光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器,在调制器内与外界被测参数的相互作用,使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生明显的变化,成为被调制的光信号,再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。
光纤传感是一种新型传感技术,光纤传感技术具备灵敏度和精度高、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、损耗低、可靠性好、传输距离远等优点,尤其可以安全有效地应用于强电磁场、易燃易爆、腐蚀性环境、高温度高压力等各种恶劣环境中,实现温度、压力、位移、液面、电流、应变等物理量的量测与安全监测,具有无法替代的及其重要的作用。光纤传感器被大范围的应用于石油石化、交通、综合管廊、电力电网、航空航天、海洋资源勘探、煤炭冶金、建筑、军工等国民经济领域。
光纤传感器伴随着光纤技术和光纤通信技术而得到兴起发展,20世纪70年代末,我国就已开始了光纤传感器的研究,进入21世纪,随着我们国家光纤传感技术日趋成熟以及“物联网”“智慧城市”兴起,光纤传感器市场需求日益旺盛,我国光纤传感器市场步入加快速度进行发展阶段。
近年来,得益于我国石油化学工业、交通、电力电网等下游领域大型基础设施投入的一直增长、信息技术加快速度进行发展以及物联网的蓬勃发展,带动了我国光纤传感器市场的快速发展。赛迪CCID统计,我国光纤传感器市场规模从2021年的77.00亿元增长至2023年的102.00亿元,复合增长率15.09%,光纤传感器相较传感器整体市场较小。
传感器是国民经济的基础性、战略性产业,随信息技术和工业化的深层次地融合,传感器作为连接物理世界和数字世界的桥梁,其重要性日益凸显。光纤传感器作为传感器领域的一种重要类型,凭借其优异且独特的功能,相比于传统的电磁传感产品,其在强电磁场、易燃易爆、腐蚀性、高温度高压力等各种恶劣环境中以及在大型基础设施等领域的运作时的状态监测和安全管理应用具有绝对性技术优势,其应用场景范围和市场需求将逐步扩大,拥有良好的发展前途和广阔的市场空间。预计到2026年中国光纤传感器市场规模将达到153.40亿元,复合增长率14.57%。
注:光纤传感器市场规模包括光纤传感相关软硬件、系统等形式的产品和服务收入。
光纤传感器应用领域包括石油石化、交通、综合管廊、电力电网、航空航天、海洋资源勘探、煤炭冶金、建筑、军工等国民经济领域,并以石油石化、交通、综合管廊和电力电网四大领域为主。赛迪CCID统计,2023年我国光纤传感器市场下游领域占比分别约为石油石化34.00%、交通18.50%、综合管廊18.10%、电力电网15.00%、其他14.40%,市场规模分别约为石油石化34.68亿元、交通18.87亿元、综合管廊18.46亿元、电力电网15.30亿元、其他14.69亿元,未来各领域对光纤传感器的市场需求均将保持增长。
第一类:具有较强自主研发与创造新兴事物的能力,掌握多种光纤传感技术,参与行业标准的制定,产品能够很好的满足多个细致划分领域需求;
第二类:具有一定的研发技术能力,但专注于某一细致划分领域的光纤传感研发技术与产品应用;
当前,在国内从事光纤传感器业务的代表性企业包括:理工光科、光格科技、波汇科技、美国Luna、美国Southwest Microwave、以色列Magal等,国外光纤传感器企业在国内市场以有关产品销售为主。近年来,以理工光科为代表的国内技术研发型企业凭借多年来的技术积累及市场开拓,正逐步缩小与进口产品的差距,并稳步取代了部分由国外产品占据的市场。
我国光纤传感器市场参与企业规模普遍较小,市场集中度较低。赛迪CCID统计,2023年我国光纤传感器市场中位居市场前三位的企业分别为理工光科、光格科技、波汇科技,CR3约为11.22%。其中,理工光科作为国内光纤传感技术有突出贡献的公司,市场占有率约为5.92%,位居行业第一,尤其在石油化学工业、交通领域具有核心优势,市场占有率为11.28%;光格科技市场占有率约为2.98%,位居行业第二;波汇科技市场占有率约为2.32%,位居行业第三。
