光栅阵列传感技术产业化建设项目可行性研究报告
思瀚产业研究院    2022-12-18

1、项目概况

（1）光纤传感技术分类及介绍

光纤传感技术是一种以光纤中的导波原理为理论基础的传感技术，以光纤为媒介感知和探测外界被测信号，其在传感方式、传感原理以及信号的探测和处 理等方面都比传统的电学传感技术有着明显的差异及技术优势。

光纤传感技术的基本原理是在受到压力、温度、电场、磁场外界环境因素的影响时，光纤中传输 的光波容易受到这些外在场或量的调制，因而光波的表征参量如强度、相位、频率、偏振态等会发生相应改变，通过检测这些参量的变化，可以获得外界被测参 量的变化信息，实现对外界被测参量的“传”和“感”的功能。

其具体工作原理 是由光源发出光波，通过置于光路中的传感元件，将待测外界信息如温度、压力、 应变、电场等叠加到载波光波上。承载信息的调制光波通过光纤传输到探测单元， 并经信号处理后检测出随待测外界信息变化的感知信号，从而实现传感功能。

按照光在光纤中被调制的原理，光纤传感技术可以分为强度调制型光纤传感技术、相位调制型光纤传感技术、波长调制型光纤传感技术及偏振态调制型光纤 传感技术四大类，具体包括分布式光纤测温技术、分布式光纤振动测量技术、分布式光纤应变传感技术、光纤干涉仪、光纤陀螺技术、光纤光栅传感技术、光纤 气体吸收光谱传感技术、光纤荧光光谱测温技术、光纤电流传感技术、光栅阵列 传感技术等。其中，除航空航天应用较多的光纤陀螺等技术外，产业化应用最为 广泛的光纤传感技术主要为光纤光栅传感技术、分布式光纤测温技术、分布式光纤振动测量技术。

目前，以“大容量、高精度、高密度、长距离、高可靠”为特征的新型光纤 传感网络已经成为光纤传感最重要的发展趋势——大容量：光纤传感单元多达几 千甚至数万个；高精度：光纤传感监测精度进一步显著提高；高密度：传感单元 间隔达到厘米级；长距离：光纤传感监测范围多达几十甚至上百公里：高可靠： 能够更好地满足恶劣工程现场长期可靠运行需要。

而传统的光纤传感技术，无论 是光纤光栅传感技术还是分布式光纤传感技术，均难以满足“大容量、高精度、 高密度、长距离、高可靠”光纤传感网络的应用需要和迫切需求。因此，基于光 栅阵列的新一代光纤传感技术应运而生。

光栅阵列传感技术作为一种可灵活配置的大规模、高精度、快响应、多参量、高可靠的新一代光纤传感新技术，能够为我国大交通、安防等国家大型工程、 重要基础设施的状态监测与安全管理等提供完整先进的解决方案，能够及时掌握其在役状态、健康状况，对潜在的病害和突发的事故隐患及时地进行预警和报警， 显著提升我国大型基础设施的实时监测能力与安全管理水平。

（2）项目建设内容概况

本项目在光栅阵列传感技术工程化应用研发的基础上，进行相关产品生产线建设，形成光栅阵列传感科技成果的规模化生产能力，实现其市场化应用和产业化发展。

本项目研发环节将针对光栅阵列传感光纤、光栅阵列传感光缆、光栅阵 列解调仪表、光栅阵列传感集成应用软件四个方面，通过引进技术人才、购置先进的研发测试设备仪器、搭建模拟仿真试验平台等进行光栅阵列传感技术工程化 应用研发；本项目生产线建设环节将通过购置关键生产工艺装备和测试检验设 备、仪器，分别建设光栅阵列传感光纤、光栅阵列传感光缆和光栅阵列传感解调 仪表生产线与系统总装线三条生产线，主要产品为光栅阵列传感光纤、光栅阵列 传感光缆、光栅阵列解调仪表、光栅阵列传感集成应用软件。

2、项目建设的必要性

（1）有效满足国家大型基础设施与重大工程的运行状态监测与安全管理需求

伴随我国经济的持续稳定发展，城市轨道交通、高速公路、机场、石油天然 气管线、大型桥梁、高速铁路等国家大型工程、重要基础设施呈现快速增长态势。

上述大型基础设施、重大工程与人民生命财产安全息息相关，其运行状态监测与安全管理已经成为当前急需解决的重大问题。面对复杂的大交通、安防等领域大型基础设施、重大工程的运行状态监测与安全管理需求，光纤光栅传感技术、分布式光纤传感技术（分布式光纤测温技术、分布式光纤振动测量）等传统光纤传感及其他传感技术手段由于其各自存在技术短板，尚不能满足上述应用领域发展 需要。

