智能传感器应用的3个层次(智能传感器应用技术)

 

焦点财经讯 王迪11月10日，世界互联网大会乌镇峰会元宇宙主题咖荟活动在乌镇举行。本次活动以元启·未来城市为主题，聚焦城市元宇宙应用，探讨元宇宙产城落地新范式，推广元宇宙创新应用成果。

本次活动由乌镇镇政府、中交投资有限公司主办，中民协元宇宙工委、桐乡乌镇智享数字科技有限公司承办。中民协元宇宙工委、桐乡乌镇智享数字科技有限公司承办，建学建筑与工程设计所、中交一公局第九工程有限公司、中交机电局、欧联节能、绿城科技、阿里云、元境宇宙、清华大学元宇宙文化实验室、同济大学智慧三维实验室、旅瞳科技和未来学中心协办。

世界生产力科学院院士、乌克兰国家科学院外籍院士、乌克兰国家工程院外籍院士、俄罗斯国家工程院外籍院士、国家科技部、国家发改委、国家工信部、中国知识产权保护中心专家库专家吴东方作了题为《数字经济与智慧城市新技术》的演讲。

吴东方指出，元宇宙技术非常热门，涉及到的方面非常多。从分布式传感器领域来看，现在城市元宇宙是基于视觉的传感器，在元宇宙中，视频和摄像头的传感器发挥非常重要的作用。

吴东方表示，用分布式传感器监控起来，会让元宇宙的画卷更加宏伟，更加辽阔，可以覆盖到很多细节。

"在国家非常重视智慧城市和城市公共安全方面，这是我们现有技术常见传感器的集合，摄像头，门禁，指纹，声纹识别，包括现有的常见的通讯手段和传感器，构成现在元宇宙一个重要的基石。在此基础上，我们把分布式传感器融入到里面去，作为一个子系统，现在这一系统是空白领域。"

此外，吴东方还从光纤感知、智能识别、轨道交通等层面讲述了传感器技术的应用。他认为，人工智能的方法很多，例如光纤感知、智能识别等，针对不同应用场景和场合，产品方法也不一样。更复杂的场景需要采用更多的视觉传感器，这是必不可少的，以此构建领域中的重要创新。

把分布式的传感器加载电力电缆，可以长时间进行监测作用，采用低成本的光纤网络可以有效进行实时监测并且达到秒级，对我们国家的铁路安全非常重要。

吴东方特别指出，目前在桥梁、隧道、大坝科技层面还存在大量的监测死角，如果我们把这些空白领域用分布式传感器监控起来，元宇宙的传感器也会更加丰富，也会提升安防级别，为自然电网，铁路和隧道等国家设施上面作出很大的贡献。

目前技术没有普及，只是一个展望，希望在未来得到更大的推广。吴东方称。

以下为吴东方的演讲实录：

尊敬的各位来宾，大家好，我今天讲的题目是数字经济与智慧城市的新技术，因为元宇宙技术非常热门，涉及到的方面非常多，我从自己从事的领域，分布式传感器领域跟大家进行分享。

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因为元宇宙很多范畴，很多传感器集中在局域性的领域，我们的传感是大型城市，大型场所，特别是长距离的监控，现在城市的元宇宙是基于视觉的传感器，就是视频和摄像头的传感器，发挥非常重要的作用，我们刚才看到一位专家像诗一样的画卷都是基于视觉传感器，我们把声音振动温度融入到元宇宙的场景里面去，是一个立体感的场景。

其实在智慧城市和城市公共安全方面国家非常重视，这是我们现有技术常见传感器的集合，摄像头，门禁，指纹，声纹识别，包括现有的常见的通讯手段和传感器，构成我们现在元宇宙一个重要的基石。在这个基础上，我们把我们的分布式传感器融入到里面去，作为一个子系统，现在这个系统是空白的领域，我刚才放上去的图包括所有的，我们现在填补这个空白，比如说城市里面的水下桥梁建筑现在很多的空白，有检测，但不是实时的，或者说实时成本很高，不普及，我们用分布式传感器监控起来，使得元宇宙的画卷更加宏伟，更加辽阔，可以覆盖到很多细节。

我们采用光线来进行监测，光线是通讯介质，通讯里面是最快的介质，包括5G和6G通过光纤来参数，现在用星链和卫星来传输，以后现在没有，现在光纤通过20年的发展相关技术比较成熟，包括软硬件，基于这样的现实，我们把光纤网络开发成一个传感器，多专家也是有所了解的，就是光纤传感技术。那么在上世纪七八十年代，美国和苏联为了冷战时期，这水下的各种反潜手段就大量的使用了光纤来进行一个传感器进行监听，作为一个声纳，不包含金属，可以长时间，长距离在野外恶劣的环境下进行运用，所以在军工领域应用比较广泛，现在光纤民用化，现在光纤成本大幅度下降，从20年前的1米光缆/100多元到现在的几块钱，使得大面积长距离的监控现有的元宇宙传感器所监测不到的领域大规模的推广成为可能。

