com a função de detecção designada será automaticamente reaplicada.

[00109] As zonas podem portanto ser designadas por um operador via uma interface de usuário. Um usuário pode ser apresentado com uma indicação gráfica das porções de detecção do sensor da fibra e pode ser capaz de selecionar qualquer grupo ou grupos de porções de detecção para designar como uma zona. O operador pode então ser capaz de selecionar ou desselecionar eventos de interesse de uma lista principal que aplica ao(s) grupo(s) selecionado(s) de porções de detecção.

[00110] Em uma outra modalidade, entretanto, uma zona pode ser criada pelo arranjo da fibra de detecção nessa zona.

[00111] A figura 4 ilustra uma fibra de detecção 104 que é arranjada em uma primeira zona 406a com uma primeira geometria e uma segunda zona 406b com uma segunda geometria. Na primeira zona, a fibra é disposta completamente estendida em um caminho no geral reto ou suavemente curvo, pelo menos comparado com a escala de comprimento das porções de detecção longitudinais. A figura 4 representa o comprimento 402a de fibra que corresponde a uma única porção de detecção longitudinal de fibra.

[00112] O comprimento das porções de detecção longitudinais é determinado pelas características da radiação de interrogação e pelo processamento mas, em geral, o menor comprimento de fibra que pode ser resolvido como uma porção de detecção independente está relacionado com a duração do pulso de interrogação. Assim, um maior pulso resulta em um maior comprimento da porção de detecção e um pulso de menor duração resulta em um menor comprimento da porção de detecção. A duração do pulso de interrogação também tem um efeito no alcance geral do sistema, isto é, o comprimento de fibra contínuo que pode ser interrogado. Como versados na técnica percebem, o alcance depende de quanta luz é transmitida na fibra. Para um sensor acústico distribuído de retrodispersão de Rayleigh entretanto o pulso de interrogação deve ficar abaixo do patamar não linear para a fibra óptica. Assim, coloca-se um limite na máxima intensidade instantânea que pode ser transmitida na fibra óptica. Assim, para atingir um certo alcance, é necessária uma certa duração de pulso que efetivamente estabelece o mínimo comprimento espacial de fibra que pode ser separadamente resolvido. Como um exemplo, um comprimento de fibra óptica de 40 km pode ser monitorado com um comprimento espacial das porções de detecção de 10 m.

[00113] A modalidade mostrada na figura 4 varia a resolução espacial efetiva do sensor nas duas zonas pela variação da geometria da fibra. Como aqui mencionado, na primeira zona, a fibra é disposta completamente estendida. Assim, a resolução espacial efetiva do sensor é a mesma resolução espacial das porções de detecção longitudinais. Na segunda zona, entretanto, a fibra óptica tem um eixo que estende-se no geral, mas tem um caminho tortuoso com relação a tal eixo, de maneira tal que cada 1 m ao longo do eixo compreenda significantemente mais de 1 m no comprimento de fibra óptica. A figura 4 ilustra o comprimento 402b ao longo do eixo correspondente à seção de fibra igual ao comprimento de uma porção de detecção longitudinal. Portanto, fica claro que cada porção de detecção de fibra individual na segunda zona recebe sinais acústicos de um comprimento do ambiente muito menor que aqueles na primeira zona. A resolução espacial efetiva de sensor é portanto reduzida, isto é, o sensor como um todo pode ser visto com porções de detecção que estendem-se ao longo do eixo do sensor e que são menores no comprimento que as porções de detecção discretas da fibra.

[00114] A tortuosidade poderia ser conseguida quando a fibra de detecção é instalada. Como versados na técnica percebem, a fibra de detecção óptica, compreendendo um núcleo e revestimento, pode compreender um cabo de fibra óptica com uma camisa protetora. O cabo pode compreender uma ou mais fibras ópticas. O cabo em si pode ser arranjado em um caminho tortuoso desejado em torno de um eixo geral quando implantado. Dependendo do máximo grau de curvatura que é aceitável para a fibra óptica ou cabo particular, vários diferentes graus de tortuosidade poderiam ser usados. Por exemplo, uma tortuosidade com uma amplitude transversal de cerca de 50 cm e um passo de cerca de 10 cm significaria que 10 m de fibra óptica estenderiam cerca de 1 m ao longo do caminho do sensor.

