Kabely optických vláken, které udržují internet v chodu, mohou také pomoci detekovat podzemní geohazardy, jako například Sinkholes, Podle nového výzkumu z Pennsylvania State University.
Vědci z univerzitního univerzitního parku testovali techniku využívající stávající komunikační kabely pohřbeny jen pár stop pod zemí.
Nanesením distribuovaného akustického snímání nebo DAS pozorovali, jak mohou kabely mapovat zlomené zóny, včetně jímků, natahování stovek stop pod povrchem. Zjištění byla zveřejněna v časopise Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Jak systém funguje
Tým postavil vyšetřovatel DAS, zařízení, které posílá světelné pulzy přes optické kabely a zachycuje akustické signály podél cesty. Nástroj připevněný k asi čtyři míle stávajícího kabelu zaznamenal vibrace z jeho okolí.
Vědci pak použili výpočetní modely, aby odfiltrovali hluk z automobilů, studentů a konstrukce a zanechali signály spojené s hustotou hornin.
„My geovědníci často myslíme na vstupy, jako je každodenní provoz jako hluk v datech,“ řekl Tieyuan Zhu, docent geofyziky a spoluautor studie. „Náš výzkum však ukazuje, že takzvaný“ hluk odpadu „je velmi užitečný.“
Levnější alternativa k tradičním nástrojům
Hustota země byla dlouho měřena geofony, nástroji, které jsou nákladné, náročné na práci a omezují se na jednotlivé datové body. Nová metoda mění rutinní vibrace provozu na seismické povrchové vlny pomocí křížové korelace.
Tím se vytvoří podrobný obrázek rychlostí vln pod kabely a vytváří síť měření, místo izolovaných odečtů.
Potenciální dřez pod kampusem
Tento přístup se ukázal jako účinný, když vědci mapovali zónu s nízkou hustotou pod kampusem, která by se mohla vyvinout v jímku. Akustické modely ukázaly oblast jako strukturu s nízkou rychlostí, méně hustou než okolní země ve stejné hloubce.
Zhu poznamenal, že výsledek nebyl překvapivý vzhledem k Karstu v Pensylvánii geologiecož zahrnuje porézní vápenec a dolomity. Tyto horniny se postupně rozpouštějí, když jsou vystaveny kyselé vodě, často opouštějí dutiny, které vedou k jímky.
Posouzení rizik a budoucího použití
Úřad pro fyzickou rostlinu Penn State a jeho dodavatelé údaje přezkoumali a potvrdili, že prázdnota nepředstavuje bezprostřední hrozbu pro struktury kampusu. Zhu přesto řekl, že technologie by mohla hrát rozhodující roli v budoucím plánování.
Systém se již v Pittsburghu rozšiřuje prostřednictvím grantu občanské inovace od Národní vědecké nadace USA. Cílem projektu je snížit rizika katastrof detekcí podzemní slabosti než se stanou nebezpečnými.
Přeměňování hluku na zdroj
„Sinkholes jsou v Pensylvánii a dále rozšířeny,“ řekl Zhu. „To, co je tento výzkum zvláště silným, je to, že se mění každodenní hluk z provozu – něco zcela zdarma – do nástroje pro lokalizaci Geohazards.
„Použitím stávajících kabelů z optických vláken již jako senzorů můžeme poskytnout dostupný a škálovatelný způsob, jak posoudit rizika a pomoci předcházet budoucím hrozbám pro Pennsylvanians.“
Část širšího výzkumného projektu
The studie byl spoluautorem postdoktorandského učence Zhinong Wang, který studoval geověd. Je součástí projektu vlákna pro environmentální snímání (předvídání) vedeného Zhu a podporovaného Národní vědeckou nadací.
Předpokládá, že shromažďuje údaje o vibracích s vysokým rozlišením z podzemních kabelů a dříve se používala při extrakci energie, prognózou závažného počasí a dokonce monitorování činnosti na legendárním stadionu Beaver Stadium Penn State, domov fotbalového týmu Nittany Lions.
