Distributed Acoustic Sensing Systeme

Gegenstand dieser Ausschreibung sind zwei (2) Distributed Acoustic Sensing (DAS) Systeme inklusive Zubehör, welches unter den Punkten “Verpflichtende Anforderungen“, „Gewünschte Spezifikationen“ und „Gewünschte Dienstleistungen“ beschrieben ist. Die Systeme sollen jeweils für Langzeitmessungen an optischen Glasfasern von vorhandenen Untersee-Export- und -Telekommunikationskabeln angeschlossen werden.
Der Aufbau der Geräte beinhaltet eine optische Quelle, die einen Laser in die Glasfaser sendet. Das Laserlicht wird an kleinsten Unebenheiten, und daher unterschiedliche Brechungsindizes, des Silikat (Glas) reflektiert und gestreut. Das Rückstreusignal wird von einer Photodiode detektiert.
Akustische Wellen auf See, die auf das Kabel treffen, z. B. erzeugt durch sich nähernde Schiffe, ändern die Positionen im Kabel, an denen Laserlicht reflektiert wird. Diese Änderungen in Form von Längenänderung (Dehnung oder Stauchung) des Kabels bzw. Phasenänderung des Laserlichts können im Rückstreusignal erkannt werden. Mit dieser Methode (phase-sensitive OTDR) sollen Störungen und Sabotage durch Schiffsaktivitäten (z. B. Ankerwurf) an und um Kabel herum automatisiert detektiert und charakterisiert werden.
Das vordergründige Ziel ist der Aufbau zweier Langzeitmessreihen an Kabeln sowohl in der Nordsee als auch in der Ostsee. Die DAS-Systeme sollen daher für den Langzeitbetrieb bei Kabel-Zugangspunkten (z. B. Umspannwerken) aufgestellt werden und an ein eigenes, externes DLR-Speicher-Rack (nicht Teil dieser Ausschreibung) angeschlossen werden. Da die Kabel-Zugangspunkte durchaus viele Kilometer (km) weit von den Haupt-Schifffahrtsrouten und relevanten Offshore-Strukturen entfernt sein können, stehen eine hohe Empfindlichkeit und Reichweite der DAS-Systeme im Vordergrund.
Außerdem sollen mehrtägige Feldtests mit den DAS-Systemen an unterschiedlichen Orten durchgeführt werden. Hierzu wird eine entsprechende On-Board Speicherkapazität gefordert, um eine Woche lang Phasen-Daten aufzunehmen zu können. Darüber hinaus sollen die DAS-Systeme in transportable und wetterfeste Racks verbaut sein. Bei den Feldtests soll ein Glasfaserkabel in ein Hafenbecken und in einen Baggersee gelegt werden und an ein DAS-System angeschlossen werden. Als Szenario wird ein Schlauchboot verwendet, das mit variabler Geschwindigkeit und Richtung mehrfach das Kabel kreuzt. Zudem soll überprüft werden, ob ein Taucher und ein ROV (Remotely Operated Vehicle), die sich entlang des Kabels bewegen und Erschütterungen hervorrufen, in den DAS-Phasen-Daten detektiert werden können. Hierbei soll die Erforschung optimierter Betriebsmodi für unterschiedliche akustische Signaturen im Vordergrund stehen, wofür eine einstellbare, hohe räumliche Auflösung (Gauge-Länge) essentiell ist.
Im weiteren Verlauf unserer Tätigkeiten mit den DAS-Systemen sollen auf Grundlage der erhobenen Daten Algorithmen zur automatischen Detektion und Charakteristik von Störungen an Kabeln entwickelt werden. Hierfür ist der Zugriff auf verschiedene Datenprodukte, vor allem Phasen-Daten wichtig. Zudem soll an einem automatischen System gearbeitet werden, das Alarmsignale auflöst, falls sich ein Schiff mit ausgeschaltetem AIS einem Kabel nähert oder sich sonst verdächtig verhält (z. B. im Gebiet eines Kabels länger verweilt, ein Kabel mehrfach kreuzt). Die DAS-Systeme sollen dafür remotely ansteuerbar sein.

Distributed Acoustik Sensing (DAS)