[00115] Outros arranjos são possíveis, entretanto. Por exemplo, a fibra óptica em pelo menos uma zona pode ter uma geometria tipo espiralada ou helicoidal. A figura 5 mostra uma primeira seção 502a na qual a fibra é completamente estendida e uma segunda seção 502b onde a fibra é espiralada em uma estrutura helicoidal em torno do eixo do sensor. O espiralamento da fibra pode permitir que um comprimento de fibra relativamente grande seja arranjado em um pequeno comprimento espacial sem uma grande extensão transversal. Por exemplo, comparado com o caminho tortuoso, uma hélice com um diâmetro ligeiramente acima de 30 cm e um passo de 10 cm poderia comprimir 10 m de fibra em 1 m de comprimento do sensor. Espiras ainda mais compactas podem permitir que uma espira seja parte do próprio cabo. Por exemplo, uma fibra poderia ser espiralada com um diâmetro de 5 cm e um passo de 1,5 cm em um cabo. Neste caso, 10 m de fibra óptica seriam arranjados com 1 m de cabo. O cabo poderia ser facilmente implantado ao longo do caminho desejado do sensor como qualquer outro tipo de cabo e não seria necessário nenhum arranjo especial na instalação do cabo.

[00116] Claramente, entretanto, o arranjo da fibra óptica para uso como uma fibra de detecção em um sensor acústico distribuído não deve restringir a capacidade de a fibra reagir às ondas e vibrações acústicas. Versados na técnica entenderão facilmente como o cabo poderia ser implantado e/ou poderiam facilmente testar a resposta da fibra em possíveis geometrias.

[00117] O arranjo da fibra óptica pode também ser de maneira tal a prover funcionalidade de sensor adicional, tal como capacidade de determinar a direção de incidência de uma onda acústica que chega em uma ou mais dimensões.

[00118] As figuras 6a e 6b mostram um exemplo onde a fibra óptica é arranjada de maneira a ter duas porções de detecção paralelas separadas ao longo da direção horizontal de maneira a permitir a determinação da direção de incidência de uma onda acústica. A figura 6a mostra uma vista plana do arranjo de cabo e a figura 6b mostra uma vista seccional ao longo da linha A- A. O cabo tem um arranjo em forma de Z com uma primeira seção reta 602a que estende-se até pelo menos o comprimento de uma porção de detecção longitudinal em uma primeira direção paralela a uma segundo seção reta 602c que tem também pelo menos o comprimento de uma porção de detecção longitudinal. Essas duas seções paralelas são espaçadas uma curta distância e sobrepõem total ou parcialmente a primeira direção. Conectando as duas seções fica uma seção angulada 602c.

[00119] Usando os sinais acústicos recebidos na seção 602a e os sinais acústicos recebidos na seção 602b, a direção de incidência dos sinais acústicos (perpendicular às seções 602a e 602b) pode ser determinada pela identificação de uma resposta atribuída ao mesmo impulso acústico em ambas as seções de fibra e olhando os tempos de chegada relativos do sinal nessa parte da fibra. A seção 206c de fibra pode ser usada como uma porção de detecção, ou os retornos desta seção de fibra podem ser ignorados.

[00120] Outras geometrias poderiam ser usadas para permitir que a direção de incidência seja determinada. Uma geometria com três porções de detecção paralelas espaçadas em duas dimensões permitiria que o ponto de origem em um plano perpendicular às porções de detecção seja determinado.

