-.z.智能城市下的分布式光纖感溫系統光傳感林兆明本人從事電訊業多年，近年來研發出“分布式光纖感溫系統〞技術，主要用于監測地下管道或纜線的平安。作為嶄新的工業技術，在二○一二年申請了中港兩地專利，目前新技術已應用于大型鐵路網絡及電力網絡、澳門大型商場和酒店、印尼雅加達國際機場新3號航站樓，并在積極洽談在和海外的重大工程。基于“智慧城市〞概念而創海外有不少地方都在推崇【智慧城市】〔smartcity〕的開展概念，即有效地監測城市中各種不同的根底設施及工業系統，從而減低碳的排放，并預防意外發生，讓日常生活更安康、平安。分布式光纖感溫系統就是基于這個概念而研發出來的，除了監測工業系統平安性能外，還應用在節能減排上。具體地說，【智慧】的理念就是通過新一代信息技術的應用使人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活的狀態，通過把傳感器嵌入和裝備到全球每個角落的供電系統、供水系統、油氣管道輸配系統、交通系統等生產生活系統的各種物體中，使其形成的物聯網與英特網相聯，實現人類社會與物理系統的整合，然后通過超級計算機和云計算將物聯網整合起來。關于【智慧城市】的具體定義則比擬廣泛。我認為，所謂的“智慧城市〞應該是人、建筑物、系統、設施都表達智能型的統一，它們取代了之前非智能的工業方式。關注高敏光學感應系統，比方對分布式感溫系統進展專業的研發、制造，用作確保能源供給，同時作出平安監測和預警，對于城市智能化管理來說會起到非常重大的啟發和收獲，其影響更是寓意深遠。分布式光纖感溫系統介紹分布式光纖感溫系統(以下簡稱FODTS)的原理是應用拉曼效應(Raman-effect)來測溫。該理論源于上世紀二十年代，是英國南安普頓大學的研究成果。FODTS測溫技術是基于光時域反射儀(OpticalTime-DomainReflectometer(OTDR))。同時，物理環境因素例如溫度、壓力及拉力，都能夠改變玻璃纖維(二氧化硅)的部構造，使該點光纖的激光軸向運動發生變化。熱力效應引致晶格振動，當光線接觸振動中的分子晶格，便會造成散射，稱為拉曼散射(Ramanscattering)。在物理過程中，熱力強度與光線的散射幅度成正比例。利用此光學原理，只要測量光線或散射光線延遲返回的時間，便可以準確地計算測溫點位置(請參閱圖一)。FODTS系統可以自動探測沿光纜*所有測溫點的實時溫度，假設測溫點溫度超過*個水平線，系統會實時發出警報及報告。FODTS系統的溫度數據庫附有位置及時間信息，發出的分析報告包含了這些容，有助于用戶實時找出發生問題的地點，并協助用戶迅速作出決策和防措施。FODTS系統在應用上具有靈活性，用戶可以根據特別需要而設定數個分區為監察區域，每個區域可以根據特別的運行環境設定不同的報警水平線，每一個監察區域會因測溫點的實時溫度數據來顯示不同顏色。FODTS系統的用戶接口簡單易用，能夠實時顯示系統測溫點的概況，用戶也可以選擇將接口上的光纖路線置于監測區域的AutoCAD圖上，便于實時得知問題發生的位置。此外，FODTS系統的圖表都可以按照用戶的要求進展定制，提高用戶的決策效率。綜上信息簡單來說，光纖可以有效傳送管道溫度的變化數據，作準確及時的監察。它可以通過溫度的不同，有效判斷出地下管道或纜線是否老化，在損壞前發出警報。它最為突出的特點便是監測地下管道或纜線的平安。老式的傳感測溫技術僅在被測管道上放置單個的傳感器，全新的【分布式感溫技術】是指傳感機制沿著光纜全程被分布，而不是在一定數量的位置上被分布。分布式光纖感溫系統的特點分布式光纖感溫系統的特點很多，重點可以概括為三大局部：平安預防、應用廣泛、性價比高。〔一〕平安預防在我們生活的城市中，地下管道及電纜系統隨處必備，一旦出現問題，情況可大可小。如果情況較大，后果則不堪設想。實時監測地下管道的老化及泄漏，意外將可防止。