Bachelor's Thesis

Measurement of Vibrations Induced by Human Movement Using a DAS System

Final Thesis 18.57 MB Appendix 3.29 kB

Author of thesis: David Kaláb

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Dejdar, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Mokrý, Ph.D.

Abstract:

The bachelor's thesis deals with vibration measurement using DAS reflectometric system. The thesis includes a theoretical analysis of light propagation in optical fiber and optical phenomena such as Rayleigh scattering, which is key to the measurement principle of the DAS system. It also includes an analysis of other sensor systems and the DAS system itself, particularly its measurement principle and applications. The practical section focuses on the detection of vibrations caused by the movement and activities of people. A 5x5 Sobel operator was used for edge detection on the measured data. A comparison was made with a smaller 3x3 Sobel operator. Further processing involved bandpass filtering to remove noise, and edge detection was also applied to the filtered data. These processing methods were compared based on the magnitude of the normalized intensity of individual activities. A floating treshold was created for a single channel for this processed data, allowing events to be visualized over time. The output is a MATLAB script for processing measured data from the DAS system.

Keywords:

acoustic vibrations, distributed acoustic sensing, distributed system, edge detection, fiber optical sensors, floating threshold, interrogator, optical fiber, Rayleigh scattering

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Můžete kvantifikovat výpočetní náročnost a přesnost použitých filtrů? 2) Lze z intenzity běhu stanovit rychlost běhu? 3) Jaký je důvod pro změnu měřítka horizontální osy u daných událostí? 4) Co znamená špička v oblasti 100 m v grafu intenzity?

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Telecommunications

Study programme

Telecommunication and Information Systems (BPC-TLI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. (předseda)
prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Dejdar, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Karásek, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Pavelka (člen)
Ing. Alžbeta Kostelanská (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Dejdar, Ph.D.

Student se ve své bakalářské práci zabýval měřením vibrací vyvolaných pohybem osob pomocí distribuovaného akustického systému DAS. Cílem práce bylo ověřit citlivost systému na různé typy lidské aktivity a navrhnout vhodné metody zpracování naměřených dat.
Dosažené výsledky prokazují schopnost systému DAS detekovat různé formy lidské aktivity a potvrzují význam vhodného zpracování dat pro zvýšení citlivosti detekce. Přínosem práce je zejména vytvořený skript pro analýzu dat a porovnání různých metod zpracování, včetně vlivu filtrace a detekce hran.
Student při řešení práce postupoval samostatně, k řešení přistupoval iniciativně a průběžně konzultoval navržené postupy. Prokázal dobrou orientaci v problematice distribuovaného optického měření a schopnost tyto poznatky uplatnit v praktické části práce. V rámci experimentu realizoval měření na reálné trase a následně provedl systematické zpracování dat v prostředí MATLAB, zahrnující mimo jiné filtraci signálu, detekci hran a implementaci metody plovoucího prahu.
Práce je po obsahové stránce na velmi dobré úrovni. V textu se místy vyskytují drobné typografické a jazykové nepřesnosti (překlepy, stylistické neobratnosti či méně přesné formulace), které však nesnižují srozumitelnost ani odbornou úroveň práce.
Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm A / 97 bodů. Points proposed by supervisor: 97

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Mokrý, Ph.D.

Práce se zabývá možností detekce událostí pomocí distribuovaného akustického snímání (DAS) a metod analýzy obrazů. Přínos práce je spíše praktický, ačkoliv teoretická část nabízí poměrně edukační přehled optovláknových senzorů. Text práce je psaný čtivě, ale někdy na úkor hloubky. Po formální stránce je text kvalitní, vyskytují se spíš drobné chyby či nejednoznačnosti značení.

V experimentální části práce je ověřena možnost detekce událostí z náměrů systému DAS, zadání je tím splněno. Domnívám se však, že student měl být v experimentech důslednější. Např. porovnání velikosti konvolučních jader a zařazení filtru typu pásmová propust je omezeno na malý počet možností, výsledky jsou hodnoceny pouze subjektivně na základě grafických výstupů. Ačkoliv tyto jsou hlavním výstupem praktické části, není kladen důraz na jejich čitelnost (viz např. obrázky 4.6 a 4.8). U konvolučních jader je řeč o výpočetní náročnosti a přesnosti, ani jedno ale není kvantifikováno. Vliv parametrů výpočtu adaptivního prahu není řešen.

Celkově práce působí jako dobrá demonstrace konceptu, pro praktickou využitelnost by však bylo třeba systematičtějšího experimentálního ověření. Práci tudíž navrhuji k obhajobě s hodnocením 85 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Můžete kvantifikovat výpočetní náročnost a přesnost použitých filtrů?
Points proposed by reviewer: 85

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová