光纤技术在物联网中的应用

　　(四) " 三纤合一"的光纤物感网络

　　对于重大的固定设施为终端用户，如电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、供水系统、长距离油气管线等的监测；地震监测；煤矿中的瓦斯检测、坑体结构的健康监测；大型地下设施的温度、火灾报警；用于军事或政府机构等敏感地区和设施的入侵定位、安防预警；军事中作为反潜声纳核心部件的水听器等等，采用上述无线方式实现的物联网显然是勉为其难的了。而用植入上述被测物体的各种光纤传感器得到所需被测参数，并以光纤传输到数据控制中心，并接入互联网，形成光纤物感网络。此"光纤物感网络"概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物； 而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。而在"物感网"时代，钢筋混凝土设施通过光纤传感网络、将与宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。

　　与语音通信技术中分为有线（固定电话）和无线（移动电话）通信相类似，物联网也应当根据终端用户的类型分为有线（光纤物感网）和无线物联网两类。

　　光纤物感网是"光纤传感"、"光纤传输"和"光纤互联网"的三纤合一的系统。

　　其优点如下；

　　1， 光纤传感器与传统的非电量电测法的电传感器相比，具有显著的优点：因为它是导光元件，所以完全不受电磁干扰，不受雷击，不受核辐射影响，可在煤矿等易燃易爆的环境中工作。

　　2， 光纤传感器与传统的传感器相比，具有更高的检测灵敏度，例如，典型的光纤光栅布拉格波长随温度、压力和应变变化的灵敏度分别为10pm/k、3pm/Mpa和1.2pm/με；BOTDR(AQ8603)的应变测量精度则可达±0.003%(30με).

　　特别是相位调制型光纤传感器具有极高的检测灵敏度，因光电检测器无法直接感知相位，故必须采用干涉技术使相位变化转化为强度变化，才能实现对物理量的检测。其可得到最小相位变化为10^-7rad的测量精度。如采用保偏光纤，信号检测系统可测出1μrad的相位移，则对每米光纤的检测灵敏度：对温度为10^-8 ℃，对压力为10^-7Pa，对应变为10^-7με，动态范围可达10¹⁰。对于某些波长检测型的光纤传感器，当波长分辨率达到微米量级后，还可通过计算机数据处理将微米级的光波长细分到任意多的分数，进一步大大提高检测灵敏度。

　　3， 鉴于光纤"传""感"合一的特性，而形成的分布式传感系统，可在长距离的线路上进行连续的传感检测和被测信号的传输。这是任何其他无线检测手段所无法企及的。

　　4， 与无线检测方式相比，光纤物感网不受大气气候影响，不受地理环境干扰。在军事应用中有良好的保密性。

　　5， 光纤物感网可移植业已成熟的光纤通信的技术成果，特别是网络技术。例如多传感器和传输光纤的连接技术；多传感器的解调技术，如时分复用，波分复用，频分复用，空分复用等技术，等等。

　　6， 光纤通信技术中非常成熟的光学元器件均可信手拈来，为我所用。它们是：光源；如半导体激光二极管、LED、DFB激光器、光纤光栅激光器等，光电探测器；如 PIN管、APD管等，光纤无源器件；如光纤耦合器、光纤隔离器和环行器、光开关、波分复用器等。