2015年3月26日,中國杭州報道,(信息來源:中國產業信息,2014-2019年中國光纖傳感器行業市場研究與投資戰略規劃報告)
隨著我國信息技術的迅猛發展以及物聯網產業的興起,帶動了光纖傳感器及儀器儀表行業的快速發展,對光纖傳感技術的持續發展產生深遠影響。在物聯網應用中有三項關鍵技術:傳感器技術、RFID 標簽、嵌入式系統技術。傳感器技術作為物聯網的三項關鍵技術之一,將充分受益物聯網的大發展。光纖傳感技術作為傳感器技術的重要分支,屬于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。 2013 年我國物聯網市場規模達到4,896 億元,未來三年我國物聯網市場增長率將保持在30%以上,預計到2015年,市場規模將達到7,500 億元。物聯網已經在安防、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于物聯網信息感知層面,占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。
根據統計,2013 年我國光纖傳感器及智能儀器儀表市場規模為43.8 億元,預計到2017 年,光纖傳感器及智能儀器儀表的市場需求會達到106.8億元。我國光纖傳感器及智能儀器儀表行業未來幾年具有很大的市場需求及較高的增長速度。

2012-2017 年我國光纖傳感技術市場規模
物聯網作為我國重要的新興產業,其大規模發展必然導致作為感知層的光纖傳感器及智能儀器儀表在石油石化、交通隧道、電力、周界安防、有毒及可燃氣體檢測、航空航天、醫療等各個領域的廣泛應用。光纖傳感器及智能儀器儀表在石油石化、交通隧道、電力、周界安防、橋梁及大壩行業等主要應用領域的市場需求具體分析如下:
1)石油石化行業的市場需求分析 由于光纖傳感技術具有本質防爆、安全可靠、靈敏度高的技術優勢,該技術在油氣儲藏、油氣管道運輸以及油氣開采服務的整個石油石化工業產業鏈得到廣泛使用,應用前景十分廣闊。
①油氣儲藏
在油氣儲藏方面,我國在2002 年開始國家戰略儲備油庫建設,計劃分為三期建成國家戰略儲備油庫。首期4個戰略石油儲備已于2008 年全面投用。儲備總量1,640萬立方米,約合1,400 萬噸,相當于我國10 余天原油進口量,加上國內21 天進口量的商用石油儲備能力,我國總的石油儲備能力可達到30 天原油進口量。第二期戰略儲備基地也已經陸續開工建設,第二期戰略儲備油庫建成以后,總儲能預計將達到2670萬立方米,可以儲存原油的數量約為1.68 億桶,相當于中國21 天原油凈進口量。第三期戰略庫存仍在規劃中,三期全部工程將使中國戰略總庫存提升至5 億桶能力,預計2020 年完工,總的石油儲備達到90 天原油凈進口量。

另外,除了國家戰略儲備油庫建設,隨著我國石油消費量的不斷增長,預計需求量從2012 年的4.93 億噸增加至2020 年的6 億噸,作為我國社會用油供給的基礎,包括三大石油公司在內的企業自備油庫和商業油庫的儲備量和建設也將大幅增長。
光纖傳感技術可實現對油庫的液位、溫度、壓力、油氣濃度等狀態量的實時監測,因此,基于防爆、防燃的要求,未來國家戰略儲備油庫及企業自備油庫、商業油庫等油氣儲藏設施的建設將給光纖傳感類消防監測系統帶來廣闊的市場空間。
②油氣管道運輸
在油氣管道運輸方面,過去10年,我國油氣管網建設加速推進,截至2013年,我國現有輸油管道10.6萬公里,覆蓋全國的油氣管網初步形成,東北、西北、西南和海上四大油氣通道戰略布局基本完成,我國油氣供應保障能力明顯提升。我國形成由西氣東輸一線和二線、陜京線、川氣東送為骨架的橫跨東西、縱貫南北、連通海外的全國性供氣網絡。“西氣東輸、海氣登陸、就近外供”的供氣格局已經形成,并形成較完善的區域性天然氣管網。中哈、中俄、西部、石蘭、惠銀等原油管道構筑起區域性輸油管網。以蘭成渝、蘭鄭長等為代表的成品油管道,作為骨干輸油管道,形成了“西油東送、北油南下”的格局。預計到2015 年末,我國將建成輸油管道15萬公里。
隨著我國油氣輸送管網的不斷建設、完善,防爆、防盜、防泄漏等管道安全問題日益突出,特別是2013 年11 月青島石油管道爆炸等重特大事故的發生,我國對油氣輸送管網安全監測的重視程度將得到極大提升。光纖預警技術可在油氣管道運輸中,對溫度、壓力、管線泄漏、儲層結構健康等方面進行監測,作為國家能源局2011 年7 月發布的《油氣管道安全預警系統技術規范》(中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T6827-2011)的主要技術之一,其發展將獲得前所未有的機遇。
③油氣開采服務
