Blått og grønt lys strømmer ut av gjennomskåret bunt av fiberoptiske kabler.
Lyspulsene som fosser gjennom fiberoptiske kabler, lar seg forvandle til følsomme "mikrofoner". Det har allerede skapt milliardinntekter, skriver artikkelforfatterne. Illustrasjonsfoto: Shutterstock

Lys med «ører» gir milliardinntekter

Laserlys kan høre! Fenomenet økte energiselskapet BPs inntekter med omlag fire milliarder kroner i 2019. Neste gevinst kan bli rimeligere og sikrere drift av vann og avløp, vei og kraftlinjer.

Langt under havbunnen ligger milevis av fiberoptiske kabler, i tusenvis av olje- og gassbrønner. Pulserende laserlys fosser gjennom glassfibrene, frakter styresignaler ned i dypet og måledata tilbake.

Men lyspulsene lar seg også forvandle til følsomme «mikrofoner».

Slike «ører» kan brukes til å optimalisere ulike former for produksjon – pluss spare store kostnader til vanns, til lands og i luften med!

Lysrefleksjoner påvirkes av lyd

Kunststykket er mulig fordi urenheter i glassfibrene sender noe lys tilbake igjen. Dette lyset kan avsløre om ørsmå vibrasjoner – lydbølger – oppstår rundt og langsetter kabelen.

Så hva om datamaskiner kunne lære seg å gjenkjenne enkelte lysrefleksjoner? Eksempelvis de som forårsakes av suset fra sand- og vanninntrengning i oljebrønner?

Vil maskinene makte å gjenkjenne «fingeravtrykket» til slike problemer så tidlig at operatøren rekker å avverge dyre driftsproblemer?

Gjenkjenner «fingeravtrykket» til enkeltlyder

I selskapet Lytt – fersk spinoff fra BP – og i SINTEF har vi sammen trent opp et dataprogram til akkurat det. Ved å få en slik hørsel, klarte fiberkabler som allerede lå på havbunnen å øke bruttoinntektene til BP med over 400 millioner dollar (nær fire milliarder kroner) i 2019.

Også andre aktører i samfunns- og næringslivet har uløste oppgaver som kan løses slik.

Lysets «ører» kan nemlig lære seg lyden av alt fra ørsmå sprekkdannelser i vindmøller og bruer til gryende lekkasjer i vann- og avløpsnett. Og jo tidligere slikt oppdages, jo rimeligere blir reparasjonene.

Løsning midt imellom dagens bruksområder

Fiberoptisk teknologi brukes i dag til to formål:

  • Tele og datakommunikasjon: Optiske fibre har revolusjonert telenettet og bærer det meste av datatrafikken som går via internett. De foretrekkes fordi fibrene har stor overføringskapasitet og liten demping, er «immune» mot elektriske forstyrrelser, har små dimensjoner, veier lite, lever lenge og er vanskelige å avlytte.
  • Målinger: Fiberoptiske system måler trykk og temperatur i ulike prosesser, pluss strekk og tøyninger i konstruksjoner. Slike ytre påvirkninger gir nemlig sporbare endringer i lystransporten gjennom spesialfibrene som oftest brukes i slike systemer.

Midt mellom disse to «teknologifamiliene» ligger den løsningen som vi i Lytt og i Sintef har utviklet.

Løste nøtt – til glede også for andre

Også vi måler en ytre påvirkning: lyd. Men vi bruker ordinære fiberoptiske kommunikasjonskabler. Det vil si utstyr som oljeindustrien allerede har flust av på havbunnen.

Gjennom jobben som alt er gjort for Lytt, har vi bygd opp kompetanse som vil komme også eiere av annen infrastruktur til gode.

Alle som vil bruke «lys med ører» til å påvise gryende skader på utstyr og konstruksjoner, møter nemlig den nøtten vi klarte å knekke: Hvordan sile ut effektivt de lysrefleksjonene som representerer akkurat den lyden vi lytter etter?

Rommer enorme datamengder

Lyset som reflekteres i oljeindustriens optiske kommunikasjonskabler, rommer enorme datamengder. Datamengden som kommer fra en enkelt brønn, tilsvarer strømming av ett tusen filmer hver eneste time.

Dette «informasjonshavet» gikk vi løs på med en totrinnsprosess.

  • Ved Sintefs flerfaselaboratorier, i en rørsløyfe utstyrt med fiberoptikk, ble strømmende olje, vann og gass tilført sand – i tur og orden på ulike steder og i ulike mengder.
  • Lysrefleksjonene som oppsto i de fiberoptiske kablene i hvert forsøk ble nøye observert.
  • Informasjon om disse endringene ble matet inn i et dataprogram sammen med «fasiten» om hvor mye sand, olje, vann og gass vi tilførte – samt hvor og når vi gjorde det.
  • Ved hjelp av maskinlæring og «cloud computing» (bruk av servere og regnekapasitet i skyen), lærte dataprogrammet mønsteret i sammenhengene mellom observasjoner og fasit. Så godt, at programmet i dag «hører» hvor olje, vann, gass og sand trenger inn, meter for meter i kilometerlange oljebrønner – og i hvilke mengder.

  •    Les også: 5G kan redde liv, men det skjer ikke av seg selv

Har overføringsverdi

Kunnskapen herfra er alt på vei ut til andre sektorer.

SINTEF studerer nå hvordan teknologien kan brukes til å overvåke rørledninger som skal frakte CO2 fra fangst- til lagringssteder. Neste mål er å bruke teknologien til tidlig varsling av lekkasjer i vann- og avløpsnett og skader på kraftkabler.

Lyttende lys har trolig en lysende fremtid. Behovet for å etterse/vedlikeholde infrastruktur og dermed spare på materialbruken, vil nemlig øke med sirkulærøkonomiens inntog.

Artikkelen ble første gang publisert i Dagens Næringsliv 28. januar 2021 og gjengis her med DNs tillatelse.