.webp)
Este artigo explora o uso de cabos e sensores de fibra óptica para realizar monitoramento de intrusão de longa distância com baixo custo. Também são abordadas as vantagens desses sensores de fibra óptica não elétricos e sem faíscas, que permitem seu uso em plantas químicas, instalações subterrâneas e outros ambientes onde gases explosivos possam estar presentes.
Fundo
A indústria de telecomunicações conhece há muito tempo as vantagens de usar fibra óptica para enviar informações a longas distâncias. Agora, o setor de segurança tem a oportunidade de usar a mesma tecnologia para realizar monitoramento de intrusões a longa distância, utilizando a mesma tecnologia e os mesmos componentes de uma rede de telecomunicações.
É preciso reconhecer que o uso de fibra óptica em aplicações de segurança não é uma ideia nova. Já existem sistemas de segurança que utilizam fibras ópticas especializadas e altamente sensíveis, com revestimento dopado e equipamentos de sensoriamento interferométrico.
Esses sistemas de segurança altamente sensíveis não são o foco deste artigo. Embora sejam excelentes para monitorar pequenas áreas, geralmente não são utilizados para monitorar distâncias superiores a 300 metros (1000 pés), como o perímetro de um aeroporto ou um grande complexo industrial. O custo desses sistemas é proibitivo para implantações em larga escala, e sua sensibilidade os torna suscetíveis a alarmes falsos frequentes causados por fatores ambientais durante o monitoramento de grandes áreas.
Em vez disso, este artigo se concentra em uma nova técnica de aplicação de fibra óptica comum e de baixo custo para monitorar instalações de grande escala.
Uma abordagem com boa relação custo-benefício
Essa nova abordagem aproveita a sensibilidade da fibra óptica às perdas ópticas resultantes da "macrocurvatura", ou seja, da curvatura da fibra a um raio suficientemente pequeno para produzir perda de luz mensurável. Como essa abordagem utiliza fibra óptica de comunicação padrão, as ferramentas, a instalação e a manutenção desse tipo de sistema de segurança não diferem das necessárias para um enlace de telecomunicações de fibra óptica padrão.
Na verdade, essa tecnologia já é usada há anos em salas de telecomunicações para emitir um alerta caso um cabo de fibra óptica em uma grande rede se rompa, fique severamente dobrado ou sofra qualquer outro tipo de dano.
Por exemplo, se um operador de retroescavadeira romper acidentalmente um cabo de fibra óptica de telecomunicações enterrado, a equipe de reparos é alertada. Eles então usam um dispositivo chamado Reflectômetro Óptico no Domínio do Tempo (OTDR) para identificar o tipo de problema e localizar exatamente onde ele ocorreu ao longo de vários quilômetros de cabo.
Para identificar esse ponto de ruptura, é necessário um OTDR para calcular a média de milhares de reflexões em intervalos ao longo da fibra, o que normalmente leva 10 segundos ou mais para concluir o processo.
Essa capacidade inerente da tecnologia de fibra óptica de identificar com precisão a localização de um cabo dobrado ou rompido torna essa mesma tecnologia ideal para localizar um intruso. Por exemplo, se um intruso romper ou dobrar uma fibra óptica instalada no perímetro de uma instalação, a localização da tentativa de intrusão pode ser determinada com um OTDR integrado ao sistema.
Um pequeno problema ao usar essa abordagem em uma aplicação de segurança é que, para um OTDR detectar uma quantidade mensurável de perda óptica, a fibra óptica precisa estar rompida ou dobrada em um ângulo relativamente agudo. Na maioria dos casos, um invasor provavelmente dobraria o cabo apenas ligeiramente para obter acesso a uma instalação protegida; a perda de luz produzida por essa pequena dobra não seria suficiente para ser detectada pelo OTDR.
Felizmente, a solução é simples. Consiste na instalação de dispositivos de disparo com mola ao longo do percurso do cabo, capazes de detectar uma ligeira perturbação no cabo perimetral e, em seguida, amplificar essa perturbação criando uma curvatura muito mais acentuada no cabo. Essa curvatura mais fechada produz perda de luz suficiente para ser detectada pelo OTDR.
Exemplo nº 1 - Segurança Perimetral
Neste primeiro exemplo, um cabo de fibra óptica padrão (com revestimento resistente aos raios UV) é fixado à cerca existente ao redor do perímetro de uma grande instalação, como uma base militar. A fibra é mantida no lugar por diversos dispositivos de acionamento instalados na cerca em intervalos ao longo do perímetro.
Um laser injeta luz infravermelha em uma das extremidades do cabo de fibra óptica, e essa luz é monitorada continuamente pelo OTDR integrado ao sistema para determinar se houve alguma alteração na emissão de luz. Se o cabo de fibra óptica for rompido ou se um dos dispositivos de disparo for ativado por uma pequena perturbação no cabo, o sistema dispara um alarme.