在油氣開采服務方面,近年來我國的油氣對外依存度持續上升,根據中國石油集團經濟技術研究院發布的《2012 年國內外油氣行業發展報告》顯示,2012年,中國石油凈進口量達2.84 億噸,石油對外依存度上升至58%,比上年提高1.5個百分點;預計2013 年石油對外依存度將達到59.4%,天然氣對外依存度將達32%。為了緩解我國油氣資源對外高度依存的壓力,2013 年,我國油氣資源勘探開發固定資產投資總規模繼續上升,累計達1360.67 億元,同比增長26.3%。國內油氣開采業固定資產投資額的上升為油氣設備服務行業發展提供了的資金保障。

我國石油和天然氣開采業固定資產投資完成額
基于光纖傳感技術的油井監測系統可實現長期、實時在線監測油井井下的溫度和壓力變化,可優化采油生產、提高采收率、減少修井作業,目前已在油氣開采業務中得到廣泛推廣和應用。隨著我國相關光纖傳感技術的成熟以及國內油氣開采投資的不斷增長,其未來市場空間增長潛力較大。
綜上,隨著原油開采投入的逐年增加、油氣管線建設的不斷完善以及增加油氣戰略儲備,保障石油消費安全的要求,將會極大地促進對光纖傳感技術的市場需求。
2)交通隧道行業的市場需求分析
由于光纖傳感技術具有靈敏度和精度高、本質安全、抗強電磁干擾、耐腐蝕、防雷擊、便于組網和長距離傳輸等特性,基于光纖傳感技術的隧道火災預警系統已廣泛應用于公路隧道、鐵路隧道和城市軌道交通隧道等交通隧道行業。
①公路隧道
在公路隧道方面,近年來我國公路建設持續增長,2012 年末全國公路總里程達423.75 萬千米,高速公路里程達9.62 萬千米,比上年末增加1.13 萬千米。在公路建設繼續保持增長的同時,公路隧道個數及里長也繼續保持增長,截至2012 年底,全國公路隧道為10,022 處,長度8,052.7 千米,比上年末增加1,500處,長度增加1,799.3 千米。其中,特長隧道441 處,長度1,984.8 千米,長隧道1,944 處,長度3,304.4 千米。

2008-2012 年新增隧道長度
②鐵路隧道
在鐵路隧道建設領域,根據新華網報道,截止到2009 年底,我國建成的鐵路隧道總長度已經超過7,000 千米,在建鐵路隧道約2,500 座,總長約4,600 千米。到2020 年前規劃建設5,000 座隧道,長度超過9,000 千米。我國鐵路隧道建設的總量已遠遠超過世界其他國家,預計2010 年到2020 年將建成13,600 千米。
③城市軌道交通隧道
城市快速軌道交通近年來在我國得到較快發展, 2012 年9 月6 日國家發改委公布了近期批復的24項城市軌道交通建設規劃,總投資規模預計超過8,000億元。截止到2012 年12 月31 日,我國內地城市軌道交通總運營里程達到2,046千米,其中地鐵運營里程1,718.6 千米。預計到2020 年,我國城市軌道交通累計投入運營里程將達到7,000 千米,其中地鐵運營里程達到5,880 千米,覆蓋全國主要大中城市。

2008-2012 年我國地鐵交通概況
地鐵隧道內具有電磁干擾,以電信號為工作基礎的溫度傳感技術在安全性和信號穩定性方面受到限制?;诠饫w傳感技術的溫度測量技術應用到地鐵隧道火災預警系統,則能有效監測地鐵隧道溫度變化,為一旦發生的地鐵隧道火災救災指揮提供強有力的支持作用。
綜上,隨著我國交通基礎設施的投資的增長,每年都有大量的公路隧道、鐵路隧道和城市地鐵的新建,交通隧道對光纖傳感技術的市場需求也是在逐年遞增。
3)電力行業的市場需求分析
在電力行業中,為了及時發現可能出現的各種安全隱患,需要采取各種有效措施對關鍵電力設備進行實時監測,以維持系統的安全運行。由于電力設備通常在高電壓、大電流的環境下工作,還有部分置于高空中,這些因素都為系統的監測帶來極大不便。傳統的電類傳感技術由于容易受到強電磁場的干擾,很難適應這類場合的使用要求,而光纖傳感技術因其具有較強的抗電磁干擾能力和較寬的工作頻率等優點,因此在電力行業中得到廣泛使用,尤其在發電及輸配電領域。
①發電領域
在發電領域,光纖傳感技術主要應用在發電廠、發電站的高壓開關柜、大型電機的定子、轉子內的溫度檢測及火力發電廠高溫爐測溫等。


近年來,我國每年發電投資金額都保持在3000 億元以上,投資金額巨大;發電量由2007 年的32,777.2 億千瓦/小時,增長到2012 年的49,377.7 億千瓦/小時,年復合增長率達8.54%,發電容量逐年增長;發電企業數量也逐年增加,截至 2011 年底,全國累計頒發發電企業許可證 20,299 家,較2008 年的6,170家增長229%,發電環節呈現多元化競爭格局。
隨著我國發電投入不斷保持高位,以及發電量和發電企業數量的持續增長,將會極大帶動光纖傳感技術安全監測系統的廣泛應用。
②輸配電領域