光纤本身就是传感器，不是说光纤搭载一个探头，一个房间红外、摄像头等等，监测更大的领域需要集成更多的传感器探头，光纤就是一个传感器，既然可以传输各种视频信号，本身作为传感器，它通过光纤中的光信号的调制，来感受外界的像震动声音，温度，气体浓度刺激浓度。光纤上每一个都是传感器，它并不需要搭载额外的探头，而且它是无缘的，这是它的优势。

像上世纪七八十年代民族人的那么现在像德国、美国、英国，像我们亚洲的日本、韩国甚至台湾也有这个技术。现在不是说这个技术有没有的问题而是谁得更好，关键指标是监控范围可以监测多远，一台主机目前来看可以监测到100公里以上都是国际先进的技术，因为跟光纤通讯不一样，光纤通讯跨洋通讯接放大器，上万公里都不是完成，但是光纤传感达到100公里以上目前来讲算是国际先进水平。在加拿大美国实验室发表很多论文可以做到150公里甚至200公里以上，但是实际工程上面没有见到应用。

还有定位精度，因为是多仓量的监测，涉及到温度、压力、振动，就说在我这100多公里的一个传感器上发生的问题，我能不能精确定位，还有能够精确定位的话是什么类型什么事件，这都是要经过精确的一个判断结构比较简单，室外主要是光无源器件组成，室内就是一些硬件组成，是一个软硬件结合监测，监测的范围很广，大型的游戏管线，边防，国防，我们把所有的声音收入进来，另一方面把噪音等常规信号过滤掉，这涉及到人工智能的一些方法。人工智能的方法这方面的探讨很多，有神经网络，深度学习都有，针对不同的应用场景和场合采用的人工智能方法不一样。

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在这些常规的环境城市噪音里面我们可以用SVM可以顾虑掉，当然在更加复杂的场景需要采用更多的手段，跟传统现有的一些监控手段比如说摄像头，摄像头是视觉传感器，这是必不可少的，构建我们元宇宙整个画卷一个重要的传感器。但是有一个缺陷不是实时的，而且即便是实时也是事后发生的事情来复核一下，很多参数不能实时采集到，市内有智能的探头可以感知温度或者是异常事件。但是跟我们所说的应用场景不太一样。因为我们刚才所说，我们这个技术是应用在长距离大面积的广域的场所和设施，是互相补充的关系，什么是广域的场所是长周期管线，三桶油，铁路，包括城市轨道交通，包括山区的辅助线，高铁和边境线智能电网领域是传统的传感器无法覆盖到或者只是在某些区域很快的一片覆盖到，这是远远不够的，对于我们构建整个元宇宙的蓝图不够，所以加入传感器可以使我们的画卷更加相信，更加宏伟。可以监测所有关键大型的建筑设施的温度，压力，振动，异常信息等，可以在实时在检控终端显示。像城市的周边安全，红外监测手段的误报率比较高，加入我们这个系统的技术可以使信息参数更详细，安防级别更高。

还有国防边境线，现在越境主要是靠人防，无人机代替人防，但是无人机严格意义上面不是实时，我所谓的实时就是秒级可以感知到，无人机一天巡一次或者是半天巡一次加载这个安全性更高，水下海洋的环境传统的传感器受到一些限制，比如说水下摄像头看得不是很远，包括水下雷达，加载光纤不受距离和天气的影响，此外，在城市智慧里面底下管廊是一个重要的设施，一个是自身的安全，管廊里面有各种管线集中在一起，这样可以提高效率，但是管线因为内部或者是内部各种事件作为火灾甚至是破坏性事件，加入这个系统以后，实时监测，安防级数大大提高。

比如说城市的排涝，郑州发生的水灾非常遗憾，采用传统的电子元器件的传感器3-5年进行整改或者更换，另一方面要供电，信号要传出去，本身取电是一个问题，往往在发生大的洪水无法及时监测，因为这些设备没有得到及时维护，光纤本身就是一根玻璃，不受气候和湿度的影响，所以可以使用15年甚至20年以上，比传统的传感器多了几倍的使用寿命，光纤通信有20年的发展，现在没有见到光纤20年前的不能使用，说明实际寿命不止20年。这是电缆，电缆接头不是很均匀，造成短路，短路以后温度上升导致燃烧，金属也会燃烧，往往造成巨大的损失。我们把分布式的传感器加载电力电缆上面可以长时间进行监测作用，长距离的轨道交通，山区的泥石流和落石平时没有，一旦发生造成恶劣的影响。因为我们国家的铁路线路很长，可能在这些城市轨道交通有一些监测，但是山区里面是没有的，完全没有。采用低成本的光纤网络可以有效进行实时监测并且达到秒级，对我们国家的铁路安全非常重要，在桥梁、隧道、大坝存在大量的监测死角，如果我们把这些空白领域用分布式传感器监控起来，使得我们元宇宙的传感器更加丰富，安防级别更高，自然电网，铁路和隧道等国家设施上面作出很大的贡献，目前这个技术没有普及，我们只是一个展望，希望在未来得到更大的推广。这是我们团队做的成就。

谢谢大家！

本文源自焦点财经

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