一、光纖傳感技術介紹及優(yōu)勢
傳感器技術作為信息獲取的手段，是眾多行業(yè)領域信息化、數(shù)字化和智能化的基礎與核心。光纖傳感技術具有抗電磁干擾、靈敏度高、可靠性好、傳輸距離遠、易于組成傳感網(wǎng)絡等諸多優(yōu)勢和特點，尤其在極端條件下的參數(shù)測量和惡劣工況下的在線監(jiān)測具有不可替代的獨特優(yōu)勢，在重大基礎設施、大型工程與裝備、國防軍工等領域發(fā)揮著不可或缺的重要作用，也是被美國、日本和歐洲等發(fā)達國家列為優(yōu)先發(fā)展的核心技術之一。
近年來，我國重大基礎設施建設、國家戰(zhàn)略任務與重點工程實施等領域迫切需要能夠承載幾十萬甚至上百萬個傳感器、監(jiān)測距離長達幾十甚至上百公里的大容量、長距離的傳感網(wǎng)絡。傳統(tǒng)光、電傳感網(wǎng)絡都難以滿足這些要求，已成為制約上述領域快速發(fā)展的最大瓶頸因素和“卡脖子”關鍵技術。
圖 光柵陣列全套拉絲塔成柵工藝與裝備
新一代光纖傳感網(wǎng)絡能夠同時滿足“大容量、長距離、高精度、多參量、高可靠”等多項關鍵技術要求，成為解決上述難題的首選方案。在高速鐵路、高速公路、軌道交通、機場跑道、油氣管線、能源電力等領域的市場潛力巨大；在大型油氣田勘探、海洋資源觀測、航空航天復合材料以及國防軍工領域的應用前景廣闊。
二、面向不同應用領域的光纖傳感+解決方案
光纖傳感技術已滲透于國民經(jīng)濟各個領域，為交通運輸、石油化工等眾多行業(yè)領域提供了先進光纖傳感產(chǎn)品與整體解決方案；中國信科集團有效推動了光纖傳感技術成果轉化與創(chuàng)新應用——在智慧交通、智慧管線、智慧地鐵、智能周界等重點行業(yè)領域形成了一系列標志性行業(yè)應用。
● 智慧交通
隨著中國高速公路建設的迅速發(fā)展，客流、物流、信息流的運轉效率得到了極大的提速。公路的建設發(fā)展正在從數(shù)字化、信息化邁入智能化。構建大容量、長距離、高密度、多參量的高速公路監(jiān)測感知網(wǎng)絡是實現(xiàn)交通基礎設施智能化的基礎。
目前，大流量交通已呈常態(tài)化趨勢，而傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控設備和雷達檢測儀提供的傳感信息種類還不完善，數(shù)據(jù)收集易受惡劣天氣影響，不能完全滿足智慧高速公路技術與管理等多元化需求，易造成路網(wǎng)壓力大、交通擁堵等現(xiàn)象，無法滿足對于日常運維服務及交通服務的準確性、時效性、便捷性等要求。基于光纖傳感技術的智慧交通智能道面系統(tǒng)，不僅能夠彌補傳統(tǒng)監(jiān)控手段在數(shù)據(jù)采集上的缺陷，還能構建一個開放的數(shù)據(jù)感知底座，將數(shù)據(jù)共享給不同的用戶和應用單位，如交通建設運營公司、路政部門等，提供多平臺接口以實現(xiàn)信息的高效互聯(lián)互通。利用光纖傳感器在大容量、長距離、全時全域監(jiān)測場景中的優(yōu)勢，實時監(jiān)測道路狀況、交通流量、車輛速度等多種關鍵信息，便于運維管理部門更加精準地掌握交通動態(tài)。
圖 全球首條高速公路全時全域智能道面系統(tǒng)
● 智慧管線
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，我國油氣管道正在向大口徑、高壓力、高鋼級方向發(fā)展，城鎮(zhèn)包圍管道的現(xiàn)象日趨增多，管道沿線生態(tài)環(huán)境脆弱、人口密度大，各種人為設施密布，高后果區(qū)普遍存在，第三方事件和地質災害成為了威脅管道線路安全的最主要因素。一旦造成管道泄漏事故，極易影響到國家油氣能源的安全穩(wěn)定供應，對人民群眾生命安全和正常生活造成重大威脅。