在輸配電領域,光纖傳感技術主要應用于高壓輸電電網、高壓變壓器、高壓開關柜、電容器、地下輸配電電纜等電力設備、線路的安全監測。在輸配電方面,根據中國電力企業聯合會數據統計,我國2012 年220 千伏及以上輸電線路長度達到51.49 萬千米,較2007 年的32.71 萬千米增長57.41%,年均復合增產率達9.5%,輸電線路持續增長;同時,根據中國電力企業聯合會數據統計,我國2012 年35 千伏及以上變電設備容量達到44.5 萬萬千伏安,較2007 年的24.2 萬萬千伏安增加了20.3 萬萬千伏安,增長率高達91.5%,增長速度較快。
國家電網公司發布《關于加快推進堅強智能電網建設的意見》中指出,“十二五”期間為智能電網的全面建設階段,此階段投資約2 萬億元;2016 至2020年為智能電網基本建成階段,此階段投資為1.7 萬億元。在“十二五”規劃中對上述2 萬元投資的重點比例都已明確。其中,對配電網建設的投資額占50%,對輸電網投資額占50%。國家對智能電網的投資巨大,必將帶動光纖傳感器及智能儀器儀表等電力輸配電安全監測行業的發展。


在城市配電網領域,目前我國城市配電網還大多采用架空線路,由于架空線路受廊道和同桿回路數的限制存在諸多弊端,隨著電纜負荷呈持續快速增長,居民對供電可靠性期望的不斷提高,配電電網入地已成為未來發展趨勢。配電電網入地,對地下電纜的在線監測提出更高要求,隨著新建電力電纜入地及舊架空線路改造的需求激增,未來會加大電力電纜在線監測系統的需求。
綜上,隨著國家對發電及輸配電網建設投入的不斷增加,以及對電力安全的日益重視,將迎來光纖傳感技術的快速發展期。
4)周界安防領域的市場需求分析
隨著國內經濟的發展和人們對安全防范意識的提高,且受益于平安城市項目的推動,我國安防企業的發展進入了高速發展階段。國家對“智慧城市”的建設及“物聯網”產業的興起,為我國安防產業發展注入新的活力。據中國安全防范產品行業協會的調查數據顯示,“十一五”期間,我國安防行業規模迅速擴大。2010 年,安防企業達到了25,000 家左右,從業人員約120 萬人;行業總產值達到2,300 多億元,其中安防產品產值約為1,000 億元,安防工程和服務市場約為1,300 億元?!吨袊卜佬袠I“十二五”發展規劃》提出,到“十二五”末期,要實現安防產業規模翻一番的總體目標,年增長率達到20%左右,預計2015 年總產值達到5,000 億元。“十二五”期間,安防產業繼續保持快速增長的態勢,未來我國安防產業市場容量巨大。

2010-2015 年 我國安防產業總產值
隨著光纖傳感技術的提升發展,光纖周界安防技術憑借其抗電磁干擾、易于遠傳及誤報率低等優點,有效克服了電類、紅外傳感技術的不足,逐漸獲得周界安防領域的市場認可,其應用范圍從政府機關逐步拓展到民用機場、博物館、監獄、油庫、變電站等重要場所,應用場所分布十分廣闊。
①民用機場
在民用機場領域,根據《民用航空運輸機場安全保衛設施》的規定,強制要求在民用機場應用周界安防入侵系統,對入侵目標進行識別、分類及全天候工作。同時基于安全考慮,國家民航局出臺正式文件,要求民用機場采用國產周界入侵探測防范系統。截止2011 年底,我國民用機場數量180個,“十二五”期間,我國將新建82個機場,遷建26個機場,改擴建109個機場,開展36個機場建設前期研究。大型復合樞紐機場的安防投入約為1億元左右,大型機場約5,000 萬元至7,000萬元,中型機場約2,000萬元至3,000萬元,小型機場則一般為800萬元至1,000萬元。隨著新建、改遷建機場基礎建設的增加,將推動安防投入的增加,從而帶動周界安防入侵系統的市場需求量。
②博物館
在博物館應用領域,截止2012年底,全國博物館總數達到3,589個,其中,國有博物館3,054個、民辦博物館535個,博物館數量眾多。近年來,因安全防范意識薄弱,我國博物館盜竊案時有發生,安防系統尚未在博物館領域廣泛采用。未來隨著博物館參觀人數的增加及安全防范意識的提高,為保障博物館貴重展品的安全,減少經濟損失,博物館會加大對周界安防入侵系統的需求。
③監獄
在監獄應用領域,截止2012 年4月,全國共有監獄681所,犯人164萬。由于監獄本身的特殊性,其安防系統在安全可靠性方面的要求明顯要高于其他行業。雖然,目前已有八成的監獄安裝了報警系統,但由于技術相對落后,遠不能滿足安全監管的需求。而基于光纖傳感技術的光纖周界入侵報警系統是一種新型安防技術,能與視頻監控系統聯動,相較于較高壓脈沖電子圍欄等傳統技術,具有安全、誤報率低及智能化等優點?;谏鲜鰞烖c,未來光纖周界入侵報警系統將逐步取代傳統周界安防產品,在監獄安全監測領域得到廣泛推廣。
④其他
此外,為防止非法入侵或各種破壞活動,在重要國境線、保稅區隔離帶、海關港口等重要場所,特別是在崇山峻嶺、沙漠荒野等人工巡邏檢查十分困難的場所,需要敷設周界安全入侵報警系統用于安全監測。由于我國國境線、海岸線較長,地質情況十分復雜,對周界入侵報警系統具有特殊需求,光纖傳感技術相對于紅外、電傳感技術,具有遠距離、大范圍的傳輸、誤報率低的優勢,能很好的滿足上述領域的特殊需求,市場應用空間十分廣闊。
受益于整體安防產業的快速增長及智慧城市和平安城市的建設,周界入侵報警系統作為安防產業分布廣和重要的基礎子系統,近年來也保持了快速發展的態勢。隨著安防產業的持續增長,及重要場所新建、改造的持續投入,基于光纖傳感技術的光纖周界入侵報警系統未來具有巨大的發展潛力。
5)橋梁及大壩結構安全監測領域的市場需求分析
我國目前處于基礎設施建設的高峰期,各種橋梁、大壩等大型工程紛紛上馬。由于建設規模大,環境條件復雜,建設速度快,對工程施工和長期運行的安全性必須進行在線監測,才能有效預防安全事故的發生。由于重大橋梁及大壩工程結構和基礎設施體積大、跨度長、分布面積大,使用期限長,對傳感設備長期監測系統的性能穩定性、耐久性和分布范圍提出很高的要求,光纖傳感器因其尺寸小、測量值空間分辨率高、輸出線性范圍寬、在量程范圍內波長移動與應變有良好的線性關系、頻帶寬以及信噪比高等特點,能很好的滿足上述特殊需求。光纖傳感技術由于具有上述優點,已成為橋梁、大壩等結構健康監測的重要手段。
①橋梁
我國橋梁目前的現狀主要表現為以下幾個方面:一是保有量大,截至2012年,全國公路橋梁達71.34 萬座、長度36,627.8 千米,其中:特大橋梁2,688 座,長度 4,688.6 千米;大橋61,735 座,長度115,181.6 千米。二是“老齡”橋梁數量較多,一般情況下橋梁使用超過25 年以上即進入老化期,據統計,我國橋梁總數的40%已經屬于此范疇,均屬“老齡”橋梁,而且隨著時間的推移,“老齡”橋梁的數量還在不斷增長。三是2010 年以來我國新建橋梁的數量持續保持在高位。

2008-2012 年我國橋梁新建情況
近年來,隨著橋梁垮塌事故的多發,橋梁工程結構的安全性正日益引起橋梁工程界和社會的高度關注,對工程施工和長期運行的安全監測成為橋梁安全及橋梁養護的緊迫任務。鑒于我國橋梁在保有量、結構及投入建設的現狀,作為橋梁結構安全監測的重要技術,光纖傳感技術及其系統產品將面臨較大的市場空間。
②大壩
根據2013 年7 月《中國水利》報刊數據顯示,全國共有10 萬立方米及以上的水庫工程98,002 座,其中大型水庫756 座,中型水庫3,938 座,小型水庫93,908 座。同時,根據水利部的統計數據顯示,截止2011 年末,我國堤防建設長度達到30 萬千米,較2006 年的28.1 萬千米,增加1.9 萬千米。

2006-2011 年我國堤壩總長度
我國現有水庫眾多,堤壩總長度較長,且逐年增加。但由于70%以上的水庫興建于20 世紀50 至70 年代,受當時水文地質資料欠缺、設計標準不完善、筑壩技術水平較低、財力不足等經濟技術條件限制,很多工程建設標準偏低、質量較差,加上后期管護不到位,大量已建成工程經多年運行存在著各種安全隱患。這給光纖傳感技術在大壩安全監測領域的應用帶來良好的前景。
綜上,隨著國家對橋梁、大壩、高速公路等大型基礎設施的投資力度逐漸加大,及對現有為數眾多橋梁、大壩等結構健康監測的安全需求,帶動光纖傳感技術的市場需求量會逐年增加。
關于光纖傳感器
光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光信號經過光纖送入調制器,使待測參數與進入調制區的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等)發生變化,成為被調制的信號源,在經過光纖送入光探測器,經解調后,獲得被測參數。
關于結構健康監測
結構健康監測是指對工程結構實施損傷檢測和識別。 我們這里所說的損傷包括材料特性改變或結構體系的幾何特性發生改變,以及邊界條件和體系的連續性,體系的整體連續性對結構的服役能力有至關重要的作用。 結構健康監測涉及到通過分析定期采集的結構布置的傳感器陣列的動力響應數據來觀察體系隨時間推移產生的變化,損傷敏感特征值的提取并通過數據分析來確定結構目前的健康狀態。對于長期結構健康監測,通過數據定期更新來估計結構老化和惡劣服役環境對工程結構是否有能力繼續實現設計功能。
關于聚華科技
杭州聚華光電科技有限公司(Cavono, Inc.)是一家基于物聯網光纖傳感器技術從事土木工程結構健康監測與預警管理的高新技術企業,聚華是光纖光柵傳感器產品提供商和土木工程結構健康監測一站式解決方案優質合作伙伴。公司專注于橋梁、隧道、邊坡、基坑、地鐵、礦山、電力等土木工程領域的結構健康監測相關產品的研發、生產、推廣與應用,以提供野外光纖傳感器自動化監測產品、工程結構安全監測一站式解決方案見長。主要以光纖光柵傳感器技術、分布式光纖測溫技術、工程安全自動化云計算軟件、工程化專業領域數據分析為技術核心。www.hzjzgcls.com
隨著我國信息技術的迅猛發展以及物聯網產業的興起,帶動了光纖傳感器及儀器儀表行業的快速發展,對光纖傳感技術的持續發展產生深遠影響。在物聯網應用中有三項關鍵技術:傳感器技術、RFID 標簽、嵌入式系統技術。傳感器技術作為物聯網的三項關鍵技術之一,將充分受益物聯網的大發展。光纖傳感技術作為傳感器技術的重要分支,屬于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。 2013 年我國物聯網市場規模達到4,896 億元,未來三年我國物聯網市場增長率將保持在30%以上,預計到2015年,市場規模將達到7,500 億元。物聯網已經在安防、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于物聯網信息感知層面,占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。
根據統計,2013 年我國光纖傳感器及智能儀器儀表市場規模為43.8 億元,預計到2017 年,光纖傳感器及智能儀器儀表的市場需求會達到106.8億元。我國光纖傳感器及智能儀器儀表行業未來幾年具有很大的市場需求及較高的增長速度。
2012-2017 年我國光纖傳感技術市場規模
物聯網作為我國重要的新興產業,其大規模發展必然導致作為感知層的光纖傳感器及智能儀器儀表在石油石化、交通隧道、電力、周界安防、有毒及可燃氣體檢測、航空航天、醫療等各個領域的廣泛應用。光纖傳感器及智能儀器儀表在石油石化、交通隧道、電力、周界安防、橋梁及大壩行業等主要應用領域的市場需求具體分析如下:
1)石油石化行業的市場需求分析 由于光纖傳感技術具有本質防爆、安全可靠、靈敏度高的技術優勢,該技術在油氣儲藏、油氣管道運輸以及油氣開采服務的整個石油石化工業產業鏈得到廣泛使用,應用前景十分廣闊。
①油氣儲藏
在油氣儲藏方面,我國在2002 年開始國家戰略儲備油庫建設,計劃分為三期建成國家戰略儲備油庫。首期4個戰略石油儲備已于2008 年全面投用。儲備總量1,640萬立方米,約合1,400 萬噸,相當于我國10 余天原油進口量,加上國內21 天進口量的商用石油儲備能力,我國總的石油儲備能力可達到30 天原油進口量。第二期戰略儲備基地也已經陸續開工建設,第二期戰略儲備油庫建成以后,總儲能預計將達到2670萬立方米,可以儲存原油的數量約為1.68 億桶,相當于中國21 天原油凈進口量。第三期戰略庫存仍在規劃中,三期全部工程將使中國戰略總庫存提升至5 億桶能力,預計2020 年完工,總的石油儲備達到90 天原油凈進口量。
另外,除了國家戰略儲備油庫建設,隨著我國石油消費量的不斷增長,預計需求量從2012 年的4.93 億噸增加至2020 年的6 億噸,作為我國社會用油供給的基礎,包括三大石油公司在內的企業自備油庫和商業油庫的儲備量和建設也將大幅增長。
光纖傳感技術可實現對油庫的液位、溫度、壓力、油氣濃度等狀態量的實時監測,因此,基于防爆、防燃的要求,未來國家戰略儲備油庫及企業自備油庫、商業油庫等油氣儲藏設施的建設將給光纖傳感類消防監測系統帶來廣闊的市場空間。
②油氣管道運輸
在油氣管道運輸方面,過去10年,我國油氣管網建設加速推進,截至2013年,我國現有輸油管道10.6萬公里,覆蓋全國的油氣管網初步形成,東北、西北、西南和海上四大油氣通道戰略布局基本完成,我國油氣供應保障能力明顯提升。我國形成由西氣東輸一線和二線、陜京線、川氣東送為骨架的橫跨東西、縱貫南北、連通海外的全國性供氣網絡。“西氣東輸、海氣登陸、就近外供”的供氣格局已經形成,并形成較完善的區域性天然氣管網。中哈、中俄、西部、石蘭、惠銀等原油管道構筑起區域性輸油管網。以蘭成渝、蘭鄭長等為代表的成品油管道,作為骨干輸油管道,形成了“西油東送、北油南下”的格局。預計到2015 年末,我國將建成輸油管道15萬公里。
隨著我國油氣輸送管網的不斷建設、完善,防爆、防盜、防泄漏等管道安全問題日益突出,特別是2013 年11 月青島石油管道爆炸等重特大事故的發生,我國對油氣輸送管網安全監測的重視程度將得到極大提升。光纖預警技術可在油氣管道運輸中,對溫度、壓力、管線泄漏、儲層結構健康等方面進行監測,作為國家能源局2011 年7 月發布的《油氣管道安全預警系統技術規范》(中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T6827-2011)的主要技術之一,其發展將獲得前所未有的機遇。
③油氣開采服務
在油氣開采服務方面,近年來我國的油氣對外依存度持續上升,根據中國石油集團經濟技術研究院發布的《2012 年國內外油氣行業發展報告》顯示,2012年,中國石油凈進口量達2.84 億噸,石油對外依存度上升至58%,比上年提高1.5個百分點;預計2013 年石油對外依存度將達到59.4%,天然氣對外依存度將達32%。為了緩解我國油氣資源對外高度依存的壓力,2013 年,我國油氣資源勘探開發固定資產投資總規模繼續上升,累計達1360.67 億元,同比增長26.3%。國內油氣開采業固定資產投資額的上升為油氣設備服務行業發展提供了的資金保障。
我國石油和天然氣開采業固定資產投資完成額
基于光纖傳感技術的油井監測系統可實現長期、實時在線監測油井井下的溫度和壓力變化,可優化采油生產、提高采收率、減少修井作業,目前已在油氣開采業務中得到廣泛推廣和應用。隨著我國相關光纖傳感技術的成熟以及國內油氣開采投資的不斷增長,其未來市場空間增長潛力較大。
綜上,隨著原油開采投入的逐年增加、油氣管線建設的不斷完善以及增加油氣戰略儲備,保障石油消費安全的要求,將會極大地促進對光纖傳感技術的市場需求。
2)交通隧道行業的市場需求分析
由于光纖傳感技術具有靈敏度和精度高、本質安全、抗強電磁干擾、耐腐蝕、防雷擊、便于組網和長距離傳輸等特性,基于光纖傳感技術的隧道火災預警系統已廣泛應用于公路隧道、鐵路隧道和城市軌道交通隧道等交通隧道行業。
①公路隧道
在公路隧道方面,近年來我國公路建設持續增長,2012 年末全國公路總里程達423.75 萬千米,高速公路里程達9.62 萬千米,比上年末增加1.13 萬千米。在公路建設繼續保持增長的同時,公路隧道個數及里長也繼續保持增長,截至2012 年底,全國公路隧道為10,022 處,長度8,052.7 千米,比上年末增加1,500處,長度增加1,799.3 千米。其中,特長隧道441 處,長度1,984.8 千米,長隧道1,944 處,長度3,304.4 千米。
2008-2012 年新增隧道長度
②鐵路隧道
在鐵路隧道建設領域,根據新華網報道,截止到2009 年底,我國建成的鐵路隧道總長度已經超過7,000 千米,在建鐵路隧道約2,500 座,總長約4,600 千米。到2020 年前規劃建設5,000 座隧道,長度超過9,000 千米。我國鐵路隧道建設的總量已遠遠超過世界其他國家,預計2010 年到2020 年將建成13,600 千米。
③城市軌道交通隧道
城市快速軌道交通近年來在我國得到較快發展, 2012 年9 月6 日國家發改委公布了近期批復的24項城市軌道交通建設規劃,總投資規模預計超過8,000億元。截止到2012 年12 月31 日,我國內地城市軌道交通總運營里程達到2,046千米,其中地鐵運營里程1,718.6 千米。預計到2020 年,我國城市軌道交通累計投入運營里程將達到7,000 千米,其中地鐵運營里程達到5,880 千米,覆蓋全國主要大中城市。
2008-2012 年我國地鐵交通概況
地鐵隧道內具有電磁干擾,以電信號為工作基礎的溫度傳感技術在安全性和信號穩定性方面受到限制?;诠饫w傳感技術的溫度測量技術應用到地鐵隧道火災預警系統,則能有效監測地鐵隧道溫度變化,為一旦發生的地鐵隧道火災救災指揮提供強有力的支持作用。
綜上,隨著我國交通基礎設施的投資的增長,每年都有大量的公路隧道、鐵路隧道和城市地鐵的新建,交通隧道對光纖傳感技術的市場需求也是在逐年遞增。
3)電力行業的市場需求分析
在電力行業中,為了及時發現可能出現的各種安全隱患,需要采取各種有效措施對關鍵電力設備進行實時監測,以維持系統的安全運行。由于電力設備通常在高電壓、大電流的環境下工作,還有部分置于高空中,這些因素都為系統的監測帶來極大不便。傳統的電類傳感技術由于容易受到強電磁場的干擾,很難適應這類場合的使用要求,而光纖傳感技術因其具有較強的抗電磁干擾能力和較寬的工作頻率等優點,因此在電力行業中得到廣泛使用,尤其在發電及輸配電領域。
①發電領域
在發電領域,光纖傳感技術主要應用在發電廠、發電站的高壓開關柜、大型電機的定子、轉子內的溫度檢測及火力發電廠高溫爐測溫等。
近年來,我國每年發電投資金額都保持在3000 億元以上,投資金額巨大;發電量由2007 年的32,777.2 億千瓦/小時,增長到2012 年的49,377.7 億千瓦/小時,年復合增長率達8.54%,發電容量逐年增長;發電企業數量也逐年增加,截至 2011 年底,全國累計頒發發電企業許可證 20,299 家,較2008 年的6,170家增長229%,發電環節呈現多元化競爭格局。
隨著我國發電投入不斷保持高位,以及發電量和發電企業數量的持續增長,將會極大帶動光纖傳感技術安全監測系統的廣泛應用。
②輸配電領域
