Fiber optik akustik algılayıcı sistem ile tel çit üzerinde gerçekleşen güvenlik ihlallerinin tespiti
Detection of security breach on wire fence with fiber optic acoustic sensing system
Yazar: TAYFUN ERKORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. SUHAP ŞAHİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Dağıtık sistemler = Distributed systems ; Derin öğrenme = Deep learning ; Fiber optik kablo = Fiber optic cable ; Sensörler = Sensors ; Sınır güvenliği = Border security

Özet:
Fiber optik kablolar, geleneksel sensörlerden daha hassas ölçüm yapabilmeleri ve çevresel faktörlere karşı dirençli olmaları sebebiyle son zamanlarda algılayıcı olarak da kullanılmaktadırlar. Dağıtık akustik algılayıcı sistem ve derin öğrenme algoritmaları ile fiber hat üzerindeki herhangi bir noktada gerçekleşebilecek sınır ihlallerinin tespiti mümkün olabilmektedir. Tez çalışmasında Samm Teknoloji ve TÜBİTAK BİLGEM iş birliği ile geliştirilen FOTAS (Fiber Optik Tabanlı Akustik Algılayıcı Sistem) SF-10 cihazı kullanılmıştır. Algılayıcı sistem kapalı bir ortamda konumlandırılmış olup, akustik etki sonucu sinyalde gerçekleşen değişiklikler genlik ve şelale ekranlarında canlı olarak izlenebilmektedir. Gerçek ortam verilerinin oluşturulması için fabrika etrafındaki tel çitlere fiber kablo serilerek yaklaşık 3 km'lik bir test sahası kurulmuştur. Bu çalışmada çit üzerine tırmanma, çiti bükme ve çiti kesme gibi ihlal senaryoları gerçekleştirilerek veri kayıtları alınmıştır.  Veriler üzerinde dalgacık dönüşümü ve yüksek geçiren filtre gibi sinyal işleme yöntemleri uygulanarak olaylar incelenmiş ve etiketlenmiştir. Sistemin olayları doğru ve performanslı bir şekilde algılayabilmesi için 1D-CNN modeli geliştirilmiştir. Çalışma sonucunda geliştirilen 1D-CNN akustik algılama modeli ile tel çit üzerindeki fiber hatta gerçekleşen olayların başarılı bir şekilde tespit edildiği görülmüştür.

Abstract:
Fiber optic cables have recently been used as sensors because they can measure more sensitively than conventional sensors and are resistant to environmental factors. With the distributed acoustic sensors and deep learning algorithms, it is possible to detect boundary violations that may occur at any point on the fiber line. In this thesis study, FOTAS (Fiber Optic Based Acoustic Sensor System) SF-10 device developed in cooperation with Samm Technology and TÜBİTAK BİLGEM was used. The sensor system is located in a closed environment, and the changes in the signal as a result of the acoustic effect can be watched live on the amplitude and waterfall screens. In order to create real environment data, a test area of approximately 3 km was established by laying fiber cables on the wire fences around the factory. In this study, violation scenarios such as climbing on the fence, bending the fence and cutting the fence were performed and data were recorded. Events are examined and labeled by applying signal processing methods such as wavelet transform and high-pass filter on the data. A 1D-CNN model has been developed so that the system can detect events accurately and with performance. As a result of this study, it was seen that the events occurring on the fiber line on the wire fence were successfully detected with the 1D-CNN acoustic detection model developed.