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一根光纖就能變身萬個監控器！
這兩天，由詹姆斯·卡梅隆、施瓦辛格、琳達·漢密爾頓等原班人馬，打造的“終結者”系列第三部作品《終結者：黑暗命運》上映了。其中有一個片段是幾位主角在偷渡美墨邊境時，美國邊境巡邏隊是通過高空無人機對美墨邊境進行高空巡邏監控。無獨有偶的是今年春節，我國某石油管道部門在線路巡查過程中，竟然發現了偷油者安裝的6個閥門，無論是無人機還人力巡檢，或者是安裝大量攝像頭來監控，面對如此長距離做到實時巡查，都是一件頭痛的事。
我國幅員遼闊，能源分佈極不均衡，國家通過“西氣東輸”、“西電東送”等項目進行跨地域的能源輸送和調度。然而，石油管道、電力光纜、國防邊境、電信光纜的巡檢自動化、數字化和智能化程度不高，依然以人力巡檢為主。除此之外，也有引入攝像頭+機器視覺的監測方案。主要問題在於單個攝像頭的覆蓋長度較短，建成的成本較高，只能應用於局部，不能實現大範圍的覆蓋。
如何做到長距離每一點都實時監測呢？——如今一根光纖就能解決這個問題！
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“小黑盒”實現長距離預警智能偵聽
光纖傳感技術是一個能夠兼顧成本投入和監測長度的解決方案，讓管線的監測和偵聽實時化、智能化。通過向光纜一個纖芯內打入檢測光，光子瑞利科技的黑箱收集、分析反射回的振動實現音頻還原，利用人工智能進行數據比對，查出異常數據並判斷異常原因。目前單臺終端設備，可實現50公里長的管線監測，定位精度達10米。
光纖傳感智能偵聽領域服務商光子瑞利科技CEO張海臣介紹：光子瑞利採用分佈式光纖傳感偵聽技術，利用原有的光纖，不對光纖做任何改變，使光纖的任意一點均可實現聲音的還原，相當於沿途連續安裝了5000個麥克風。光纖採集的信息通過光信號長距離傳回監控中心。
一根光纖埋在地下，就能將10公里、20公里甚至50公里外，光纖附近的一些振動聲音信息傳送到中心機房，通過聲音信息的分析，判斷事件類型。通過光子瑞利科技的終端設備，使普通光纖由數據傳輸介質成為了工業信息傳感器。
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傳感器是制約我國工業發展的一個瓶頸
現階段，我國市場主要應用的傳感器絕大部分依賴進口，主流市場產品依賴國外配套的情況尤為突出。工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師、中國傳感器與物聯網產業聯盟副理事長郭源生表示，與國外相比，國內傳感器在產品品質、工藝水平、生產裝備、企業規模、市場佔有率和綜合競爭能力等方面仍存在很大差距。同國際先進水平相比，傳感器新品研製落後5~10年，而產業化規模生產技術工藝則落後10~15年。
而光纖振動探測作為新興的監控傳感器技術，中國企業在這方面正逐步趕上甚至超過全球的領先水平。
澳銀資本投資總監鄧飛認為，光纖傳感技術作為傳感器技術的重要分支，屬於物聯網中的感知和輸入部分，在未來的物聯網中，光纖傳感技術及其組成的傳感網絡將在物聯網的感知端發揮重要的作用。物聯網在安防、電力、交通、物流、醫療、環保等領域已經得到應用，且應用模式正日趨成熟。傳感器及相關智能儀器儀表處於物聯網信息感知層面，佔整個物聯網產業的比例達 22%，光纖傳感技術作為傳感器及智能儀器儀表行業的重要分支，具有十分廣闊的應用前景。
光纖振動傳感是將振動作用於光纖從而導致光學性質的改變，如強度、波長、頻率、相位、偏正態等發生變化也同時進行傳導，通過測量這些變化來還原出振動信號。光纖振動傳感器擁有抗電磁干擾性能好、監測範圍大、靈敏度高、系統也比較簡單等優點，因此在很多領域已經成功取代了傳統的振動傳感器。
光子瑞利科技CEO張海臣介紹，不管是石油化工等能源行業還是製造業，傳感器都是必需的底層技術，但是傳感器也成為制約我國工業發展的一個瓶頸。
現在的生活中多數通過麥克風來監控各種聲響，但麥克風的問題與弊端也十分明顯，比如覆蓋範圍、防爆要求、施工難度等。另一方面，市場上的振動傳感器，監測範圍在200赫茲到500赫茲之間，監測範圍及其有限，且很難實現長期實時監測。光子瑞利曾承接過航天項目，要求大面積連續監測1赫茲範圍的振動，這一項目的順利完成驗證了光子瑞利產品技術。
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光纖偵聽的核心在於事件類型的有效識別！
光子瑞利科技CEO張海臣指出，傳統的振動光纖技術最大的問題就是誤報率太高，導致用戶使用過程中工作量的大量增加。監測系統能否有效提升管理效率，其關鍵在於事件類型的識別。
機器學習要想有效識別事件類型，對數據庫有很高的要求。聲音振動的數據就是聲音文件，我們更多是從聲紋的角度去理解。算法這塊不同公司都有各自的優勢，我們認為最考驗你的反而是你的數據庫是不是有足夠多的樣本。
有足夠多的數據，才能夠在判斷振動類型時更有依據。光子瑞利在聲音振動數據收集上投入了大量的精力，現在的聲音振動數據庫已經初具規模。
「我們現有的數據庫系統是業內非常領先的，甚至有同行來找我們，希望數據庫能夠有償開放給他們。等我們積累足夠的數據之後，也會考慮開放。」
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光纖振動傳感之外
未來還有其他傳感領域值得探索
光纖傳感有很多類型，包括：溫度、壓力、流量、位移、振動、轉動、彎曲等等。振動只是光纖傳感的一個類型，而光纖傳感的每一個類型都意味著完全不同的應用場景。
傳統傳感器都是點式，做不到分佈式。光纖傳感作為分佈式傳感器，可以準確測量光纖沿線上任意一點上的應力、溫度、振動等信息。基於溫度、振動、應力這三個信息，是可以延伸監測很多項目。
張海臣指出，在工業4.0、智能製造、物聯網的時代，傳感器市場有著非常大的市場前景。
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光纖傳感將迎來爆發式增長
隨著中國的快速發展，製造業、工業等很多行業，對傳感器的需求都非常強烈，傳感器市場非常大。
工信部在今年9月發佈的《關於促進製造業產品和服務質量提升的實施意見》就提出，支持集成電路、信息光電子、智能傳感器、印刷及柔性顯示創新中心建設，加強關鍵共性技術攻關，積極推進創新成果的商品化、產業化。這四大重點支持方向，傳感器就是其中之一。
光纖傳感具有大範圍、長距離、分佈式等獨特優勢。所以未來傳感器的技術進步，也將會帶動整個社會的進步。
「智能製造的需求推動傳感器技術升級，只要聚焦滿足客戶需求，開發出一個真正能解決問題的好產品，當這個好產品經過市場的錘鍊和快速培育之後，當今信息傳播迅速的社會，很快就會形成趨勢。所謂爆發點，實際上to B 、to C沒有本質區別，只要滿足需求，產品都能快速引爆市場。」
張海臣表示，在2020、2021年，傳感器特別是光纖傳感器市場將迎來行業爆發。
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