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光柵陣列傳感技術產(chǎn)業(yè)化建設項目可行性研究報告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2022-12-18

1、項目概況

（1）光纖傳感技術分類及介紹

光纖傳感技術是一種以光纖中的導波原理為理論基礎的傳感技術，以光纖為媒介感知和探測外界被測信號，其在傳感方式、傳感原理以及信號的探測和處 理等方面都比傳統(tǒng)的電學傳感技術有著明顯的差異及技術優(yōu)勢。

光纖傳感技術的基本原理是在受到壓力、溫度、電場、磁場外界環(huán)境因素的影響時，光纖中傳輸 的光波容易受到這些外在場或量的調(diào)制，因而光波的表征參量如強度、相位、頻率、偏振態(tài)等會發(fā)生相應改變，通過檢測這些參量的變化，可以獲得外界被測參 量的變化信息，實現(xiàn)對外界被測參量的“傳”和“感”的功能。

其具體工作原理 是由光源發(fā)出光波，通過置于光路中的傳感元件，將待測外界信息如溫度、壓力、 應變、電場等疊加到載波光波上。承載信息的調(diào)制光波通過光纖傳輸?shù)教綔y單元， 并經(jīng)信號處理后檢測出隨待測外界信息變化的感知信號，從而實現(xiàn)傳感功能。

按照光在光纖中被調(diào)制的原理，光纖傳感技術可以分為強度調(diào)制型光纖傳感技術、相位調(diào)制型光纖傳感技術、波長調(diào)制型光纖傳感技術及偏振態(tài)調(diào)制型光纖 傳感技術四大類，具體包括分布式光纖測溫技術、分布式光纖振動測量技術、分布式光纖應變傳感技術、光纖干涉儀、光纖陀螺技術、光纖光柵傳感技術、光纖 氣體吸收光譜傳感技術、光纖熒光光譜測溫技術、光纖電流傳感技術、光柵陣列 傳感技術等。其中，除航空航天應用較多的光纖陀螺等技術外，產(chǎn)業(yè)化應用最為 廣泛的光纖傳感技術主要為光纖光柵傳感技術、分布式光纖測溫技術、分布式光纖振動測量技術。

目前，以“大容量、高精度、高密度、長距離、高可靠”為特征的新型光纖 傳感網(wǎng)絡已經(jīng)成為光纖傳感最重要的發(fā)展趨勢——大容量：光纖傳感單元多達幾 千甚至數(shù)萬個；高精度：光纖傳感監(jiān)測精度進一步顯著提高；高密度：傳感單元 間隔達到厘米級；長距離：光纖傳感監(jiān)測范圍多達幾十甚至上百公里：高可靠： 能夠更好地滿足惡劣工程現(xiàn)場長期可靠運行需要。

而傳統(tǒng)的光纖傳感技術，無論 是光纖光柵傳感技術還是分布式光纖傳感技術，均難以滿足“大容量、高精度、 高密度、長距離、高可靠”光纖傳感網(wǎng)絡的應用需要和迫切需求。因此，基于光 柵陣列的新一代光纖傳感技術應運而生。

光柵陣列傳感技術作為一種可靈活配置的大規(guī)模、高精度、快響應、多參量、高可靠的新一代光纖傳感新技術，能夠為我國大交通、安防等國家大型工程、 重要基礎設施的狀態(tài)監(jiān)測與安全管理等提供完整先進的解決方案，能夠及時掌握其在役狀態(tài)、健康狀況，對潛在的病害和突發(fā)的事故隱患及時地進行預警和報警， 顯著提升我國大型基礎設施的實時監(jiān)測能力與安全管理水平。

（2）項目建設內(nèi)容概況

本項目在光柵陣列傳感技術工程化應用研發(fā)的基礎上，進行相關產(chǎn)品生產(chǎn)線建設，形成光柵陣列傳感科技成果的規(guī)?；a(chǎn)能力，實現(xiàn)其市場化應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

本項目研發(fā)環(huán)節(jié)將針對光柵陣列傳感光纖、光柵陣列傳感光纜、光柵陣 列解調(diào)儀表、光柵陣列傳感集成應用軟件四個方面，通過引進技術人才、購置先進的研發(fā)測試設備儀器、搭建模擬仿真試驗平臺等進行光柵陣列傳感技術工程化 應用研發(fā)；本項目生產(chǎn)線建設環(huán)節(jié)將通過購置關鍵生產(chǎn)工藝裝備和測試檢驗設 備、儀器，分別建設光柵陣列傳感光纖、光柵陣列傳感光纜和光柵陣列傳感解調(diào) 儀表生產(chǎn)線與系統(tǒng)總裝線三條生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品為光柵陣列傳感光纖、光柵陣列 傳感光纜、光柵陣列解調(diào)儀表、光柵陣列傳感集成應用軟件。

