分布式光纤传感系统的优势分析

分布式光纤传感系统的优势分析 一、 分布式光纤传感系统的优势 光纤传感器可按照技术特点分为分布式光纤传感器、准分布式传感器和点式传感器三种。点式传感器的技术原理是通过识别某点的干涉效应的改变来探测信号；准分布式传感器则是在点式传感器的基础上重复，实现多点同时探测；在设计理念上，分布式传感器有其特殊性与两种技术完全不同，在分布式传感中，整根光纤都可以作为传感器件，不限于在任何点检测信号，实现对参数的整体感知和光路测量。分布式光纤传感技术通过测量光纤中的拉曼散射、布里渊散射、瑞利散射等光的物理散射信号，实现温度、应力、声波的测量功能的新型传感技术。由于传感光纤中只通行光信号，是一种安全、无源的非电检测技术。 与离散点式传感器、准分布式传感器相比，分布式光纤传感系统中的传感光纤既是传感单元，亦是传输单元，一台监测距离数十至数百公里的光纤传感设备可等效于数十至百万个温度、应力、声波探测单元，监测距离内全覆盖，在长距离大范围监测场合下较离散点式、准分布式传感器具备优势。分布式光纤传感器中的光纤能够集传感、传输功能于一体，能够完成在整条光纤长度上环境参量的空间、时间多维连续测量，具有结构简单、易于布设、性价比高、易实现长距离等独特优点，特别适用于工作环境恶劣、监测距离长的电网基建、城市管廊、油气能源基建、海底缆线、交通基建、城市安防等领域中，受益于下游应用领域的建设需求，推动了分布式光纤行业的快速发展。 二、 资产监控运维管理行业发展情况及态势 资产监控运维管理是一门紧密结合生产实际的工程科学，是实现资产有效运营维护的重要手段。资产监控运维管理技术起源于美国和欧洲等国家和地区，经过几十年的理论研究和实际应用，资产监控运维管理技术为提高重大设备资产和系统的可靠性和安全性开辟新的路径，并实现了迅速的发展，产生了巨大的社会效益、经济效益。 我国的资产监控运维管理行业起步较晚，但经过多年快速发展，该领域从技术理论到应用实践都取得了巨大的进步。随着现代自动化技术水平的不断提高，大型设备资产和工程系统的复杂性大幅增加，系统的可靠性与安全性已成为保障经济效益和社会效益的一个关键因素，成为我国电力电网、海底电缆、综合管廊、石油石化等行业大型设备资产安全管理和稳定运行的重要基础保障，受到各行各业的高度重视。我国资产监控运维管理行业的发展可分为以下几个阶段：（1）人工感官、经验判断。依靠现场获取资产或设备运行时的具体状态，如异常振动、异常噪音、异常温度、是否存在异常的应力反应等，并凭经验或多位专家进行分析并确定可能存在何种故障或故障隐患，实现了对资产状态的监控。（2）仪器监控、数据记录。随着测量设备以及测量仪器的深入研究发展，资产监控运维管理逐步发展为依靠某些关键测量仪器和测量设备，以获取如温度、应力、频率、振幅、速度等参数并进行记录，通过参数的比较，确定故障点或故障隐患所在地；或者通过对某些参数多次测量的数值进行分析，依据其变化趋势确定其具体状态。（3）数据监控、数据分析。随着计算机技术的发展和软件技术的开发，大型设备资产管理已进入计算机管理模式，资产监控运维技术也发展到计算机时代，专用的状态监控仪器具有测量、取数的功能，亦可进行简单的数据分析处理；如需进一步分析处理，可将数据采集中获取的参数通过计算机进行计算，并可对数据进行综合分析，显示出相关结果，并可通过计算机系统对所测的数据进行综合评价。（4）资产数字化监控运维管理。随着智能传感技术、信息技术、物联网技术的发展，资产监控运维管理技术得到进一步发展；监控的数据参数范围得到扩大，数据的分析处理、边缘计算、远程监控等技术得到应用，监控和资产状态数据的传感、传输、分析进入智能化、网络化的阶段。资产数字化监控基于实物资产全生命周期管理的基础之上，综合考虑不同行业的数字化应用需求，充分融合业务协同和数据共享的理念，充分实现业务的连贯性，并可通过大数据的收集和分析实现预防性、预测性的监控运维管理，实现资产的数字化监控。 随着需求的不断提升，中国资产数字化监控运维管理市场持续增长，根据中金企信国际咨询统计和预测，2017年至2021年中国资产数字化监控市场规模的复合增长率达到7．