本项目基于光栅阵列的新一代光纤传感技术（“光纤传感 2.0”），采用拉丝塔在线写入光纤光栅，利用波分+时分混合复用的方式对海量传感信号进行解调， 有效融合“光纤光栅传感技术”与“分布式光纤传感技术”的各自优势，进而实 现“大容量、高精度、高密度、长距离、高可靠”的新一代光纤传感网络。

通过本项目建设，能够为我国大交通、安防等领域国家大型工程、重要基础设施的状 态监测与安全管理提供完整先进的解决方案，能够及时掌握其在役状态、健康状 况，对潜在的病害和突发的事故隐患及时地进行预警和报警，有效满足城市轨道 交通、高速公路、机场、石油天然气管线、大型桥梁、高速铁路等下游市场的实 时状态监测与安全管理需求。

（2）实现公司先进技术落地及产业化发展

公司作为国内领先的光纤传感技术和物联网应用系统解决方案供应商，积极进行基于光栅阵列传感光纤的新一代光纤传感技术研究，以及光栅阵列传感光 纤、光栅阵列传感光缆、光栅阵列解调仪表、光栅阵列传感集成应用软件等光栅 阵列传感产品的技术攻关、产品研发和示范应用，以上工作已经取得良好成效并 形成了良好基础，但总体上仍处于中试、小批量、示范项目应用阶段。

因此，为了实现光栅阵列传感技术的科技成果转化、技术落地和产业化生产， 公司需要在既有基础技术上充分结合各应用领域应用特点和实际需求，针对光栅 阵列传感光纤、光栅阵列传感光缆、光栅阵列解调仪表、光栅阵列传感集成应用 软件进行相关技术、产品和规模化生产工艺研发，快速实现迭代升级，形成全链 条的光栅阵列传感“纤—缆—解调仪表—应用软件”的整体解决方案。

在光纤传感技术工程化应用研发的基础上，进行高水平的工业化光栅阵列传感光纤生产 线、光栅阵列传感光缆生产线和光栅阵列传感解调仪表生产线与系统总装线三条 主要生产线建设，形成规模化生产能力，实现产业化、规模化发展。

（3）优化公司业务结构、完善产业布局，实现业绩提升

目前公司光纤传感器、解调仪表等产品主要是基于光纤光栅传感技术、分布式光纤测温技术、分布式光纤振动测量技术三种传统技术实现，应用领域主要集 中在油罐火灾、隧道火灾、桥梁监测、小规模周界。

而面对我国城市轨道交通、 高速公路、机场、石油天然气管线、大型桥梁、高速铁路等大交通、安防等领域 国家大型工程、重要基础设施的运行状态监测与安全管理，现有产品尚无法满足 实际需要。因此，公司急需借助光栅阵列传感技术对公司既有产品和解决方案进 行全面升级换代，实现我国大交通、安防等领域国家大型工程、重要基础设施的 大型应用突破，从而进一步优化公司业务结构和完善产业布局，实现未来公司业 绩的快速提升。

（4）做强光纤传感产业，实现公司健康可持续发展

自成立至今，公司一直专注于光纤传感技术的进步与发展。作为国内最早从事光纤传感及物联网技术智能化应用的企业，公司在光纤敏感材料、关键核心器 件、智能化仪表以及先进传感系统等方面拥有多项核心自主知识产权，并已形成 系列化光纤传感监测系统与物联网应用解决方案，是国内外领先的光纤传感技术 研发与规模化产品生产基地。

光纤传感是公司大力发展的核心业务，做强光纤传 感业务、打造产业特色、引领中国光纤传感行业发展，是公司的重要使命和任务， 是公司实现光纤传感创新发展的最佳途径，是公司持续健康快速发展的必然道路。

3、项目建设的可行性

（1）国家产业政策支持鼓励行业发展

光纤传感器及智能仪器仪表行业属于国家鼓励和重点支持的高新技术领域 和行业，是国家战略性新兴产业的细分行业，国家相关产业政策支持鼓励行业发展。

①传感器行业鼓励政策

在《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》（计划期到 2025 年）中提出，涉及国防和重点产业安全、重大工程所需的传感器及智能化仪器仪 表实现自主制造和自主可控，根据传感器和智能化仪器仪表市场需求，自主研发一批高性能、高可靠性、高安全、低功耗、低成本的传感器及智能化仪器仪表中 高端新产品，重点开发一批典型行业和领域测控系统解决方案等；

《工业和信息化部关于组织开展 2019 年度工业强基工程重点产品、工艺“一 条龙”应用计划工作的通知》及《传感器“一条龙”应用计划申报指南》提出， 立足光敏、磁敏、气敏、力敏等主要传感器制造工艺，锁定压力传感器、气体传 感器、温湿度传感器、光电传感器、声传感器等，针对关键环节重点基础产品、 工艺，推动相关重点项目建设和技术突破；