[00121] Referindo-se de volta à figura 3, modalidades da presente invenção também permitem detecção com diferentes propósitos. Como anteriormente descrito, uma fibra de detecção implantada ao longo do comprimento da tubulação pode ser usada para detectar interferência potencial com a tubulação. Ao mesmo tempo, entretanto, a fibra pode também ser usada para monitorar a condição da própria tubulação. O pedido de patente copendente PCT/GB2009/002058, cujos conteúdos estão por meio desta incorporados pela referência, descreve como uma fibra acústica distribuída pode ser usada para monitorar a condição do conduite, tal como uma tubulação, excitando acusticamente a tubulação e registrando a resposta de cada porção de detecção da fibra. Esta resposta pode ser comparada com uma resposta de linha de base anterior para detectar qualquer mudança significante. Mudanças significantes ao longo do comprimento da tubulação poderiam ser indicativas de decaimento da tubulação ou o acúmulo de depósitos na linha de escoamento. A tubulação pode ser excitada por um dispositivo que gera ondas acústicas e/ou um sinal de oportunidade, tal como causado pela passagem de um raspador através da tubulação, poderia ser usado. Alternativamente, a resposta das seções de fibra de detecção ao longo do comprimento da tubulação poderia ser monitorada com base no ruído acústico ambiente e comparado com sinais de referência previamente adquiridos para detectar qualquer mudança significante.

[00122] Em algumas modalidades, monitoramento de condição pode somente ser apropriado ao longo de parte do comprimento da fibra de detecção e assim o sensor pode ser dividido em uma zona onde monitoramento de condição é realizada e uma outra zona onde monitoramento de condição não é relevante.

[00123] Quando eventos de interesse para a zona relevante são detectados, um alarme ou alerta pode ser gerado. Pode haver diferentes tipos de alerta para diferentes tipos ou severidade de eventos detectados e os alertas podem ser graduados em termos de severidade. Por exemplo, considere uma aplicação de monitoramento de tubulação na qual o sensor é adaptado para prover monitoramento de condição e também detecção de interferência. Detecção de uma assinatura acústica correspondente a pessoas caminhando perto da tubulação pode ser de interesse, mas não tão significante por si própria. Assim, detecção de pessoal pode gerar um alerta de baixo nível, por exemplo, um ícone de alerta pode aparecer em uma indicação gráfica da seção de tubulação relevante. Este tipo de alerta pode ser codificado em cores e pode, por exemplo, ser verde para indicar uma detecção somente. Detecção de um sinal que é indicativo de um veículo em uma seção onde um veículo não é esperado pode ser mais severa, entretanto, já que isto pode ser mais indicativo de interferência potencial. Assim, uma detecção como esta pode levar a um estado de alerta mais alto, por exemplo, um alerta de cor âmbar possivelmente acompanhado por um alerta audível. A detecção de uma assinatura correspondente à escavação pode gerar um estado de alerta alto, embora, neste caso, o estado do alerta possa depender da duração e intensidade (ou, se apropriado, alcance detectado) do evento. Se o sinal durar somente um período de tempo muito curto ou for de baixa intensidade, ele pode não ser uma preocupação e pode ser sinalizado apenas como uma detecção. Entretanto, um sinal intenso prolongado pode gerar um alerta total que pode envolver soar um alerta audível e gerar uma mensagem automática para uma unidade de resposta.

[00124] A geometria da fibra pode também ser de maneira tal que diferentes zonas da fibra possam ser ligadas. Por exemplo, a figura 7 ilustra uma única fibra 104 implantada para prover diferentes camadas de monitoramento do perímetro. A fibra 104 é implantada com três laços. Por exemplo, um laço externo pode ser arranjado fora da cerca do perímetro, por exemplo, para prover detecção de pessoal ou veículos. Um laço intermediário pode ser provido adjacente à cerca do perímetro ou similares para detectar dano na cerca e um laço interno pode ser provido dentro da cerca do perímetro para detectar movimento dentro do perímetro. Assim, cada laço da fibra pode ser designado como uma zona separada com funções de detecção ligeiramente diferentes. De qualquer maneira, entretanto, pode-se desejar detectar movimento de pessoas. Neste caso, o fato de que diferentes seções da fibra são arranjadas nas proximidades, a mesma seção do perímetro pode ser usada para prover maior funcionalidade. Por exemplo, as porções de detecção de fibra do laço externo que formam o grupo 701 podem ser ligadas nas porções de detecção de fibra 702 do laço intermediário que correspondem à mesma seção de perímetro e similarmente àquelas porções 703 do laço interno que correspondem à mesma seção de perímetro. Se o mesmo tipo de evento acústico for detectado nas zonas ligadas em sequência, essas detecções individuais podem ser categorizadas como pertencentes a um único evento. Por exemplo, uma pessoa aproximando-se ao longo do caminho 704 será sucessivamente detectada pelas zonas 701, 702 e então 703. Comparando os sinais detectados dessas zonas, as detecções individuais das três zonas ligadas podem ser identificadas como pertencentes ao mesmo evento. Isto pode permitir, por exemplo, que a velocidade e direção de movimento sejam rastreados, mas também esclarece que uma fonte da perturbação dentro do perímetro detectado pela zona 703 originalmente iniciado fora do perímetro e foi desviado um pouco da cerca do perímetro.

