Ingenieure testen unterirdisches Grenzsicherungssystem zwischen den USA und Mexiko

Ingenieure testen unterirdisches Grenzsicherungssystem zwischen den USA und Mexiko
Ingenieure testen unterirdisches Grenzsicherungssystem zwischen den USA und Mexiko
Anonim

Ein einzigartiges unterirdisches Überwachungssystem, das von UA-Forschern getestet wurde, könnte verwendet werden, um die gesamte Grenze zwischen den USA und Mexiko kontinuierlich zu überwachen.

Das als Helios bekannte Grenzüberwachungssystem besteht aus Laserimpulsen, die über im Boden vergrabene Glasfaserkabel übertragen werden und auf Bewegungen auf der darüber liegenden Oberfläche reagieren. Ein Detektor an einem oder beiden Enden des Kabels analysiert diese Antworten.

Helios ist empfindlich genug, um einen Hund zu erkennen und kann zwischen Menschen, Pferden und Lastwagen unterscheiden. Das System kann so eingestellt werden, dass es nicht von kleinen Tieren ausgelöst wird, und kann auch erkennen, ob Personen rennen oder gehen oder graben und in welche Richtung.

Zonge, ein geophysikalisches Ingenieurunternehmen mit Sitz in Tucson, Arizona, installierte kürzlich ein Helios-Testsystem in der Wüste in der Nähe von Tucson. Das Lowell Institute for Mineral Resources der UA leitet das Projekt zur Bewertung von Helios als Instrument für die Grenzüberwachung, unterstützt vom UA National Center for Border Security and Immigration.

Das ist keine neue Technologie. Solche Systeme sind als intelligente Sensoren bekannt und werden bereits verwendet, um große Bauwerke wie Dämme, Pipelines, Brücken und Autobahnen auf Risse oder seismische Schäden und andere unsichtbare Belastungskräfte zu überwachen, die tief in Strukturen wirken.

Das Helios-System besteht aus Glasfaserkabeln, Lasern und Detektoren und wird genauer als "verteilter akustischer Sensor" beschrieben. Es stützt sich für seinen Betrieb auf das physikalische Phänomen der "optischen Rückstreuung" und wird von der britischen Firma Fotech Solutions hergestellt.

"Es ist alles eine Frage des Maßstabs", sagte Scott Urquhart, Präsident und leitender Geophysiker von Zonge, und sprach über die Verlagerung von der Erkennung seismischer Ereignisse zur Messung winziger Vibrationen unter der Oberfläche, die durch Wüstentiere, sowohl zwei- als auch vierbeinige, verursacht werden.

"Wenn sehr kleine Vibrationen auf die Glasfaserkabel treffen, werden die Kabel leicht verzerrt", sagte Urquhart. "Diese Verzerrung erzeugt eine einzigartige Signaturänderung in den Laserimpulsen, die von der Helios-Einheit erkannt werden kann."

Urquhart sagte, das Zonge-Team habe mehrere Arten von Kabeln am Teststandort in der Wüste vergraben. "Jeder hatte unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf Flexibilität oder Art der Abschirmung", sagte er. "Der Vorteil eines Kevlarkabels gegenüber einem Stahlkabel ist natürlich, dass das Kevlarkabel nicht mit einem Metalldetektor gefunden werden kann."

Auch das Ausgraben und saubere Durchschneiden des Kabels stoppt den Betrieb des Systems nicht, vorausgesetzt, an beiden Enden des Kabels ist eine Helios-Einheit angeschlossen, sagte Urquhart. „Wir können Leute erkennen, die das Kabel ausgraben, und selbst wenn sie es durchschneiden, hört das Signal nicht auf, von der Unterbrechung zurück zur Helios-Einheit zu fließen“, sagte er.

Die Auflösung des Kabels kann in Schritten von einem Meter eingestellt werden, was bedeutet, dass die Position eines durchtrennten Kabels oder von Personen oder Fahrzeugen entlang eines Kabelabschnitts bis auf einen Meter genau lokalisiert werden kann 50 Kilometer lang.

