物联网以及光纤传感技术在其中的应用 - 信息谷 - ICITU

随着科学技术的不断进步, 为了达到实时控制、精确管理、科学决策的目的, 人们对事物的感知、控制的要求越来越高。在通信技术与互联网技术飞速发展的带动下, 物联网(如图1)应运而生, 将成为继计算机互联网与移动通信之后的又一次信息革命。

物联网的技术构成主要包括四个层次:传感网络, 它是由众多传感器节点组成的有线或无线通信网络, 节点密集部署在所关注的物或事物的内部或周围, 实现对物的连接、感知和监控;数据传输网络, 通过现有的互联网、无线通信网或者一些专用的通信网络, 实现传感网探测数据和控制信息的控制与分发;数据处理技术, 主要涉及数据的海量存储与管理、云计算、数据模型表示和智能化处理等; 用户与应用接口, 包括计算机和手机等终端设备。在物联网发展过程中, 不可避免地在技术、市场乃至政府决策上遇到以下挑战:终端规模的挑战，能耗的挑战，安全体系的挑战，应用平台的挑战。从某种意义上来说, 要建立一个满足方方面面需求的、庞大的综合业务管理平台, 是一件非常难的事情, 需要花费大量的精力、物力研究方方面面的需求, 并将这些需求以合适的方式贯彻到网络的管理中去。没有这样一个管理平台, 物联网就没有存在的意义。

随着通信技术的飞速发展, 光纤传感器迅速崛起, 其集成了光纤技术、激光技术和光电探测等多领域所取得的巨大成就, 以其体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、数据传输安全、集传输传感合二为一、便于构成分布式传感网络等诸多优点, 在物联网这一新技术革命的推动下, 正在越来越广泛应用于国民经济和人们日常生活的各个领域, 大有取代电子传感器之势。光纤传感系统主要由光源、传输光纤、探测器与信号处理部分等组成,光源发出的光经过光纤传输至传感头( 传感头实际上就是一个调制器) , 当光通过传感头时, 根据光纤传感器的设计不同, 外部被测物理量对光的相位、强度、波长、偏振态等一个或多个参数进行调制。调制信号光经光纤传输至光电探测器后转化为电信号, 经过信号处理后还原出被测物理量。

光纤传感器目前可以直接或间接测量近百种物理量以及化学和生物量, 被广泛应用于国防、电力、石油、建筑、医学等各个领域。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、航天航空器的结构损伤探测( 智能蒙皮) 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, 高电压、大电流的恶劣电磁环境使得电子类传感器的应用受到限制, 而光纤传感器以其特有的抗电磁干扰能力, 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、温利于提高特种微型光缆外护层的固化度。近年来,采用UV 涂层作为外护层的特种微型光缆在有线制导武器和水下工程中的应用发展非常迅速, 不久的将来可广泛地应用于导弹、重型鱼雷、大潜深潜水器、海底监测网络等领域。