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光纖傳感資產(chǎn)監(jiān)控運(yùn)維管理系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展情況及技術(shù)水平、特點
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 光格科技    2023-07-19

（1）光纖傳感系統(tǒng)

光纖傳感是一種新型傳感技術(shù)，通過光的反射、折射和吸收效應(yīng)，光學(xué)多普勒效應(yīng)、聲光、電光、磁光和彈光效應(yīng)等，可使光波的振幅、相位、偏振態(tài)和波長等參量直接或間接地發(fā)生變化，因而，可將光纖作為敏感元件來探測各種物理量。

光纖傳感器是一種將被測對象的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y的光信號的傳感器。 光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器、光探測器及解調(diào)器組 成。其基本原理是將光源的光經(jīng)入射光纖送入調(diào)制區(qū)，光在調(diào)制區(qū)內(nèi)與外界被測參數(shù)相互作用，使光的光學(xué)性質(zhì)（如強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等）發(fā)生變化而成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)出射光纖送入光探測器、解調(diào)器而獲得被測參數(shù)。

基于光纖傳感技術(shù)的資產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)具備極高的靈敏度和精度、抗電磁干擾、 高絕緣強(qiáng)度、耐腐蝕、能與數(shù)字通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點，可以實現(xiàn)溫度、應(yīng)力、聲 波等物理量的量測，并安全有效地應(yīng)用于各種惡劣環(huán)境中，可作為資產(chǎn)監(jiān)控運(yùn)維 管理系統(tǒng)的核心傳感器件。目前，光纖傳感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)基建、城市管 廊、油氣能源基建、海底纜線、交通基建、城市安防等領(lǐng)域，實現(xiàn)資產(chǎn)監(jiān)控運(yùn)維 管理功能，下游應(yīng)用領(lǐng)域十分寬廣。

根據(jù) Frost&Sullivan 的統(tǒng)計和預(yù)測，2021 年，我國光纖傳感解決方案市場規(guī)模達(dá)到 72.90 億元人民幣，自 2017 年以來年復(fù)合增長率達(dá) 27.1%，電網(wǎng)基建、城市管廊、油氣能源基建、海底纜線等行業(yè)投資的高速發(fā)展是促進(jìn)整體光纖傳感市場的主要增長因素。預(yù)測到 2026 年，市場規(guī)模將達(dá)到 208.70 億元，如下圖所示：

數(shù)據(jù)來源：Frost&Sullivan

光纖傳感解決方案主要應(yīng)用在城市管廊、交通基建、油氣能源基建、電網(wǎng)基 建、城市安防及其他和海底纜線六大細(xì)分領(lǐng)域，2019 年至 2022 年（E），光纖傳感解決方案在不同細(xì)分領(lǐng)域的市場規(guī)模如下：單位：億元

（2）分布式光纖傳感系統(tǒng)的優(yōu)勢

光纖傳感器可按照技術(shù)特點分為分布式光纖傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器和點式傳感器三種。 點式傳感器的技術(shù)原理是通過識別某點的干涉效應(yīng)的改變來探測信號；準(zhǔn)分布式傳感器則是在點式傳感器的基礎(chǔ)上重復(fù)，實現(xiàn)多點同時探測；在設(shè)計理念上， 分布式傳感器有其特殊性與上述兩種技術(shù)完全不同，在分布式傳感中，整根光纖都可以作為傳感器件，不限于在任何點檢測信號，實現(xiàn)對參數(shù)的整體感知和光路 測量。

分布式光纖傳感技術(shù)通過測量光纖中的拉曼散射、布里淵散射、瑞利散射等光的物理散射信號，實現(xiàn)溫度、應(yīng)力、聲波的測量功能的新型傳感技術(shù)。由于 傳感光纖中只通行光信號，是一種安全、無源的非電檢測技術(shù)。

與離散點式傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器相比，分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感光纖既是傳感單元，亦是傳輸單元，一臺監(jiān)測距離數(shù)十至數(shù)百公里的光纖傳感設(shè)備可等效于數(shù)十至百萬個溫度、應(yīng)力、聲波探測單元，監(jiān)測距離內(nèi)全覆蓋，在長距離大范圍監(jiān)測場合下較離散點式、準(zhǔn)分布式傳感器具備優(yōu)勢。

分布式光纖傳感器中的光纖能夠集傳感、傳輸功能于一體，能夠完成在整條光纖長度上環(huán)境參量的空間、時間多維連續(xù)測量，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于布設(shè)、性價比高、易實現(xiàn)長距離 等獨特優(yōu)點，特別適用于工作環(huán)境惡劣、監(jiān)測距離長的電網(wǎng)基建、城市管廊、油氣能源基建、海底纜線、交通基建、城市安防等領(lǐng)域中，受益于下游應(yīng)用領(lǐng)域的 建設(shè)需求，推動了分布式光纖行業(yè)的快速發(fā)展。

分布式光纖傳感器在技術(shù)層面與準(zhǔn)分布式傳感器和點式傳感器及其他常見傳統(tǒng)傳感器的對比如下：

資料來源：Frost&Sullivan