光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究

李志平

【摘要】 物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的步伐比較快，其是新一代信息技術(shù)非常主要的一部分，也是信息化時(shí)代飛快發(fā)展的基本保障，因此，光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也得到了廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)的核心是傳感器，本文主要闡述了光纖傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的一些優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 光纖傳感技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng) 傳感網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)用

引言：物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上拓寬而來(lái)的新型網(wǎng)絡(luò)，其利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)信息的交流和溝通，因此，其在現(xiàn)代信息技術(shù)中發(fā)揮著領(lǐng)導(dǎo)的作用。而互聯(lián)網(wǎng)因?yàn)槠鋬?yōu)勢(shì)非常多，所以被廣泛的應(yīng)用，在物聯(lián)網(wǎng)中，光纖傳感技術(shù)的作用非常大，它對(duì)物聯(lián)網(wǎng)充分發(fā)揮自身的價(jià)值有著關(guān)鍵的影響。

一、物聯(lián)網(wǎng)的概述

互聯(lián)網(wǎng)在二十世紀(jì)發(fā)展的速度非?？?，其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)也給人們的生活帶來(lái)極大的方便，提高了人們生活的質(zhì)量，但是，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)在不斷的進(jìn)步，人們對(duì)事物的感知能力和控制要求也越來(lái)越高，因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蔓延開(kāi)來(lái)，成為了以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)路。

物聯(lián)網(wǎng)的基本定義是，通過(guò)紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，從而更方便的進(jìn)行信息交換和通訊，實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別、跟蹤、定位、監(jiān)控和管理的一種新型網(wǎng)絡(luò)。從另外一個(gè)角度說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是無(wú)論在什么時(shí)間、什么地點(diǎn)然后可以將人、物品以通信方式之間相互連接起來(lái)，達(dá)到人們需求的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)主要是由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等結(jié)構(gòu)組成。其中感知層的作用是實(shí)現(xiàn)智能化的感知，其主要可以進(jìn)行信息的采集、捕獲和物體的識(shí)別等活動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)層是用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳送和通信的。應(yīng)用層則主要包括各類(lèi)應(yīng)用，例如，智能電網(wǎng)、工業(yè)監(jiān)控、綠色農(nóng)業(yè)等。

二、光纖傳感器技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題

在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)占據(jù)的位置比較領(lǐng)先，而傳感器技術(shù)處于的位置較差，因?yàn)閭鞲屑夹g(shù)存在問(wèn)題比較多，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1、國(guó)家對(duì)光纖傳感技術(shù)的支持力度不夠大，領(lǐng)導(dǎo)的管理比較分散，不集中，對(duì)傳感器推進(jìn)力度不強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)政策不實(shí)，使傳感器產(chǎn)業(yè)落后通信產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)等。

2、對(duì)與光纖傳感技術(shù)的核心技術(shù)少，并且創(chuàng)新能力非常差，對(duì)新原理、新器件開(kāi)發(fā)不夠多，導(dǎo)致新材料的數(shù)量非常少，對(duì)傳感器的基礎(chǔ)理論研究不夠重視，對(duì)傳感器的研究工作、各種結(jié)構(gòu)材料的特性研究、數(shù)學(xué)模型的建立、仿真及工藝模擬等工作不夠重視，從而我國(guó)的傳感技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外對(duì)傳感技術(shù)的研究工作。

3、共性關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有被解決，主要包括設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等。

4、品種、規(guī)格以及系列不全，相關(guān)技術(shù)也達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的指標(biāo)。我國(guó)大多數(shù)傳感產(chǎn)品都難以形成系列，高端的產(chǎn)品往往不能被生產(chǎn)。

傳感器技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r直接影響著物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的發(fā)展。在未來(lái)的幾年里，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展會(huì)非常迅速，高科技市場(chǎng)占有量將會(huì)明顯的提高，其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大，如果在這種情況之下，傳感器技術(shù)不能得到相應(yīng)的發(fā)展，那么我國(guó)傳感器市場(chǎng)就會(huì)被國(guó)外占有，從而經(jīng)濟(jì)也會(huì)巨大的損失，國(guó)家的安全也會(huì)受到威脅。

三、光纖傳感器的原理與發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 光纖傳感器原理以及其分類(lèi)

光纖傳感器主要通過(guò)以下幾個(gè)組成部分組成，光源、傳輸纖維、探測(cè)器、信號(hào)處理設(shè)備等構(gòu)成。光纖傳感器的工作原理是把光通過(guò)光纖傳輸?shù)秸{(diào)制器，當(dāng)測(cè)量參數(shù)與光進(jìn)行相互作用之后，改變光的性質(zhì)，使發(fā)出的光變?yōu)檎{(diào)制的信號(hào)光，然后，利用光纖把光傳送到光電探測(cè)器，然后把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，最終由信號(hào)處理設(shè)備將物理量進(jìn)行還原。

