3月28日下午消息(蔣均牧)不久的將來,每一根光纖都將成為感知世界的神經(jīng)。
光纖智能傳感技術(shù)作為“萬智互聯(lián)”的一大戰(zhàn)略基石,正加速滲透入各行各業(yè),點燃一場前所未有的數(shù)智革命。就在由CIOE中國光博會與C114通信網(wǎng)聯(lián)合舉辦的“第五屆光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”線上研討會——“光纖智能傳感技術(shù)專場”上,華為2012實驗室的李鋒博士全面闡述了華為在該領(lǐng)域的最新探索與成果,揭示了如何讓光纖“學(xué)會思考”。
通過將光通信技術(shù)與人工智能深度融合,華為不僅解決了行業(yè)長期存在的誤報率高、環(huán)境適應(yīng)性差等痛點,更在油氣管道、周界安防等場景中實現(xiàn)了“零漏報、低誤報”等突破性進展。
分布式光纖傳感的“先天優(yōu)勢”與“后天瓶頸”
相較于傳統(tǒng)點式傳感器,分布式光纖傳感技術(shù)憑借距離遠(yuǎn)、成本低、定位精度高、易于部署和維護、無需供電、抗電磁干擾等優(yōu)勢,已在眾多應(yīng)用場景大放異彩,特別是在油氣管道、電力線路、周界安防等領(lǐng)域展現(xiàn)出無可比擬的應(yīng)用潛力。
李鋒分享道,在應(yīng)用方向上,分布式光纖傳感大致分為三類,DAS系統(tǒng)部署于邊界周界、軌道/管道/電纜周邊,通過振動/聲音的探測,用于對外物入侵、結(jié)構(gòu)振動等實時監(jiān)測;DTS部署于輸電線、油氣輸送管道、城市地下管網(wǎng)、傳輸皮帶、油井等處,檢測溫度動態(tài)分布與變化,用于火災(zāi)預(yù)防和及時發(fā)現(xiàn)等;DTSS部署于橋梁、隧道、公路、大壩、邊坡等,檢測應(yīng)力變形動態(tài)分布與變化,用于土木工程的健康檢查和地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防等。
來自研究機構(gòu)MarketandMarkets的數(shù)據(jù)顯示,分布式光纖傳感在2024年起步于14.12億美元,預(yù)計到2030年將達到26.31億美元,復(fù)合年增長率達到10.9%;貝哲斯咨詢則認(rèn)為,2024年全球分布式光纖傳感器市場規(guī)模為15.3億美元,預(yù)計2024~2029年該市場復(fù)合年增長率為8.5%。
盡管分布式光纖傳感發(fā)展前景廣闊,也有著較為長期的使用實踐,但誤報率高、準(zhǔn)確率不足、國產(chǎn)化率低成為制約其規(guī)模化應(yīng)用的瓶頸。李鋒指出,現(xiàn)有廠家面臨三大技術(shù)難題:干涉衰落,信號難還原;事件復(fù)雜,種類難識別;環(huán)境泛化,算法難通用。例如,在入侵檢測場景中,農(nóng)耕機與挖掘機的振動信號高度相似,而土壤質(zhì)地差異(如山東黏土與新疆沙土)會導(dǎo)致信號傳播特性迥異,傳統(tǒng)算法難以準(zhǔn)確區(qū)分。此外,動態(tài)衰落現(xiàn)象(由光纖物理特性導(dǎo)致)進一步加劇了誤報問題。
解決之道:AI智能光纖傳感解決方案
面對這些挑戰(zhàn),華為通過將AI能力深度融入分布式光纖傳感系統(tǒng),打造了一系列AI智能光纖傳感解決方案。AI的引入,不僅極大提升了信號處理的精度與效率,更賦予了系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)與優(yōu)化的能力,使得傳感系統(tǒng)在復(fù)雜多變的環(huán)境中仍能保持高準(zhǔn)確率的監(jiān)測。
針對油氣管道,華為基于OptiXsense EF3000光纖傳感系統(tǒng)構(gòu)建了油氣管道TPI解決方案,依托在光信號處理領(lǐng)域的積累,確保信號采集準(zhǔn)確,再借助AI大模型從多維度特征識別振動信號,從而達到95%以上的準(zhǔn)確率,實現(xiàn)零漏報與低誤報。同時,系統(tǒng)具備自學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)能力,可依據(jù)新采集信號不斷校準(zhǔn)和訓(xùn)練模型,提升精度。目前,該解決方案已在國內(nèi)數(shù)千公里傳輸管道應(yīng)用,并持續(xù)推廣。
在周界安防領(lǐng)域,面對圍欄頻響高、數(shù)據(jù)特征復(fù)雜以及風(fēng)雨、小動物等廣泛干擾,華為同樣基于OptiXsense EF3000光纖傳感系統(tǒng),采用更強感知算法引擎,實現(xiàn)實時干擾與入侵事件識別及快速告警;并與視覺系統(tǒng)聯(lián)動,形成完整光視聯(lián)動解決方案。海外某鐵路應(yīng)用已取得良好效果,其自學(xué)習(xí)模塊迭代迅速,多區(qū)域信號采集用于再訓(xùn)練,模型每兩、三個月更新一次。
李鋒介紹說,華為OptiXsense EF3000光纖傳感系統(tǒng)采用了光通信領(lǐng)域的成熟技術(shù),如電光調(diào)制器、高穩(wěn)定性EDFA(摻鉺光纖放大器)等,摒棄了業(yè)界常用的AOM(聲光調(diào)制器)等離散器件,確保了設(shè)備穩(wěn)定可靠、制造一致性,板卡可完全互換替代,便于維護與調(diào)優(yōu)。同時,在信號處理方面,借助光通信領(lǐng)域積累的相關(guān)信號處理算法,實現(xiàn)了噪聲抑制與信號保真度提升。此外,為獲取豐富準(zhǔn)確數(shù)據(jù),華為在武漢、成都建設(shè)了光纖傳感試驗場,模擬多種實際場景采集信號,并在現(xiàn)網(wǎng)全國各地100多個站點處采集數(shù)據(jù)。
在采集到的大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,華為依托自研的盤古基礎(chǔ)大模型,構(gòu)建了專用于光纖傳感的AI模型。該模型通過多維度特征提取(如振動頻率、波形模式、時空關(guān)聯(lián)性等),將事件識別準(zhǔn)確率從傳統(tǒng)算法的80%提升至95%以上。更關(guān)鍵的是模型的持續(xù)進化能力:通過“聯(lián)邦學(xué)習(xí)”技術(shù),全球數(shù)千公里管線采集的數(shù)據(jù)可匯總至云端,每兩個月更新一次模型;同時,單點設(shè)備支持在線學(xué)習(xí),結(jié)合現(xiàn)場復(fù)核數(shù)據(jù)實時優(yōu)化。這一機制使系統(tǒng)在面對新疆沙土或沿海潮濕環(huán)境時,仍能保持高精度。
從守護能源“生命線”到構(gòu)建“無死角”安防,華為的AI智能光纖傳感解決方案目前已經(jīng)在不少領(lǐng)域得到了應(yīng)用。例如在某輸油管道,華為OptiXsense EF3000光纖傳感系統(tǒng)曾精準(zhǔn)識別多起夜間打孔盜油事件,助力警方現(xiàn)場抓捕。
“預(yù)測未來的最好方式是創(chuàng)造未來”,正是憑借在光通信、AI等領(lǐng)域的不懈探索、持續(xù)創(chuàng)新,華為成功定義了分布式光纖傳感技術(shù)的新代際(AiDAS),開啟了智能傳感的新時代。有理由相信,在華為等領(lǐng)先運營商、廠商的共同努力下,智能光纖傳感技術(shù)未來將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,讓海量基礎(chǔ)設(shè)施“開口說話”,為千行萬業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型注入新動能。
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