7%，2021年市场规模达到2，292．60亿元，预计至2026年中国资产数字化监控市场规模可达到3，398．00亿元。 随着国家在电力电网、海上风电、综合管廊、石油石化等领域固定资产投资的不断增长、工业设备自动化升级的深入推进，以及工业物联网行业的技术进步，我国资产监控运维管理行业的智能化水平不断提升，应用领域不断拓展，市场需求将呈现快速增长趋势，行业迎来快速发展期，分布式光纤传感、准分布分布式传感和点式传感等技术不断发展。公司顺应了行业发展潮流，专注于新一代光纤传感网络及资产数字化监控运维管理系统的研发、生产和销售，市场前景较为广阔。 三、 产业发展趋势分析 近年来，人工智能、云计算、大数据、物联网、移动互联等新兴技术迅速发展，并加快向资产监控运维管理行业领域渗透。行业技术发展与未来趋势主要体现在以下方面：（1）产品应用领域不断拓展：在大型设备资产、基础设施、制造业的智能化趋势下，全生命周期的实时数据监测及运维管理需求快速提升，一种能提供高效且稳定的资产数字化监控的技术手段将会成为行业刚需，选择高效、经济的资产状态健康监测、检测与运维的传感策略将成为实现资产高效管理的重要因素。由于光纤传感系统具备极高的灵敏度和精度、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、能与数字通信系统兼容，可以实现温度、应力、声波等物理量的量测，是大型设备资产、基础设施、制造业资产监控运维管理的良好选择，市场需求的发展为光纤传感器为核心的资产监控运维管理系统的市场应用带来广阔的发展前景，电网基建、城市管廊、油气能源基建、海底缆线、交通基建、城市安防等各领域应用的快速发展，应用领域不断拓展。（2）系统功能由预防性向预测性发展：传统资产监控运维管理系统主要通过以资产状态监测实现事故的预防，以及事故发生后的诊断为主要功能。随着资产监控运维管理技术的发展，特别是分布式光纤传感技术在资产监控运维管理行业中的发展，可实现资产状态的实时监测的同时，获取资产状态的海量数据，并通过大数据和云计算、边缘计算技术的应用，可快速、精准地检索并挖掘分析设备运行状态、图像等有效信息，实现对信息资源的有效利用，提升行业整体信息化水平，同时可灵活配置数据分析及视频智能处理功能，实现数据存储、数据回放、灾后问题深入分析等功能，可实现从预防性监测，向基于数据模型和机器学习的大数据预测性运维管理的发展。（3）系统的平台化、模块化发展：资产数字化监控运维管理系统具备物联网的架构，广泛接入分布式传感器、连接海量设备、传递海量异构数据，随着电力电网、海底电缆、综合管廊等领域物联网应用广度和深度的日益提升，联网接入设备大幅增加，云计算架构和大数据技术解决了存储资源、计算限制和网络通信成本等约束，同时贴近网络边缘侧、具备边缘计算功能的智能终端设备为系统提供了减少延迟、提高可扩展性的解决方案；基于联网设备的增加和云计算架构，系统的模块化、平台化发展可有效解决不同智能设备间数据接口不一致、无法形成统一管理模式的问题，且可实现资产监控运维功能的模块化扩展。公司资产数字化监控运维管理系统顺应了资产监控运维管理系统的模块化与平台化趋势，支持边缘计算网关、智能终端的模块化接入，平台具备开放性，可实现系统功能的扩展。（4）云计算、边缘计算技术促进行业发展：随着电力电网、海底电缆、综合管廊等领域物联网应用广度和深度的日益提升，联网接入设备大幅增加，电力设施、海底电缆、综合管廊等资产运维产生了海量数据，数据处理的复杂程度快速增加，且由于接入终端的种类和数量增长，数据分析所需的算力亦持续增长，使得系统难以做出快速判断，而通过云计算、边缘计算技术的应用，可充分调用云端计算资源，实现复杂数据的快速分析，同时利用具备边缘计算功能的智能设备，在网络边缘侧实现数据计算，精准高效地分析资产运行状态信息，实现对信息资源的有效利用，解决信息存储、通信和计算资源的限制，提升系统的整体信息化水平。 