光纤传感器在智慧水务中的应用

  光纤传感器技术目前能被广泛用在航空航天、石油化学工业、电子电力、农业、物联网、智慧水务等领域。

  我们知道，传感技术是信息产业的三大支柱之一，随着光纤及光纤通信技术的快速的提升，光纤传感器技术应运而生。在物联网快速的提升的今天，光纤传感技术的地位更是不可忽视。

  光纤传感器可通过光强、光谱、相位和偏振等光学参量的调制解调，来获取被测量的信息，从而对温度、压力、应力、声音、转动、加速度、电磁场、振动、湿度、粘度、折射率、浓度等多种理化参量进行传感，具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小、可复用、可组网等优越性。

  从应用前景看，光纤传感技术目前能被大范围的应用在航空航天、石油化学工业、电子电力、土木工程、生物医药、农业、物联网、智慧水务等领域。

  从特点上看，分布式光纤传感技术可实现大范围、长距离的全天候传感。传感光纤上的任一点都具有传感能力，能够很好的满足对百公里的扰动行为进行预警、定位。这正是光纤传感技术应用在智慧水务上的原因所在。

  日前，天津大学-实康水务新旧动能转换联合研究中心，在前期光纤传感技术应用合作的基础上，成功实现在节水型城市、智慧水务领域的合作研发及科技成果转化。该中心在山东省临沂市西部新城铺设了国内首条融合分布式光纤传感的输配水管线，其基于天津大学研发的光电信息融合事件识别感知技术，该技术荣获中国发明专利金奖、天津市技术发明一等奖、中国仪器仪表学会一等奖等。

  据了解，光电信息融合事件识别感知技术，能够赋予长距离输配水管线“智能”感知功能，从而能够提前预警外界入侵扰动事件，当管网发生泄漏时可以第一时间自动报警并精确定位漏点，大幅度降低供水漏损率并有效保障沿线企业和事业单位、用户居民的用水安全。

  近年来，我国智慧水务行业加快速度进行发展，新思界发布的《2020年全球及中国智能水管理系统产业深度研究报告》显示，2019年我国智慧水务行业市场规模超百亿元，同比增长22%，预计未来五年里行业市场规模年均增速将保持在25%以上。

  除了上述智慧水务应用外，目前，在农产品的加工及储存过程中，利用光纤温度传感器及光纤湿度传感器，可以获取粮仓的环境信息，并用来指导通风翻晒等作业。对水果、蔬菜等的储藏需要相应的光纤气体传感器，来测量乙烯、氧、二氧化碳、氨、氟利昂等气体的浓度。这一些信息可以通过物联网系统反馈到监测中心，进行实时监控，且可实现远程控制。

  另外，光纤传感器由于具有抗电磁干扰等优点，因此，能够应用于电传感器不易使用的场合。在国防上，光纤传感器可用于水声探潜（光纤水听器）、光纤制导、姿态控制、航天航空器的结构伤害损坏探测以及战场环境（电磁环境、生化环境等）的探测等；在电力系统中，可用于测量大型电机的转子、定子和高压变压器内部的电流、电压和温度等；此外，光纤传感器还可用于油气开采过程中井下的压力、温度等参数的监测、输油管的泄漏监测等，这些均可与互联网相结合，形成较为强大的物联网络，实现安全生产和管理。

  总体来说，光纤传感器正在不断地、广泛地应用于我们生产生活的不相同的领域，并且将发挥慢慢的变大的作用。