2、項目建設的必要性

（1）有效滿足國家大型基礎設施與重大工程的運行狀態(tài)監(jiān)測與安全管理需求

伴隨我國經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，城市軌道交通、高速公路、機場、石油天然 氣管線、大型橋梁、高速鐵路等國家大型工程、重要基礎設施呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。

上述大型基礎設施、重大工程與人民生命財產(chǎn)安全息息相關，其運行狀態(tài)監(jiān)測與安全管理已經(jīng)成為當前急需解決的重大問題。面對復雜的大交通、安防等領域大型基礎設施、重大工程的運行狀態(tài)監(jiān)測與安全管理需求，光纖光柵傳感技術、分布式光纖傳感技術（分布式光纖測溫技術、分布式光纖振動測量）等傳統(tǒng)光纖傳感及其他傳感技術手段由于其各自存在技術短板，尚不能滿足上述應用領域發(fā)展 需要。

本項目基于光柵陣列的新一代光纖傳感技術（“光纖傳感 2.0”），采用拉絲塔在線寫入光纖光柵，利用波分+時分混合復用的方式對海量傳感信號進行解調(diào)， 有效融合“光纖光柵傳感技術”與“分布式光纖傳感技術”的各自優(yōu)勢，進而實 現(xiàn)“大容量、高精度、高密度、長距離、高可靠”的新一代光纖傳感網(wǎng)絡。

通過本項目建設，能夠為我國大交通、安防等領域國家大型工程、重要基礎設施的狀 態(tài)監(jiān)測與安全管理提供完整先進的解決方案，能夠及時掌握其在役狀態(tài)、健康狀 況，對潛在的病害和突發(fā)的事故隱患及時地進行預警和報警，有效滿足城市軌道 交通、高速公路、機場、石油天然氣管線、大型橋梁、高速鐵路等下游市場的實 時狀態(tài)監(jiān)測與安全管理需求。

（2）實現(xiàn)公司先進技術落地及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

公司作為國內(nèi)領先的光纖傳感技術和物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)解決方案供應商，積極進行基于光柵陣列傳感光纖的新一代光纖傳感技術研究，以及光柵陣列傳感光 纖、光柵陣列傳感光纜、光柵陣列解調(diào)儀表、光柵陣列傳感集成應用軟件等光柵 陣列傳感產(chǎn)品的技術攻關、產(chǎn)品研發(fā)和示范應用，以上工作已經(jīng)取得良好成效并 形成了良好基礎，但總體上仍處于中試、小批量、示范項目應用階段。

因此，為了實現(xiàn)光柵陣列傳感技術的科技成果轉(zhuǎn)化、技術落地和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)， 公司需要在既有基礎技術上充分結(jié)合各應用領域應用特點和實際需求，針對光柵 陣列傳感光纖、光柵陣列傳感光纜、光柵陣列解調(diào)儀表、光柵陣列傳感集成應用 軟件進行相關技術、產(chǎn)品和規(guī)模化生產(chǎn)工藝研發(fā)，快速實現(xiàn)迭代升級，形成全鏈 條的光柵陣列傳感“纖—纜—解調(diào)儀表—應用軟件”的整體解決方案。

在光纖傳感技術工程化應用研發(fā)的基礎上，進行高水平的工業(yè)化光柵陣列傳感光纖生產(chǎn) 線、光柵陣列傳感光纜生產(chǎn)線和光柵陣列傳感解調(diào)儀表生產(chǎn)線與系統(tǒng)總裝線三條 主要生產(chǎn)線建設，形成規(guī)模化生產(chǎn)能力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展。

（3）優(yōu)化公司業(yè)務結(jié)構、完善產(chǎn)業(yè)布局，實現(xiàn)業(yè)績提升

目前公司光纖傳感器、解調(diào)儀表等產(chǎn)品主要是基于光纖光柵傳感技術、分布式光纖測溫技術、分布式光纖振動測量技術三種傳統(tǒng)技術實現(xiàn)，應用領域主要集 中在油罐火災、隧道火災、橋梁監(jiān)測、小規(guī)模周界。