四、 系统的平台化模块化发展 资产数字化监控运维管理系统具备物联网的架构，广泛接入分布式传感器、连接海量设备、传递海量异构数据，随着电力电网、海底电缆、综合管廊等领域物联网应用广度和深度的日益提升，联网接入设备大幅增加，云计算架构和大数据技术解决了存储资源、计算限制和网络通信成本等约束，同时贴近网络边缘侧、具备边缘计算功能的智能终端设备为系统提供了减少延迟、提高可扩展性的解决方案；基于联网设备的增加和云计算架构，系统的模块化、平台化发展可有效解决不同智能设备间数据接口不一致、无法形成统一管理模式的问题，且可实现资产监控运维功能的模块化扩展。 五、 中国资产监控运维管理行业市场规模 资产监控运维管理是一门紧密结合生产实际的工程科学，是实现资产有效运营维护的重要手段。资产监控运维管理技术为提高重大设备资产和系统的可靠性和安全性开辟新的路径，并实现了迅速的发展，产生了巨大的社会效益、经济效益。 六、 云计算边缘计算技术促进行业发展 随着电力电网、海底电缆、综合管廊等领域物联网应用广度和深度的日益提升，联网接入设备大幅增加，电力设施、海底电缆、综合管廊等资产运维产生了海量数据，数据处理的复杂程度快速增加，且由于接入终端的种类和数量增长，数据分析所需的算力亦持续增长，使得系统难以做出快速判断，而通过云计算、边缘计算技术的应用，可充分调用云端计算资源，实现复杂数据的快速分析，同时利用具备边缘计算功能的智能设备，在网络边缘侧实现数据计算，精准高效地分析资产运行状态信息，实现对信息资源的有效利用，解决信息存储、通信和计算资源的限制，提升系统的整体信息化水平。 七、 光纤传感资产监控运维管理系统行业发展情况及态势 （一）光纤传感系统 光纤传感是一种新型传感技术，通过光的反射、折射和吸收效应，光学多普勒效应、声光、电光、磁光和弹光效应等，可使光波的振幅、相位、偏振态和波长等参量直接或间接地发生变化，因而，可将光纤作为敏感元件来探测各种物理量。光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。 光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器及解调器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送入调制区，光在调制区内与外界被测参数相互作用，使光的光学性质（如强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生变化而成为被调制的信号光，再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。 基于光纤传感技术的资产监控系统具备极高的灵敏度和精度、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、能与数字通信系统兼容等优点，可以实现温度、应力、声波等物理量的量测，并安全有效地应用于各种恶劣环境中，可作为资产监控运维管理系统的核心传感器件。目前，光纤传感技术已广泛应用于电网基建、城市管廊、油气能源基建、海底缆线、交通基建、城市安防等领域，实现资产监控运维管理功能，下游应用领域十分宽广。 根据统计和预测，2021年，我国光纤传感解决方案市场规模达到72．90亿元人民币，自2017年以来年复合增长率达27．1%，电网基建、城市管廊、油气能源基建、海底缆线等行业投资的高速发展是促进整体光纤传感市场的主要增长因素。预测到2026年，市场规模将达到208．70亿元。 （二）分布式光纤传感系统的优势 光纤传感器可按照技术特点分为分布式光纤传感器、准分布式传感器和点式传感器三种。点式传感器的技术原理是通过识别某点的干涉效应的改变来探测信号；准分布式传感器则是在点式传感器的基础上重复，实现多点同时探测；在设计理念上，分布式传感器有其特殊性与上述两种技术完全不同，在分布式传感中，整根光纤都可以作为传感器件，不限于在任何点检测信号，实现对参数的整体感知和光路测量。分布式光纤传感技术通过测量光纤中的拉曼散射、布里渊散射、瑞利散射等光的物理散射信号，实现温度、应力、声波的测量功能的新型传感技术。由于传感光纤中只通行光信号，是一种安全、无源的非电检测技术。与离散点式传感器、准分布式