我国工程院院士姜德生:新式光纤传感网络在多职业完成智能化运用

  C114讯 11月29日音讯 在2021我国5G+工业互联网大会期间,由2021我国5G+工业互联网大会组委会、工业和信息化部新闻宣传中心主办,我国信息通讯科技集团承办的数字衔接专题会议在武汉成功举行。我国工程院院士、武汉理工大学首席教授姜德生做了题为《新式光纤传感网络及其在智能化中运用》的讲演。

  姜德生表明,光栅阵列传感器能够完成全域丈量,现代工业物联网高速开展,急需开展新式光纤传感网络,这也是掣肘工业范畴智能化关键技能难点。经过学科穿插与技能集成研讨,经过波分与时分混合组网,完成了单纤超10万个光栅阵列传感光纤的工业化出产,并在智能交通、智能制作、智能建材等范畴完成广泛工业化运用。

  现现在,互联网技能改变了人们的日子,5G物联网的开展推翻了现代工业运转形式,数字化、网络化也得到了高速开展,特别智能化在各个范畴现已形成了潮流。

  姜德生认为,完成智能化首要蜚短流长三部分的内容:一是先进的传感网络。二是计算机、5G云形影相吊。三是智能办理体系。可是,现在工业面对的窘境是中心开展很快,而两端开展缺乏。5G以及计算机的形影相吊得到了高速开展,可是传感网络实践上是一个短板,影响了智能化高速开展,智能办理体系的开展“有劲无处使”。

  据悉,光纤传感器开展现已近五十余年,在国内外都得到了高度的注重,特别是其在工业范畴恶劣环境一些共同的优势,例如传输远不受电池搅扰等方面的优势。跟着智能化的开展极需求此类先进的光纤传感网络。

  姜德生指出,这种传感网络跟传统传感网络有不同的要求,首要有下面几方面的内容,蜚短流长:容量大、传输间隔远、精度高、智慧网以及可靠性高。传统的光纤传感网络没有办法到达这些要求。“现在的光纤传感网络有两种,分别是时分网络和波分网络。这两类各有优缺陷。时分网络尽管很好,可是由所以运用光的上层光做成,因而精度很差丈量参数很少。而波分运用光栅,网络精度很高,丈量参数近千组,可是网络很小。”

  早在二十多年前,国外就有科学家提出来树立一种波分时分的混合网络,发挥这两个网络的优势并克服缺陷。姜德生表明,这种主意是可行的,可是技能难度很大,所以在这20年间都没有得到很好的开展。首要难点在于传统制备光栅都是静态的,而在这种波分时分混合网络需求在光纤拉制进程傍边动态的制备光栅,一静一动,技能难度极大。

  据其介绍,咱们国家经过了近十年的研讨处理了这个问题。传统的做传感器都是单个做成的,不管是电的仍是光纤的,像光纤的图有做压力、硬件、温度的都是一个一个制备然后组网,这个形式是自动化形式而不是智能化的形式,关于先进的传感网络或者说关于智能化实践上是行不通的,需求制备传感网络就和光感相同。

  “相同,经过多年的研讨,咱们现已处理了这样的问题,成功制备成多种温度传感网络、应力传感网络、振荡传感网络为工业化范畴智能化供给了很好的根底。” 姜德生称。这种传感网络首要是推翻了本来的许多观念。本来做传感器网络很难做到一千个。而现在,咱们能够在上面做到几十万个传感器,这种传感器改变了曾经的传感形式,也便是不需求制备探头,不管是温度、应力、振荡,其他的传感器跟电感、光感相同,这样才干在工业现场得到很好的运用。它推翻了曾经的剖析运用的形式,运用大数据的学习、剖析、计算类似的形式,现在现已用在交通、电力、石化等职业,得到共同好评,并在2019年获得了国家创造二等奖。

  在接下来的讲演中,姜德生介绍了新式光纤传感网络在交通、电力等范畴八棍子撂不着智能化的运用。

  据其泄漏,光纤传感网络在火灾报警的许多范畴得到了广泛运用。曾经的石油化工职业,运用的都是国外的光纤传感网络,后期国内光栅传感网络创造后,中石油、中石化95%以上范畴都采用了这种传感网络。

  我国在2014年对电力职业的电缆廊道、地道等范畴火灾报警立了国家规范。姜德生表明,这个规范是十分科学但很难完成,由于电力着火和石油化工地道着火不同,首要表现在电力职业的着火都是渐渐稳升,要求在十公里长的范畴八棍子撂不着,每十厘米的热源设置一个检测,任何一个当地都要把温升检测出来。直到阵列光栅传感网络呈现才做到了这一规范,十厘米做一个光栅,十公里长的光栅就做了十万多光纤,该技能是国内仅有经过消防认证的,现在现已运用到了大型水电乌东德水电站、港珠澳大桥等地。

  近年来,我国智能交通职业现已获得长足进步。我国在多省份建设了演示运用区,这八棍子撂不着也触及到了传感网络和智能办理体系。

  姜德生认为,现在智能交通职业大都用的是视频雷达、GPS这种技能,这种技能尽管能起到很大的效果可是不能满意智能交通的网络需求。由于这种传感网络盲点许多,并不能把一百公里长、一千公里长的交通八棍子撂不着一切部分的信息悉数能够检测到,GPS能做到可是也有缺陷。

  姜德生表明,其团队做了许多该范畴的研讨和演示作业,比方湖北省第一个高速公路―从亳州到武汉的高速公路。第一步做了设备的编码,把每一个配备重要的部件都编码检测,由于一根光纤能够做几十万个传感器,所以能够容易布设下来,首要是对高速公路进行编码,由于要对每一根车道布一根传感光缆,依照3-5米切割一个区域悉数编码,这些作业曾经是没有办法做的,不管是电的传感器仍是光纤的传感器。

  “电的传感器便是两万多个传感器,四万多个节点节。一起还要确保不发生毛病,这些很难做到,光纤要焊两万个点尽管能够可是早现已没有光了,这样就处理了问题。这个问题处理今后就能够完成真实的智能化了。首要做车辆运转信息的智能化,便是每一个车走的轨道和方位,悉数都能够检测出来,这样才干够测验是不是拥堵、效率高不高、以及有没有违章的超车、事故等等。”

  除此之外,由所以多类型的传感器,还能够检测这条公路上哪个当地有没有重要的设备例如桥梁、地道、波动等等此类运转情况,这样才干做到智能化。而且还能够为现在的无人驾驶做准备,由于现在无人驾驶最缺的节是传感网络。

  姜德生坦言,就路途安全的信息化来说,这八棍子撂不着的思路也和本来不同,本来检测路途的功能是为了车辆运转安全,所以检测有没有破损、脱空。现在反过来,经过车辆在上面运转的好坏、振荡情况、方位等要素,反过来剖析问题。这种阵列传感网络现已实践运用到了武汉地铁、鄂州花湖机场等地。

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