去年7月，高雄發生的嚴重天然氣管道爆裂，造成32人死亡，321人受傷的重大事故。這個事實告訴我們，城市地下埋藏的管道會隨時成為致命炸。具備連續測溫功能的FODTS系統是監測燃氣管道及油管泄漏的最正確方案。FODTS系統負責監測整條管道的溫度曲線數據，二十四小時不斷監測，如管道中*一點出現裂縫或者破損，溫度將發生變化，我們便可及時捕捉，并準確探測出問題管道的所在位置并及時搶修。以燃氣管道泄漏為例，燃氣管道滲出壓縮氣體，根據焦耳湯姆遜效應(Joule-Thompsoneffect)，壓縮氣體會于管道裂口附近形成低溫區。FODTS系統會立即監測到管道溫度數據出現異常變化，并可準確地計算發生氣體泄漏的位置。從高雄事故分析，當管道開場漏氣之初，該處的壓力就會下降，管道裂口溫度也會相應下跌六至七度。我們如果在溫度開場下跌時及時搶修和補救，就可防止事故的發生。〔圖二〕應用于監測燃氣管道泄漏的FODTS系統與燃氣管道泄漏相反，油管泄漏會于管道裂口造成溫升效果。FODTS系統對以上應用例子均能夠準確迅速地確認泄漏位置，大幅度降低泄漏事故的發生和本錢損失。FODTS系統還可以檢測早期的電纜故障，防止電力系統的故障造成火災的發生。電力上的輸電電纜長期使用后，絕緣體會老化，散熱會減慢，最終絕緣體損壞導致電纜產生故障。通過監控電纜溫度曲線可以適度使用電纜及延長使用壽命，防止絕緣體損壞。FODTS系統可實時監測整條電纜上的熱點，而置的歷史溫度數據分析功能，可以顯示電纜不同部位的溫度實時變化情況，發現潛在的問題。同時，監測系統還可以輔助提高電纜載流容量至最正確水平，到達增加運營能效的目的。〔圖三〕FODTS系統可以在同一時間顯示電纜幾局部溫升商場及酒店的各種設施如空調系統、供水、照明、電梯電器及樓宇管理系統均需要電力系統的支持。電力系統的故障可能會引至火災的發生，危及商場或酒店顧客的生命平安。FODTS系統可以為用戶預先設定啟動報警的溫度水平線，當電力系統溫度超過預設水平線，報警實時啟動，提醒相關人員及時檢查維修，盡快落實應急措施。〔二〕用途廣泛FODTS系統用途十分廣泛。它不僅可用于上述提到的監測地下油氣管道的泄漏和電纜運行的故障及商場大廈的電力系統，還可廣泛應用于以下領域：①在通風冷溫〔HVAC)系統方面，監測隧道溫度及通風管理。②在供水及污水排放系統方面，通過水溫異常變化監測非法排污。③在地質及水利學方面，測量水溫對研究生態有很高的重要性。通風冷溫系統〔HVAC〕隧道的通風系統是為車站及車廂的乘客提供新鮮的空氣，通過監控隧道的溫度，操作人員可以提升隧道的空氣流量，到達最正確水平。FODTS系統性價比高、不受隧道環境干擾，而且沒有維修本錢。系統提供24h*7的全天候溫度監測，數據庫可儲存長達兩年的數據供日后備用。并且FODTS系統可以和隧道的通風管理系統相結合，支持實時環境數據和按時間排序的溫度趨勢分析。以下是隧道通風系統的示意圖，通風系統由多個通風井〔地面構造〕組成，是氣流的出入口。〔圖四〕應用于隧道溫度監測的FODTS系統供水及污水排放系統FODTS系統可應用于監測非法的污水排放。大量的污水未經處理流入下水道可以引起相當嚴重的環境及安康問題。FODTS系統的光纜置于下水道科收集連續性的溫度數據，詳細顯示由非法排污引發的水溫異常變化。〔圖五〕應用FODTS系統監測非法污水排放地質及水力學系統研究地質及水利作用過程中，測量溫度占據重要一環。而大局部應用例子更是需要取得隨時間及距離連續變化的溫度數據。FODTS系統可以取得地質及水利地點，比方湖泊、地面及地下水流的溫度數據。測量水溫對研究生態作用有很高的重要性，沿河道鋪設光纜測量水溫，可取得準確及高分辨率的河道溫度數據。應用舉例：監測含水層和水生環境、計算蒸發損耗的能量平衡、記錄對流過程等等。〔圖六〕沿河道鋪設的FODTS光纜〔三〕性價比高目前，光纖感溫系統的準確度可達正負一度，耐用二十年以上。造價方