Os dispositivos de disparo instalados ao longo do perímetro podem incluir ajustes mecânicos para controlar seu nível de sensibilidade. A sensibilidade do sistema também pode ser ajustada variando o comprimento de onda da luz infravermelha injetada.
Exemplo nº 2 - Segurança para instalações subterrâneas
Em um exemplo semelhante, o cabo de fibra óptica é fixado sob diversas tampas de bueiro, para proteger contra o acesso não autorizado a serviços subterrâneos.
Um dispositivo de disparo optomagnético é instalado sob cada tampa de bueiro. Quando um desses dispositivos detecta que uma tampa de bueiro foi removida, ele aciona um mecanismo interno que cria uma curvatura acentuada na fibra. Assim como no primeiro exemplo, o OTDR na extremidade principal do sistema detecta a perda de luz resultante, dispara um alerta e localiza com precisão o ponto exato do evento.
Problemas Resolvidos
Essa nova abordagem oferece soluções para alguns dos desafios clássicos enfrentados pelos projetistas de sistemas de segurança, tais como:
Como monitorar grandes distâncias de forma economicamente viável?
A fibra óptica transmite sinais por distâncias muito maiores do que os fios de cobre, sem a necessidade de reamplificação do sinal. Com a fibra, não é necessária nenhuma fonte de energia elétrica para alimentar os sensores. Isso torna a fibra óptica uma solução de segurança com excelente custo-benefício para o monitoramento de perímetros muito extensos, como os que circundam bases militares, grandes complexos industriais e outros.
Como reduzir a maior incidência de alarmes falsos que ocorrem ao monitorar grandes áreas?
A abordagem de monitoramento perimecânico aqui discutida envolve o uso de sensores optomecânicos que incluem mecanismos que permitem o ajuste da tensão do cabo de fibra óptica. Os sensores podem ser ajustados para resistir ao vento, à neve e a outros fatores ambientais, reduzindo ou mesmo eliminando alarmes falsos. A variação do comprimento de onda da luz injetada no cabo também permite ajustar a sensibilidade do sistema.
Como se proteger contra alguém que tente burlar o sistema de segurança?
Uma característica única de um sistema de segurança de fibra óptica é que, ao contrário do fio de cobre, a fibra óptica não pode ser cortada, emendada ou interligada sem ser detectada.
Como monitorar ambientes sujeitos a gases explosivos?
A fibra óptica utiliza luz infravermelha, e não eletricidade, para transmitir sinais. Ao contrário do fio de cobre, a fibra óptica não pode gerar arcos elétricos ou faíscas que possam causar uma explosão. Isso torna os sensores de fibra óptica ideais para monitorar plantas químicas, instalações subterrâneas, tanques de armazenamento e muitas outras áreas onde gases combustíveis possam estar presentes.
Como monitorar ambientes com líquidos ou gases condutores ou corrosivos?
A fibra óptica é feita de vidro, que é inerte. Ao contrário do fio metálico, a fibra óptica não sofre corrosão quando exposta a produtos químicos e não entra em curto-circuito, mesmo quando exposta à água.
Como projetar um sistema capaz de sobreviver a tempestades elétricas?
Um sistema de segurança que cobre uma área extensa está mais sujeito a danos ou destruição causados por tempestades com raios. A fibra óptica, que é de vidro, não conduz eletricidade nem raios. Se um sensor for destruído por um raio, a descarga elétrica não consegue se propagar pelo cabo de fibra óptica para destruir outros sensores e componentes do sistema.
Considerações sobre a instalação
Como se pode concluir, os sistemas de segurança que utilizam luz (fótons) em vez de eletricidade (elétrons) exigem um conjunto de habilidades diferente por parte dos instaladores de segurança. O manuseio de fibras ópticas não é necessariamente mais difícil, mas requer novos conhecimentos e ferramentas.
Os sistemas de segurança de fibra óptica descritos acima também exigiriam um software intuitivo para integrar o OTDR do sistema a um monitor, exibindo os sensores acionados ao longo do cabo. Mapas visuais cuidadosamente rotulados, mostrando os locais de atenuação, permitiriam ao vigilante localizar rapidamente uma tentativa de intrusão e responder prontamente.
Como mencionado anteriormente, existem diferentes tipos de sistemas de segurança de fibra óptica. Os instaladores devem estar familiarizados com o tipo específico de sistema de fibra óptica especificado pelo cliente final, bem como com as especificações de instalação exigidas pelo fabricante do sistema. Somente instaladores treinados e autorizados pela fábrica devem tentar instalar sistemas de segurança de fibra óptica.
Nenhum comentário foi postado ainda.