而面對我國城市軌道交通、 高速公路、機場、石油天然氣管線、大型橋梁、高速鐵路等大交通、安防等領域 國家大型工程、重要基礎設施的運行狀態(tài)監(jiān)測與安全管理，現(xiàn)有產(chǎn)品尚無法滿足 實際需要。因此，公司急需借助光柵陣列傳感技術對公司既有產(chǎn)品和解決方案進 行全面升級換代，實現(xiàn)我國大交通、安防等領域國家大型工程、重要基礎設施的 大型應用突破，從而進一步優(yōu)化公司業(yè)務結(jié)構和完善產(chǎn)業(yè)布局，實現(xiàn)未來公司業(yè) 績的快速提升。

（4）做強光纖傳感產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)公司健康可持續(xù)發(fā)展

自成立至今，公司一直專注于光纖傳感技術的進步與發(fā)展。作為國內(nèi)最早從事光纖傳感及物聯(lián)網(wǎng)技術智能化應用的企業(yè)，公司在光纖敏感材料、關鍵核心器 件、智能化儀表以及先進傳感系統(tǒng)等方面擁有多項核心自主知識產(chǎn)權，并已形成 系列化光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)應用解決方案，是國內(nèi)外領先的光纖傳感技術 研發(fā)與規(guī)?；a(chǎn)品生產(chǎn)基地。

光纖傳感是公司大力發(fā)展的核心業(yè)務，做強光纖傳 感業(yè)務、打造產(chǎn)業(yè)特色、引領中國光纖傳感行業(yè)發(fā)展，是公司的重要使命和任務， 是公司實現(xiàn)光纖傳感創(chuàng)新發(fā)展的最佳途徑，是公司持續(xù)健康快速發(fā)展的必然道路。

3、項目建設的可行性

（1）國家產(chǎn)業(yè)政策支持鼓勵行業(yè)發(fā)展

光纖傳感器及智能儀器儀表行業(yè)屬于國家鼓勵和重點支持的高新技術領域 和行業(yè)，是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的細分行業(yè)，國家相關產(chǎn)業(yè)政策支持鼓勵行業(yè)發(fā)展。

①傳感器行業(yè)鼓勵政策

在《加快推進傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》（計劃期到 2025 年）中提出，涉及國防和重點產(chǎn)業(yè)安全、重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀 表實現(xiàn)自主制造和自主可控，根據(jù)傳感器和智能化儀器儀表市場需求，自主研發(fā)一批高性能、高可靠性、高安全、低功耗、低成本的傳感器及智能化儀器儀表中 高端新產(chǎn)品，重點開發(fā)一批典型行業(yè)和領域測控系統(tǒng)解決方案等；

《工業(yè)和信息化部關于組織開展 2019 年度工業(yè)強基工程重點產(chǎn)品、工藝“一 條龍”應用計劃工作的通知》及《傳感器“一條龍”應用計劃申報指南》提出， 立足光敏、磁敏、氣敏、力敏等主要傳感器制造工藝，鎖定壓力傳感器、氣體傳 感器、溫濕度傳感器、光電傳感器、聲傳感器等，針對關鍵環(huán)節(jié)重點基礎產(chǎn)品、 工藝，推動相關重點項目建設和技術突破；

《關于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》提出，面向不同垂直行業(yè)應用 環(huán)境和業(yè)務需求，重點加強智能傳感、小型化低功耗智能儀等新興關鍵技術研究， 并開展相關試驗； 《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》明確聚 焦傳感器等關鍵領域，加快推進基礎理論、基礎算法、裝備材料等研發(fā)突破與迭 代應用，推動傳感器等技術創(chuàng)新，加快交通、能源、市政等傳統(tǒng)基礎設施數(shù)字化 改造，加強泛在感知、終端聯(lián)網(wǎng)、智能調(diào)度體系建設。

②下游大型基礎設施建設領域相關鼓勵政策

國家高度重視本項目所面向的大交通及安防領域的大型基礎設施的安全運行情況，國家及各部委層面出臺了若干鼓勵政策，包括《交通強國建設綱要》、 《新時代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》、《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》等，支 持交通領域加大智能檢測監(jiān)測安全保障技術應用和沿線安全防護工程建設；全方位布局交通感知系統(tǒng)，增強安全數(shù)據(jù)、問題隱患、運行狀態(tài)、性能規(guī)律等集成管 理、智能分析和預警預告能力；構建“空天地車一體化”的智能監(jiān)控系統(tǒng)；建設 自然災害以及異物侵限、周界入侵智能監(jiān)測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)關鍵監(jiān)測預警信息實 時上車交互并與列控、調(diào)度指揮系統(tǒng)互聯(lián)。