Moe Momayez, außerordentlicher Professor für Bergbau und Geologie am UA Lowell Institute for Mineral Resources, ist Co-Autor eines Berichts, in dem die jüngsten Helios-Tests detailliert beschrieben werden. „Wir können mit nur einem Helios-Detektor Kabel bis zu 50 Kilometer Länge verlegen“, sagte er. "Da sich die 50-Nanosekunden-Laserpulse mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, können wir jedes Ereignis praktisch augenblicklich erkennen und die entsprechenden Ressourcen an diesem Ort einsetzen."

Diese 50 Kilometer langen Kabel mit jeweils einem Helios-Detektor können endlos aneinandergereiht werden, um große Entfernungen zu überbrücken. Beispielsweise ist die Grenze zwischen den Vereinigten Staaten und Mexiko 1.969 Meilen oder 3.169 Kilometer lang. Obwohl die extreme Topographie einiger Grenzgebiete die Kabelverlegung erschweren würde, entspricht die Unterteilung der Grenzlänge in 50-Kilometer-Segmente ungefähr 64 Kabelabschnitten und Detektoreinheiten.

Es ist vorgesehen, Helios in ein größeres System zu integrieren, das mobile Überwachungsfahrzeuge umfasst, wie sie derzeit von Grenzschutzbeamten eingesetzt werden.Aus diesem und vielen anderen Gründen ist es noch zu früh, die Kosten für die Überwachung der US-mexikanischen Grenze zu nennen, aber alle Projektbeteiligten sind sich einig, dass sie deutlich niedriger sein würden als die bisher eingesetzten unwirksamen Barrieren wie Stahlzäune und getrennte Sensorgitter, oder virtuelle Hi-Tech-Zäune.

Momayez' Mitautor des Berichts ist Kevin Moffitt, ein Forschungswissenschaftler am UA National Center for Border Security and Immigration. Sie kommen in dem Bericht zu dem Schluss, dass "ein Beobachter mit ausreichender Ausbildung vernünftigerweise zwischen Ereignissen unterscheiden kann, die von einer Gruppe von Menschen, Rindern, Pferden, dem Graben von Tunneln, Autos oder sogar 'heimlichen' Grenzgängern ausgelöst wurden."

Fotech arbeitet bereits an der Automatisierung des Helios-Betriebs. Sobald über einen längeren Zeitraum eine Datenbank mit Signalen aufgebaut wurde, könnte eine fortschrittliche Mustererkennungssoftware eingesetzt werden, um vom Helios-System erkannte Ereignisse automatisch zu identifizieren. Das System würde eine Warnung generieren, wenn die Software feststellte, dass ein Grenzgänger erkannt wurde.

Zonge und Fotech haben eine 2-Jahres-Vereinbarung zur Entwicklung einer Grenzsicherheitsanwendung unterzeichnet. Der nächste Schritt, so der Bericht, sei ein begrenzter Einsatz entlang eines Grenzabschnitts mit bekanntermaßen hohem grenzüberschreitenden Verkehrsaufkommen. Zonge bemüht sich um Finanzierung für diesen erweiterten Feldversuch, dessen Ergebnisse höchstwahrscheinlich nach Ermessen der Finanzierungsstelle veröffentlicht würden.

Zonge erwägt die Zusammenarbeit mit einem technischen Partner, der eine umfangreiche Analyse und Speicherung der Datenmengen, die das Testsystem sammeln wird, bereitstellen könnte. Vertreter eines großen Verteidigungsunternehmens waren bei den Tests anwesend, ebenso wie ein Beobachter aus dem Büro der Kongressabgeordneten Gabrielle Giffords.

Da Helios erkennen kann, ob sich Menschen in unterirdische Tunnel graben oder sich durch diese bewegen, hat das System ein großes Potenzial für die Perimetersicherheit - zum Beispiel Gefängnisse - und die Minensicherheit. Wenn ein solches System in einem Netzwerk von Minenschächten und Tunneln installiert wäre, könnte ein eingeschlossener Bergmann einfach auf die Felswand klopfen und das System könnte seinen Standort auf wenige Meter genau bestimmen.

Testbericht

"Das Helios-System und die Grenzsicherheit: Eine unabhängige Bewertung des Helios-Systems in Bezug auf die Überwachung der Grenzsicherheit in Südarizona."<a background-color:="" "http://www.engr.arizona.edu/news/ title=

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