在我們的生活中，光纖傳感器的種類(lèi)非常多，這些傳感器主要分為兩大類(lèi)型，即傳感型與傳光型。與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)非常突出，其抗干擾性非常強(qiáng)、絕緣性好、靈敏度偏高，因此，現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用光纖傳感器的領(lǐng)域非常多。

3.2 光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

光纖傳感器被應(yīng)用以后，人們對(duì)其有著特別的關(guān)注，并且對(duì)光纖傳感技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。如今，我國(guó)光纖技術(shù)的發(fā)展非?？?，通過(guò)光纖傳感器可以對(duì)不同到的物理量進(jìn)行合理的測(cè)量，例如，位移、溫度、速度、角度等，而國(guó)外很多國(guó)家研究的光纖控制系統(tǒng)、核輻射監(jiān)控、民用計(jì)劃等多個(gè)方面取得了很大的成就。

我國(guó)對(duì)光纖傳感器的研究工作比較晚，因此研究所或者一些企業(yè)等對(duì)光纖傳感器的深入研究促進(jìn)了光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)研究表明光纖傳感器技術(shù)的發(fā)展前景比較好，并且此技術(shù)有很強(qiáng)的創(chuàng)新性，光纖傳感技術(shù)主要是應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而也大大加快了我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的速度。

四、光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中主要的位置

傳感器已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要的一部分，所以，傳感器性能是否過(guò)關(guān)直接影響著物聯(lián)網(wǎng)的性能，而物聯(lián)網(wǎng)獲得信息主要是依照傳感器的，可見(jiàn)，傳感器的可靠性、抗干擾性等都會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用性能起著關(guān)鍵的作用。

4.2光纖傳感在建筑方面的應(yīng)用

1、鋼筋混凝土是目前建筑方面應(yīng)用比較多的材料，在這種材料中應(yīng)用光纖傳感技術(shù)的主要表現(xiàn)是，將光纖材料直接埋入混凝土結(jié)構(gòu)中，之后可以測(cè)量混凝土的熱應(yīng)力等，在混凝土凝固的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)樗饔枚a(chǎn)生溫度梯度，那么熱應(yīng)力會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，采用光纖傳感器埋入混凝土可以測(cè)量其內(nèi)部溫度變化，從而更好的控制混凝土冷卻的速度。

2、橋梁關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，維護(hù)和建造橋梁是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的根本前提。光纖傳感器測(cè)量橋梁的振動(dòng)，可以更還的了解橋梁振動(dòng)的頻率、振幅等，主要測(cè)量的方法是，將信號(hào)光纖放置在橋梁中，信號(hào)光纖會(huì)隨橋梁的振動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)響應(yīng)，輸出的光會(huì)作周期性的變化，因此，光電探測(cè)器接收到的光強(qiáng)也作周期性的變化。

3、巖土工程檢測(cè)的特點(diǎn)是長(zhǎng)時(shí)效性、環(huán)境復(fù)雜、施工環(huán)境制約等，并且其檢測(cè)工作是一件不容易做到的工作。但是近幾年發(fā)現(xiàn)光纖傳感器可以解決這一問(wèn)題，其具有反應(yīng)快、體積小、不導(dǎo)電、質(zhì)量輕、抗腐蝕等特點(diǎn)，已經(jīng)成為了巖土力學(xué)工程的檢測(cè)的工具。

4.3光纖傳感在軍事方面的應(yīng)用

光纖傳感技術(shù)在軍事上也同樣發(fā)揮著重要的作用，光纖陀螺儀在現(xiàn)代的應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用，已經(jīng)廣泛應(yīng)用與民航機(jī)，無(wú)人機(jī)、導(dǎo)彈的定位和控制中。而光纖水聽(tīng)器已經(jīng)在船舶軍艦收集聲音和潛艇探測(cè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。光纖網(wǎng)絡(luò)在更多地區(qū)也得到了發(fā)展。而世界上很多發(fā)達(dá)國(guó)家的安全防衛(wèi)系統(tǒng)也在應(yīng)用分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全防衛(wèi)技術(shù)。

通過(guò)以上可以分析出，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要以大量傳感器獲得的各種環(huán)境參數(shù)為依據(jù)，從而可以為物聯(lián)網(wǎng)提供可靠的數(shù)據(jù)信息，得到人們需要的結(jié)果。

結(jié)語(yǔ)：根據(jù)本文所述，光纖傳感器已經(jīng)成為了光纖技術(shù)領(lǐng)域的新型產(chǎn)業(yè)，并且在未來(lái)將會(huì)有更多的光纖新興產(chǎn)業(yè)出土、開(kāi)花、結(jié)果。隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)在飛快發(fā)展的同時(shí)，光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中得到了重要的發(fā)展時(shí)機(jī)，今后，基于光纖傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的研究將具有廣泛、巨大的價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

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