《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》提出，面向不同垂直行业应用 环境和业务需求，重点加强智能传感、小型化低功耗智能仪等新兴关键技术研究， 并开展相关试验； 《国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》明确聚 焦传感器等关键领域，加快推进基础理论、基础算法、装备材料等研发突破与迭 代应用，推动传感器等技术创新，加快交通、能源、市政等传统基础设施数字化 改造，加强泛在感知、终端联网、智能调度体系建设。

②下游大型基础设施建设领域相关鼓励政策

国家高度重视本项目所面向的大交通及安防领域的大型基础设施的安全运行情况，国家及各部委层面出台了若干鼓励政策，包括《交通强国建设纲要》、 《新时代交通强国铁路先行规划纲要》、《国家综合立体交通网规划纲要》等，支 持交通领域加大智能检测监测安全保障技术应用和沿线安全防护工程建设；全方位布局交通感知系统，增强安全数据、问题隐患、运行状态、性能规律等集成管 理、智能分析和预警预告能力；构建“空天地车一体化”的智能监控系统；建设 自然灾害以及异物侵限、周界入侵智能监测预警系统，实现关键监测预警信息实 时上车交互并与列控、调度指挥系统互联。

综上，良好的政策发展环境为我国光纤传感器及智能仪器仪表行业以及光栅 阵列传感技术的发展创造了有利条件。

（2）大型工程、重要基础设施等下游行业创造了良好的市场需求

本项目下游目标市场主要为我国大交通、安防等领域的国家大型工程、重要 基础设施，具体涉及城市轨道交通、高速公路、机场、石油天然气管线、大型桥 梁、高速铁路等领域。近年来，我国在城市轨道交通、高速公路、机场、石油天 然气管线、大型桥梁、高速铁路等大型基础设施的建设规模高速发展、运营里程 迅速增加，为光栅阵列传感技术相关产品和解决方案创造了良好的市场需求和实 施条件。

（3）公司具有良好的光栅阵列传感技术实施能力和示范应用基础

公司作为率先在国内开展基于光栅阵列传感光纤的新一代光纤传感技术研 究的企业，取得了具有国际领先水平的创新成果——在国内率先攻克了拉丝塔在 线光栅阵列传感光纤制备、光栅连续动态制备的在线检测、传感系统信号解调、 WDM/TDM 复合组网等工艺技术难题，形成了具有自主知识产权的成套技术和 工艺。

近几年，公司围绕拉丝塔在线写入光纤光栅（光栅阵列传感光纤）、光栅 阵列传感光缆、光栅阵列传感解调仪表和光栅阵列传感集成应用软件四个方面进 行了技术攻关、产品研发及技术成果转化，目前已经形成相关产品基础技术和生 产工艺技术理论积累，并进行了中试、小批量生产和示范应用。

截止 2020 年底， 公司的光栅阵列传感技术从基础技术开发进入规模化工程示范应用及推广阶段， 并已经在武汉地铁全时全域、顺丰机场大长周界、湖北智慧高速路面、汉十高铁 周界得到工程应用。综上，公司具有良好的光栅阵列技术能力和示范应用基础， 为本项目实施创造了有利条件。

（4）公司具有经验丰富的人才团队和制度体系

通过多年发展，公司已形成了一支技术覆盖全面、核心力量突出的技术研发 队伍、管理人员队伍和销售人员队伍。公司中高层管理人员具有长期从事安全监测系统研发、生产、加工、销售和工程服务的经验，对行业的发展趋势具有良好 的专业判断能力。公司核心研发团队由光纤传感、信号处理、模式识别、物联网 等方面专家组成，涉及信息技术、光电子技术、计算机科学、材料科学、交通工 程、结构工程、桥梁工程、测控技术等多学科、多领域，具有丰富的技术研发、 产业化和工程应用经验。

经过多年发展，公司建立了包括生产管理制度、研发制 度体系、项目管理体系在内的科学的组织管理体系，并制定了严格的质量管理手册、程序文件和作业指导书，保证采购、生产和销售各个环节均得到有效控制。 公司整体组织运营较为成熟，经验丰富的人才团队和制度体系将为本项目的成功 实施提供了有力保障。

4、项目投资概算

单位万元

5、项目土地、立项、环保等报批事项

本项目利用公司既有厂房基础上通过改造进行项目建设，不涉及新增建设项目用地，无须办理土地手续。 本项目已经取得《湖北省固定资产投资项目备案证》，登记备案项目代码：2107-420118-89-02-703636。

本项目不属于需要编制环境影响报告书、环境影响报告表或者填报环境影响登记表的行业，无需办理环评手续。

此报告为正式报告摘取部分。需编制政府立项、银行贷款、投资决策等用途可行性研究报告咨询思瀚产业研究院。

来源：思瀚产业研究院  理工光科