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、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）會導致信號傳播特性迥異，傳統(tǒng)算法難以準確區(qū)分。此外，動態(tài)衰落現(xiàn)象（由光纖物理特性導致）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)自我學習與優(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%以上的準確率，實現(xiàn)零漏報與低誤報。同時，系統(tǒng)具備自學習、在線學習能力，可依據(jù)新采集信號不斷校準和訓練模型，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，其自學習模塊迭代迅速，多區(qū)域信號采集用于再訓練，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)邦學習”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)備支持在線學習，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。