[00125] Deve-se entender que a presente invenção foi aqui descrita meramente a título de exemplo, e modificação de detalhes pode ser feita dentro do escopo da invenção. Por exemplo, um único processador ou outra unidade pode preencher as funções de diversas unidades ou subunidades citadas nas reivindicações.

[00126] Nota-se também que cada recurso revelado na descrição e, onde apropriado, nas reivindicações e desenhos pode ser provido independentemente ou em qualquer combinação apropriada.

Claims

1. Método de detecção distribuída compreendendo as etapas de: interrogar uma fibra óptica (104) com radiação eletromagnética; detectar radiação eletromagnética que é retrodispersa pela fibra óptica; processar a radiação retrodispersa detectada para fornecer um sinal de medição para cada qual de uma pluralidade de porções de detecção longitudinais (208) da fibra óptica; analisar os sinais de medição provenientes das porções de detecção longitudinais para detectar eventos de interesse, e analisar os sinais de medição de um primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover uma primeira zona (206a, 306a) com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos um segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos uma segunda zona (206b, 306b) com uma segunda função de detecção diferente; caracterizadopelo fato de que compreende ainda analisar os sinais de medição provenientes da primeira zona para detectar uma primeira característica ou assinatura e analisar os sinais de medição provenientes da segunda zona para detectar uma segunda característica ou assinatura.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as diferentes funções de detecção compreendem detecção de diferentes eventos.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que os sinais de medição provenientes da primeira zona são analisados para detectar um primeiro evento de interesse e os sinais provenientes da segunda zona são analisados para detectar um segundo evento de interesse diferente.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da primeira zona ou segunda zona compreende dois ou mais grupos de porções de detecção longitudinais, em que as porções de detecção em cada grupo são contíguas, mas os grupos não são contíguos.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende identificar mais de duas zonas, cada zona relacionada a um subconjunto diferente de porções de detecção longitudinais.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que prover diferentes funções de detecção na primeira zona e na segunda zona compreende detectar um primeiro conjunto de eventos de interesse na primeira zona e detectar um segundo conjunto de eventos de interesse na segunda zona, com o primeiro conjunto de eventos sendo diferente do segundo conjunto de eventos.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo conjuntos compreendem eventos de interesse mutuamente exclusivos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo conjuntos de eventos compreendem um ou mais eventos de interesse comuns.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a função de detecção diferente é provida na primeira e segunda zonas pela detecção de pelo menos um evento de interesse em uma das zonas que não é detectado na outra zona.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a análise de sinais de medição provenientes da segunda zona é arranjada para não detectar pelo menos um evento de interesse que é detectado na análise dos sinais de medição provenientes da primeira zona.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de selecionar um subconjunto de porções de detecção longitudinais da fibra para formar pelo menos uma das zonas.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de selecionar um subconjunto de porções de detecção longitudinais compreende selecionar uma porção de fibra em uma exibição gráfica mostrando uma representação da fibra.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de alocar uma função de detecção a pelo menos uma zona selecionando os eventos de interesse que devem ser detectados nesta zona.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de analisar os sinais de medição compreende classificar e/ou categorizar os sinais de medição de acordo com as características de eventos que não são de interesse.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que as diferentes funções de detecção compreendem analisar os sinais provenientes das zonas para detecção de intrusos ou detecção de interferência.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a função de detecção de pelo menos uma zona compreende monitoramento de condição.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que monitoramento de condição compreende comparar os sinais de medição provenientes de uma ou mais porções de detecção longitudinais com um sinal de medição previamente adquirido para detectar qualquer mudança significante indicativa de decaimento de uma tubulação ou de acúmulo de depósitos em uma linha de escoamento.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais corresponde às porções da fibra óptica com um primeiro arranjo físico e o segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais corresponde às porções da fibra óptica com um segundo arranjo físico diferente.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro arranjo físico compreende uma primeira geometria da fibra e o segundo arranjo físico compreende uma segunda geometria da fibra.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a primeira geometria provê uma primeira resolução espacial efetiva na primeira zona e uma segunda geometria provê uma segunda resolução espacial efetiva diferente na segunda zona.

