איתור מנהרות באמצעות סיב אופטי

חוקרי הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון פיתחו דרך לאיתור מנהרות באמצעות סיב אופטי.

חפירת מנהרות מלווה בשחרור מאמצים הגורם לתזוזות, אף אם קטנות, בתווך הקרקע. על ידי מדידת השינויים המרחביים של התזוזות בציוד רגיש, ניתן לאתר את מיקום המנהרה". החוקרים יציגו מחקרם בכנס בינלאומי שיתקיים באפריל 2009 בפלורידה-ארה"ב.

"מנהרות הברחה מאפשרות תנועה בלתי מבוקרת של אנשים, סמים וכלי נשק, ומהוות איום לביטחון המדינה. חידושים טכנולוגים בתחום מדידת עיבורים בסיבים אופטיים מאפשרים פיתוח של גדרות בטחון תת-קרקעיות חכמות, המסוגלות לזהות ולאתר את חפירת המנהרות", אומרים החוקרים, ד"ר אסף קלר וד"ר רפאל לינקר מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון. "חפירת מנהרות מלווה בשחרור מאמצים הגורם לתזוזות, אף אם קטנות, בתווך הקרקע. על ידי מדידת עיבורים (שהם השינויים המרחביים של התזוזות), בציוד רגיש, ניתן לאתר את מיקום המנהרה".

מחקרם מבסס את השלבים הראשוניים לפיתוח גדר תת קרקעית המבוססת על טכנולוגי מסוג BOTDR למדידת עיבורים לאורך סיבים אופטיים.  
(Brillouin optical time domain reflectometry).

לדברי חוקרי הטכניון, טכנולוגית ה-BOTDR אידיאלית למטרה זו, שכן 30 קילומטרים של גבול יכולים להבחן בו זמנית על ידי מכשיר אחד, והסיב המשמש למדידה הוא סיב תקשורת קונבנציונלי בעלות של מספר שקלים בודדים למטר אורך.

במסגרת המחקר, שממצאיו יוצגו בכנס מיגון, בטחון וחישה של האגודה הבינלאומית למחקר מבוסס אור SPIE - Defense, Security and Sensing, נבחנו שתי אופציות לאיתור מנהרות. האחת מבוססת על הטמנת סיב אופטי אופקי בעומק רדוד (ראה איור), והשניה על הטמנת הסיב בכלונסאות אנכיים קטני קוטר. המחקר מערב אספקטים של מכניקת קרקע, ומתחשב באינטראקציה בין הסיב לקרקע ולמבנה הטמון.

מערכת האיתור מבוססת על פירוק האות הנמשך לאדוות (wavelet) ואפיונם על ידי רשת עצבית (Neural network). הרשת העצבית אומנה לאתר מנהרות על ידי סימולציות מחשב של עשרות אלפי מקרים, הכוללים גם הפרעות שלא קשורות למנהרה (כגון גשמים, ועומסים בפני השטח, שנמדדו ואופינו בתעלות קרקע בטכניון). לחפירת המנהרה אפיון מרחבי מאוד ברור ושונה מהפרעות אחרות. יכולתה של גישת ה-BOTDR לספק פרופיל עיבורים רציף לאורך הסיב, ויכולתה של המערכת העצבית "לתפוס" את הפרופיל המאפיין את החפירה הן המפתח להצלחת המערכת.

מהניתוח הפרמטרי, עולה כי מערכת איתור המבוססת על עקרונות אלה מסוגלת לאתר מנהרות צרות מאוד אף בעומקים הגדולים מ-20 מטרים, עם מספר מוגבל של התרעות שווא.

לכתבה באתר הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון