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12月2日,在2022世界交通運(yùn)輸大會主旨報(bào)告會上,中國工程院院士、武漢理工大學(xué)首席教授姜德生,作了題為《超大容量傳感網(wǎng)絡(luò)在重大交通基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用與實(shí)踐》的主旨報(bào)告。報(bào)告中,他詳細(xì)闡釋了光纖波分時(shí)分混合組網(wǎng)的相關(guān)難題,并通過相關(guān)動畫生動演示了超大容量傳感網(wǎng)絡(luò)在重大交通基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用。
姜德生表示,交通智能化是交通強(qiáng)國發(fā)展中的重要內(nèi)容之一,交通智能化也是發(fā)展“創(chuàng)新、低碳、可持續(xù)”交通的重要基礎(chǔ)。智能交通建設(shè)目前已得到世界各國的高度重視,總體市場需求巨大。多年來,我國交通與信息技術(shù)(大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等)得到了深度融合。
智能交通由獲取全域信息的先進(jìn)傳感網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算平臺、智能管理系統(tǒng)三大部分組成。光纖傳感器因其具有傳輸距離遠(yuǎn)、不受電磁干擾等獨(dú)特的優(yōu)勢,得到世界各國高度重視,特別適合惡劣環(huán)境下交通等超長線型領(lǐng)域的智能化信息的獲取,目前已在多個領(lǐng)域成功應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展,大容量、長距離、多參量、高可靠的傳感網(wǎng)絡(luò)成為限制智能交通發(fā)展的短板,亟需發(fā)展新型光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)有的光纖傳感網(wǎng)主要分為兩類,一類是時(shí)分復(fù)用光纖傳感網(wǎng),一類為波分復(fù)用光纖傳感網(wǎng)。前者的優(yōu)點(diǎn)在于多點(diǎn)分布式組網(wǎng)測量,但存在信號弱,可測參數(shù)少,響應(yīng)時(shí)間慢,精度低的缺點(diǎn);后者的優(yōu)點(diǎn)在于信號強(qiáng),可測參數(shù)多,響應(yīng)快,但存在單纖測量點(diǎn)少,不利于大規(guī)模組網(wǎng)的缺點(diǎn)。盡管在20多年前,就有科學(xué)家提出光纖波分時(shí)分混合組網(wǎng)的設(shè)想,但要建立這種網(wǎng)絡(luò)需要在光纖拉制過程中單脈沖動態(tài)制備大容量光柵陣列,技術(shù)難度極大,國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域多年未解決該項(xiàng)難題。
經(jīng)過10多年的研究,姜德生所率團(tuán)隊(duì)成功突破了相關(guān)難題,研發(fā)出大容量低損耗陣列光纖光柵動態(tài)制備關(guān)鍵技術(shù),并研制出全套裝備,首次實(shí)現(xiàn)了在一根光纖上面可以制備10萬個甚至幾十萬個傳輸損耗小于0.5dB/km的大容量低損耗光柵陣列傳感光纖的工業(yè)化生產(chǎn),為智能交通等領(lǐng)域的信息獲取提供了基礎(chǔ)核心技術(shù)。
同時(shí),為滿足相關(guān)行業(yè)的工程需求,姜德生團(tuán)隊(duì)還率先研制成功大容量的溫度傳感光纜、應(yīng)變傳感光纜、振動傳感光纜、濕度傳感光纜等。與傳統(tǒng)的光纖傳感器每一個需要單獨(dú)自備探頭不同,新型傳感網(wǎng)絡(luò)不需要單獨(dú)的自備探頭。它就像光纜和電纜一樣,可以大規(guī)模地工業(yè)化生產(chǎn),可靠性高,安裝便捷,可以直接植入混凝土、瀝青等路面材料中,實(shí)現(xiàn)道路全域多種參數(shù)的智能感知。
此外,姜德生團(tuán)隊(duì)還研制成功大容量光柵陣列光纖應(yīng)變傳感纜,為智能交通重要基礎(chǔ)設(shè)施的智能化提供了新的方法和手段。新型光柵應(yīng)變光纜,首次實(shí)現(xiàn)了重要基礎(chǔ)設(shè)施長距離連續(xù)應(yīng)變場的測量,由于其具有內(nèi)置預(yù)應(yīng)力的功能,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變精準(zhǔn)傳遞,測量精度高,監(jiān)測距離長。目前,在智慧高速公路、智能機(jī)場跑道、智慧地鐵,以及水下金屬結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)等多個行業(yè)和領(lǐng)域得到應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 智能交通 基礎(chǔ)設(shè)施 高度重視
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