基于光纖傳感的管線預警監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)振動、溫度及應力等多參數(shù)感知，信號經(jīng)過采集分析后，建立特征信號樣本庫。依托信號特征樣本庫，構建光纖綜合感知算法模型，實現(xiàn)對第三方破壞、地質災害等事件的分類識別，達到對管道沿線多源信息監(jiān)測及預警目的。
圖 長輸油氣管線預警監(jiān)測系統(tǒng)
● 智慧地鐵
城市軌道交通具有安全、快速、準時、大運量和環(huán)保等突出特點。在推動城市現(xiàn)代化進程、改善交通環(huán)境、引導和優(yōu)化城市空間布局、帶動城市經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展等方面發(fā)揮著巨大作用。我國運營線路規(guī)模、在建線路規(guī)模和客流規(guī)模均居世界第一。隨著我國城市軌道交通系統(tǒng)的大規(guī)模、高速發(fā)展，其運營安全成為當前急需考慮的首要問題，迫切需要構建面向軌道交通安全監(jiān)測與評估的系統(tǒng)。
目前用于監(jiān)測路基沉降、鋼軌裂紋及斷軌、道岔位移、變形及裂紋、隧道沉降等結構損傷的傳統(tǒng)技術都存在不同程度的缺點和不足，難以滿足目前城市軌道交通工程結構安全監(jiān)測與評估的需求。光纖傳感技術由于其具有靈敏度高、抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、測量速度快、信息容量大、測量范圍廣且適用于惡劣環(huán)境等獨特優(yōu)勢，在高鐵/地鐵等基礎設施服役狀態(tài)監(jiān)測領域具有極大的應用前景。
采用光纖傳感技術作為軌道交通全時全域安全監(jiān)測手段，利用列車載荷、外部施工等外界激勵作為“綠色震源”，收集海量傳感信號并利用大數(shù)據(jù)和智能分析技術對數(shù)據(jù)進行分析和處理，形成城市軌道交通運營期安全管理規(guī)范和標準，對于構建智能化地鐵結構安全監(jiān)測系統(tǒng)具有重要推動作用。
圖 全球首條全時全域地鐵結構安全監(jiān)測系統(tǒng)
● 智能周界
隨著國內(nèi)社會財富高速增加、以及國際安全形勢的日益嚴峻，國家各階層對安全的需求愈來愈高、愈來愈廣，特別是在軍事要地、國家重要機關部門、機場、銀行等特殊場所，對高級別安防系統(tǒng)的需求更為迫切。在經(jīng)濟的發(fā)展和人們安全防范意識提高的同時，“平安城市”概念被提出，給我國安防行業(yè)發(fā)展強有力的推動，致使我國的安防行業(yè)進入了快速發(fā)展時期。
周界入侵報警系統(tǒng)所面對的防范對象廣泛而復雜，且受到地形、地勢、氣候、氣象等各方面條件的制約，防范要求更高，難度也更大。目前在國內(nèi)周界安防領域內(nèi)，雖然視頻監(jiān)控、門禁和紅外等傳統(tǒng)技術已經(jīng)比較成熟，占據(jù)市場主流，但其均屬于較低安全級別的周界安防技術，存在被突破幾率較高、防誤報技術有待改進、定位功能原始等很多缺點，難以滿足現(xiàn)代較高級別安防的需求。
光柵陣列周界入侵報警系統(tǒng)作為新一代安防監(jiān)測系統(tǒng)，利用無源光纖傳感技術使得系統(tǒng)在不需要任何戶外有源器件的情況下能夠提供長距離監(jiān)控，提供實時、可靠的入侵報警，使得相關人員能夠迅速準確做出相應的行動。并可與視頻、紅外、門禁等系統(tǒng)聯(lián)動構建整體安防監(jiān)控體系。
圖 光柵陣列周界入侵報警系統(tǒng)