在輸配電領域,光纖傳感技術主要應用于高壓輸電電網、高壓變壓器、高壓開關柜、電容器、地下輸配電電纜等電力設備、線路的安全監測。在輸配電方面,根據中國電力企業聯合會數據統計,我國2012 年220 千伏及以上輸電線路長度達到51.49 萬千米,較2007 年的32.71 萬千米增長57.41%,年均復合增產率達9.5%,輸電線路持續增長;同時,根據中國電力企業聯合會數據統計,我國2012 年35 千伏及以上變電設備容量達到44.5 萬萬千伏安,較2007 年的24.2 萬萬千伏安增加了20.3 萬萬千伏安,增長率高達91.5%,增長速度較快。
國家電網公司發布《關于加快推進堅強智能電網建設的意見》中指出,“十二五”期間為智能電網的全面建設階段,此階段投資約2 萬億元;2016 至2020年為智能電網基本建成階段,此階段投資為1.7 萬億元。在“十二五”規劃中對上述2 萬元投資的重點比例都已明確。其中,對配電網建設的投資額占50%,對輸電網投資額占50%。國家對智能電網的投資巨大,必將帶動光纖傳感器及智能儀器儀表等電力輸配電安全監測行業的發展。
在城市配電網領域,目前我國城市配電網還大多采用架空線路,由于架空線路受廊道和同桿回路數的限制存在諸多弊端,隨著電纜負荷呈持續快速增長,居民對供電可靠性期望的不斷提高,配電電網入地已成為未來發展趨勢。配電電網入地,對地下電纜的在線監測提出更高要求,隨著新建電力電纜入地及舊架空線路改造的需求激增,未來會加大電力電纜在線監測系統的需求。
綜上,隨著國家對發電及輸配電網建設投入的不斷增加,以及對電力安全的日益重視,將迎來光纖傳感技術的快速發展期。
4)周界安防領域的市場需求分析
隨著國內經濟的發展和人們對安全防范意識的提高,且受益于平安城市項目的推動,我國安防企業的發展進入了高速發展階段。國家對“智慧城市”的建設及“物聯網”產業的興起,為我國安防產業發展注入新的活力。據中國安全防范產品行業協會的調查數據顯示,“十一五”期間,我國安防行業規模迅速擴大。2010 年,安防企業達到了25,000 家左右,從業人員約120 萬人;行業總產值達到2,300 多億元,其中安防產品產值約為1,000 億元,安防工程和服務市場約為1,300 億元?!吨袊卜佬袠I“十二五”發展規劃》提出,到“十二五”末期,要實現安防產業規模翻一番的總體目標,年增長率達到20%左右,預計2015 年總產值達到5,000 億元。“十二五”期間,安防產業繼續保持快速增長的態勢,未來我國安防產業市場容量巨大。
2010-2015 年 我國安防產業總產值
隨著光纖傳感技術的提升發展,光纖周界安防技術憑借其抗電磁干擾、易于遠傳及誤報率低等優點,有效克服了電類、紅外傳感技術的不足,逐漸獲得周界安防領域的市場認可,其應用范圍從政府機關逐步拓展到民用機場、博物館、監獄、油庫、變電站等重要場所,應用場所分布十分廣闊。
①民用機場
在民用機場領域,根據《民用航空運輸機場安全保衛設施》的規定,強制要求在民用機場應用周界安防入侵系統,對入侵目標進行識別、分類及全天候工作。同時基于安全考慮,國家民航局出臺正式文件,要求民用機場采用國產周界入侵探測防范系統。截止2011 年底,我國民用機場數量180個,“十二五”期間,我國將新建82個機場,遷建26個機場,改擴建109個機場,開展36個機場建設前期研究。大型復合樞紐機場的安防投入約為1億元左右,大型機場約5,000 萬元至7,000萬元,中型機場約2,000萬元至3,000萬元,小型機場則一般為800萬元至1,000萬元。隨著新建、改遷建機場基礎建設的增加,將推動安防投入的增加,從而帶動周界安防入侵系統的市場需求量。
②博物館
在博物館應用領域,截止2012年底,全國博物館總數達到3,589個,其中,國有博物館3,054個、民辦博物館535個,博物館數量眾多。近年來,因安全防范意識薄弱,我國博物館盜竊案時有發生,安防系統尚未在博物館領域廣泛采用。未來隨著博物館參觀人數的增加及安全防范意識的提高,為保障博物館貴重展品的安全,減少經濟損失,博物館會加大對周界安防入侵系統的需求。
③監獄
在監獄應用領域,截止2012 年4月,全國共有監獄681所,犯人164萬。由于監獄本身的特殊性,其安防系統在安全可靠性方面的要求明顯要高于其他行業。雖然,目前已有八成的監獄安裝了報警系統,但由于技術相對落后,遠不能滿足安全監管的需求。而基于光纖傳感技術的光纖周界入侵報警系統是一種新型安防技術,能與視頻監控系統聯動,相較于較高壓脈沖電子圍欄等傳統技術,具有安全、誤報率低及智能化等優點?;谏鲜鰞烖c,未來光纖周界入侵報警系統將逐步取代傳統周界安防產品,在監獄安全監測領域得到廣泛推廣。
④其他
此外,為防止非法入侵或各種破壞活動,在重要國境線、保稅區隔離帶、海關港口等重要場所,特別是在崇山峻嶺、沙漠荒野等人工巡邏檢查十分困難的場所,需要敷設周界安全入侵報警系統用于安全監測。由于我國國境線、海岸線較長,地質情況十分復雜,對周界入侵報警系統具有特殊需求,光纖傳感技術相對于紅外、電傳感技術,具有遠距離、大范圍的傳輸、誤報率低的優勢,能很好的滿足上述領域的特殊需求,市場應用空間十分廣闊。