綜上，良好的政策發(fā)展環(huán)境為我國光纖傳感器及智能儀器儀表行業(yè)以及光柵 陣列傳感技術的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

（2）大型工程、重要基礎設施等下游行業(yè)創(chuàng)造了良好的市場需求

本項目下游目標市場主要為我國大交通、安防等領域的國家大型工程、重要 基礎設施，具體涉及城市軌道交通、高速公路、機場、石油天然氣管線、大型橋 梁、高速鐵路等領域。近年來，我國在城市軌道交通、高速公路、機場、石油天 然氣管線、大型橋梁、高速鐵路等大型基礎設施的建設規(guī)模高速發(fā)展、運營里程 迅速增加，為光柵陣列傳感技術相關產(chǎn)品和解決方案創(chuàng)造了良好的市場需求和實 施條件。

（3）公司具有良好的光柵陣列傳感技術實施能力和示范應用基礎

公司作為率先在國內(nèi)開展基于光柵陣列傳感光纖的新一代光纖傳感技術研 究的企業(yè)，取得了具有國際領先水平的創(chuàng)新成果——在國內(nèi)率先攻克了拉絲塔在 線光柵陣列傳感光纖制備、光柵連續(xù)動態(tài)制備的在線檢測、傳感系統(tǒng)信號解調(diào)、 WDM/TDM 復合組網(wǎng)等工藝技術難題，形成了具有自主知識產(chǎn)權的成套技術和 工藝。

近幾年，公司圍繞拉絲塔在線寫入光纖光柵（光柵陣列傳感光纖）、光柵 陣列傳感光纜、光柵陣列傳感解調(diào)儀表和光柵陣列傳感集成應用軟件四個方面進 行了技術攻關、產(chǎn)品研發(fā)及技術成果轉(zhuǎn)化，目前已經(jīng)形成相關產(chǎn)品基礎技術和生 產(chǎn)工藝技術理論積累，并進行了中試、小批量生產(chǎn)和示范應用。

截止 2020 年底， 公司的光柵陣列傳感技術從基礎技術開發(fā)進入規(guī)?；こ淌痉稇眉巴茝V階段， 并已經(jīng)在武漢地鐵全時全域、順豐機場大長周界、湖北智慧高速路面、漢十高鐵 周界得到工程應用。綜上，公司具有良好的光柵陣列技術能力和示范應用基礎， 為本項目實施創(chuàng)造了有利條件。

（4）公司具有經(jīng)驗豐富的人才團隊和制度體系

通過多年發(fā)展，公司已形成了一支技術覆蓋全面、核心力量突出的技術研發(fā) 隊伍、管理人員隊伍和銷售人員隊伍。公司中高層管理人員具有長期從事安全監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)、加工、銷售和工程服務的經(jīng)驗，對行業(yè)的發(fā)展趨勢具有良好 的專業(yè)判斷能力。公司核心研發(fā)團隊由光纖傳感、信號處理、模式識別、物聯(lián)網(wǎng) 等方面專家組成，涉及信息技術、光電子技術、計算機科學、材料科學、交通工 程、結(jié)構工程、橋梁工程、測控技術等多學科、多領域，具有豐富的技術研發(fā)、 產(chǎn)業(yè)化和工程應用經(jīng)驗。

經(jīng)過多年發(fā)展，公司建立了包括生產(chǎn)管理制度、研發(fā)制 度體系、項目管理體系在內(nèi)的科學的組織管理體系，并制定了嚴格的質(zhì)量管理手冊、程序文件和作業(yè)指導書，保證采購、生產(chǎn)和銷售各個環(huán)節(jié)均得到有效控制。 公司整體組織運營較為成熟，經(jīng)驗豐富的人才團隊和制度體系將為本項目的成功 實施提供了有力保障。

4、項目投資概算

單位萬元

5、項目土地、立項、環(huán)保等報批事項

本項目利用公司既有廠房基礎上通過改造進行項目建設，不涉及新增建設項目用地，無須辦理土地手續(xù)。 本項目已經(jīng)取得《湖北省固定資產(chǎn)投資項目備案證》，登記備案項目代碼：2107-420118-89-02-703636。

本項目不屬于需要編制環(huán)境影響報告書、環(huán)境影響報告表或者填報環(huán)境影響登記表的行業(yè)，無需辦理環(huán)評手續(xù)。

此報告為正式報告摘取部分。需編制政府立項、銀行貸款、投資決策等用途可行性研究報告咨詢思瀚產(chǎn)業(yè)研究院。

來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院  理工光科