21. Método, de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que uma da primeira ou segunda geometria compreende um arranjo, em geral reto ou suavemente curvo e uma outra da primeira ou segunda geometria compreende um arranjo tipo espiralado ou dobrado.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que as diferentes funções de detecção nas primeira e segunda zonas compreendem detectar com uma resolução espacial efetiva diferente nas primeira e segunda zonas.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que compreende um método de detecção acústica distribuída.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que os sinais medidos compreendendo informação acústica são analisados em cada zona.

25. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído compreendendo: uma fibra óptica (104); uma fonte de radiação eletromagnética (112, 114) configurada para lançar radiação eletromagnética na fibra; um detector (116) para detectar radiação eletromagnética retrodispersa pela dita fibra; e um processador (108)configurado para: analisar a radiação retrodispersa para determinar um sinal de medição para uma pluralidade de porções de detecção longitudinais discretas da fibra óptica; em que o sensor de fibra óptica distribuído compreende uma primeira zona com uma primeira função de detecção, a primeira zona correspondendo a um primeiro subconjunto das porções de detecção longitudinais e pelo menos uma segunda zona com uma segunda função de detecção diferente, a segunda zona correspondendo a um segundo subconjunto diferente das porções de detecção longitudinais caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para analisar os sinais de medição provenientes da primeira zona para detectar uma primeira característica ou assinatura e para analisar os sinais de medição provenientes da segunda zona para detectar uma segunda característica ou assinatura.

26. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para analisar os sinais de medição do primeiro subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover a primeira zona com uma primeira função de detecção e analisar os sinais de medição de pelo menos o segundo subconjunto de porções de detecção longitudinais para prover pelo menos a segunda zona com uma segunda função de detecção diferente.

27. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizadopelo fato de que o processador é configurado para classificar os sinais de medição com base se eles casam com uma ou mais características predeterminadas.

28. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 27, caracterizadopelo fato de que as características predeterminadas compreendem as características de eventos de interesse.

29. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 28, caracterizadopelo fato de que as características predeterminadas compreendem adicionalmente as características de outros eventos, que não são eventos de interesse.

30. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 29, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente uma exibição gráfica, em que o processador é configurado para gerar um alerta gráfico na exibição quando for detectado um evento de interesse.

31. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopelo fato de que o alerta gráfico compreende um alerta que é exibido em uma representação do caminho da fibra óptica na parte relevante do caminho.

32. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 31, caracterizadopelo fato de que o aparelho é adaptado de maneira tal que um usuário possa estabelecer uma ou mais zonas para o aparelho sensor em uso.

33. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 32, caracterizadopelo fato de que o aparelho é adaptado de maneira tal que um usuário possa selecionar um subconjunto de porções longitudinais da fibra, selecionando uma porção da representação do caminho da fibra óptica ou uma representação dos canais de medição da fibra óptica que são exibidos em uma exibição gráfica.

34. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 33, caracterizadopelo fato de que o aparelho é adaptado de maneira tal que um usuário possa selecionar os eventos a ser detectados em uma zona escolhida.

35. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 34, caracterizadopelo fato de que a fibra óptica compreende um primeiro arranjo físico na primeira zona e um segundo arranjo físico, que é diferente do primeiro arranjo físico, na segunda zona.

36. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 35, caracterizadopelo fato de que o arranjo físico diferente nas primeira e segunda zonas compreende uma geometria de fibra diferente em cada zona.

37. Aparelho sensor de fibra óptica distribuído, de acordo com a reivindicação 36, caracterizadopelo fato de que a fibra óptica tem uma primeira geometria na primeira zona que provê uma primeira resolução espacial efetiva e uma segunda geometria na segunda zona que provê uma segunda resolução espacial efetiva diferente.