受益于整體安防產業的快速增長及智慧城市和平安城市的建設,周界入侵報警系統作為安防產業分布廣和重要的基礎子系統,近年來也保持了快速發展的態勢。隨著安防產業的持續增長,及重要場所新建、改造的持續投入,基于光纖傳感技術的光纖周界入侵報警系統未來具有巨大的發展潛力。
5)橋梁及大壩結構安全監測領域的市場需求分析
我國目前處于基礎設施建設的高峰期,各種橋梁、大壩等大型工程紛紛上馬。由于建設規模大,環境條件復雜,建設速度快,對工程施工和長期運行的安全性必須進行在線監測,才能有效預防安全事故的發生。由于重大橋梁及大壩工程結構和基礎設施體積大、跨度長、分布面積大,使用期限長,對傳感設備長期監測系統的性能穩定性、耐久性和分布范圍提出很高的要求,光纖傳感器因其尺寸小、測量值空間分辨率高、輸出線性范圍寬、在量程范圍內波長移動與應變有良好的線性關系、頻帶寬以及信噪比高等特點,能很好的滿足上述特殊需求。光纖傳感技術由于具有上述優點,已成為橋梁、大壩等結構健康監測的重要手段。
①橋梁
我國橋梁目前的現狀主要表現為以下幾個方面:一是保有量大,截至2012年,全國公路橋梁達71.34 萬座、長度36,627.8 千米,其中:特大橋梁2,688 座,長度 4,688.6 千米;大橋61,735 座,長度115,181.6 千米。二是“老齡”橋梁數量較多,一般情況下橋梁使用超過25 年以上即進入老化期,據統計,我國橋梁總數的40%已經屬于此范疇,均屬“老齡”橋梁,而且隨著時間的推移,“老齡”橋梁的數量還在不斷增長。三是2010 年以來我國新建橋梁的數量持續保持在高位。
2008-2012 年我國橋梁新建情況
近年來,隨著橋梁垮塌事故的多發,橋梁工程結構的安全性正日益引起橋梁工程界和社會的高度關注,對工程施工和長期運行的安全監測成為橋梁安全及橋梁養護的緊迫任務。鑒于我國橋梁在保有量、結構及投入建設的現狀,作為橋梁結構安全監測的重要技術,光纖傳感技術及其系統產品將面臨較大的市場空間。
②大壩
根據2013 年7 月《中國水利》報刊數據顯示,全國共有10 萬立方米及以上的水庫工程98,002 座,其中大型水庫756 座,中型水庫3,938 座,小型水庫93,908 座。同時,根據水利部的統計數據顯示,截止2011 年末,我國堤防建設長度達到30 萬千米,較2006 年的28.1 萬千米,增加1.9 萬千米。
2006-2011 年我國堤壩總長度
我國現有水庫眾多,堤壩總長度較長,且逐年增加。但由于70%以上的水庫興建于20 世紀50 至70 年代,受當時水文地質資料欠缺、設計標準不完善、筑壩技術水平較低、財力不足等經濟技術條件限制,很多工程建設標準偏低、質量較差,加上后期管護不到位,大量已建成工程經多年運行存在著各種安全隱患。這給光纖傳感技術在大壩安全監測領域的應用帶來良好的前景。
綜上,隨著國家對橋梁、大壩、高速公路等大型基礎設施的投資力度逐漸加大,及對現有為數眾多橋梁、大壩等結構健康監測的安全需求,帶動光纖傳感技術的市場需求量會逐年增加。
關于光纖傳感器
光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光信號經過光纖送入調制器,使待測參數與進入調制區的光相互作用后,導致光的光學性質(如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等)發生變化,成為被調制的信號源,在經過光纖送入光探測器,經解調后,獲得被測參數。
關于結構健康監測
結構健康監測是指對工程結構實施損傷檢測和識別。 我們這里所說的損傷包括材料特性改變或結構體系的幾何特性發生改變,以及邊界條件和體系的連續性,體系的整體連續性對結構的服役能力有至關重要的作用。 結構健康監測涉及到通過分析定期采集的結構布置的傳感器陣列的動力響應數據來觀察體系隨時間推移產生的變化,損傷敏感特征值的提取并通過數據分析來確定結構目前的健康狀態。對于長期結構健康監測,通過數據定期更新來估計結構老化和惡劣服役環境對工程結構是否有能力繼續實現設計功能。
關于聚華科技
杭州聚華光電科技有限公司(Cavono, Inc.)是一家基于物聯網光纖傳感器技術從事土木工程結構健康監測與預警管理的高新技術企業,聚華是光纖光柵傳感器產品提供商和土木工程結構健康監測一站式解決方案優質合作伙伴。公司專注于橋梁、隧道、邊坡、基坑、地鐵、礦山、電力等土木工程領域的結構健康監測相關產品的研發、生產、推廣與應用,以提供野外光纖傳感器自動化監測產品、工程結構安全監測一站式解決方案見長。主要以光纖光柵傳感器技術、分布式光纖測溫技術、工程安全自動化云計算軟件、工程化專業領域數據分析為技術核心。www.hzjzgcls.com