武汉理工光科股份有限公司(简称“理工光科”)成立于2000年,是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。理工光科以安全管理为主线,以传感技术为基础,结合物联软件平台开发,形成了“智慧消防”“智慧交通”“智慧地铁”“智慧管道”四大领域物联网产品和解决方案,光纤传感系列新产品大范围的应用于油气储罐/交通隧道火灾监测、重要场所周界入侵报警、桥梁结构健康监测与综合管养、重大装备状态监测与故障诊断、电力设施/电缆廊道综合监测、城市综合管廊监测与安全管理、轨道交通全时全域灾害监测预警等多种应用场景。理工光科于2016年11月在深圳证券交易所成功上市,股票代码300557。
苏州光格科技股份有限公司(简称“光格科技”)成立于2010年,是一家专注于新一代光纤传感网络与资产数字化监控运维管理系统研发、生产与销售的高新技术企业,基本的产品包括电力设施资产监控运维管理系统、海缆资产监控运维管理系统、综合管廊资产监控运维管理系统等,主要应用于电力电网、海上风电、综合管廊、石油石化等领域。光格科技于2023年7月在上海证券交易所科创板上市,股票代码688450。
上海波汇通信科技有限公司(简称“波汇科技”)成立于2002年,上海证券交易所主板上市企业至纯科技(603690)子公司,是一家提供物联网光电传感设备和安全监控解决方案的国家重点高新技术企业,主要产品有分布式测温系统、光纤声学侦测系统、光纤结构沉降监测系统、线型光纤火灾探测系统、综合监控平台等。
美国Luna Innovations Incorporated(简称“美国Luna”),成立于1990年,总部位于美国弗吉尼亚州。美国Luna是光纤和太赫兹技术领域的科技企业,业务主要包括技术开发和光纤产品两个部分。光纤产品部分主要为客户提供基于光纤的传感、测量、测试和控制产品,产品主要使用在于航空航天、交通、基础设施、安全、过程控制、通信、国防和汽车工业等。美国Luna光纤传感类产品在我国市场的销售主要依托代理商进行。美国Luna于2006年在纳斯达克上市,股票代码LUNA。
美国Southwest Microwave,Inc.(简称“美国Southwest Microwave/美国西南微波”)成立于1971年,总部位于美国亚利桑那州。美国Southwest Microwave拥有微波产品和安全系统两大业务部门,安全系统领域其基本的产品有:振动电缆周界报警系统、埋地式泄露电缆周界报警系统、微波对射报警器、移动式微波报警器、自收自发微波报警器、被动红外报警器、微博感应器等。产品应用领域包括石油、石化、核电、民航、惩教机构、工业和企业园区等。美国Southwest Microwave光纤传感类产品在我国市场的销售主要依托代理商进行。
以色列Magal Security Systems Ltd.(简称“以色列Magal”)成立于1984年,是以色列航空工业的一个分支机构,是国际上较为领先的专业从事安全防范技术开发、安防产品制造和安防系统集成的跨国公司。以色列Magal产品最重要的包含周界入侵监测系统(PIDS)、视频解决方案(VMS)、物理安全解决方案、网络安全解决方案等,提供CCTV、生物识别、路障、十字转门、周界围栏和传感器、反恐道桩产品、自动弹出路障、地刺、带车牌识别的车辆底部扫描系统、探测系统等产品,产品应用领域包括机场、边境线、关键基础设施、惩教设施、能源、电力及燃气厂、隧道桥梁、安全城市、智慧城市和海港等。以色列Magal在我国设有代表处,进行产品营销售卖。1993年Magal公司在纳斯达克上市,股票代码MAGS。
光纤传感器属于国家重点支持和鼓励的新一代信息技术产业,是国家战略性新兴起的产业、《产业体系调整指导目录》(2024年本)鼓励类发展产业,国家相关产业政策支持鼓励光纤传感器市场的发展。
在《快速推进传感器及智能化仪器仪表产业高质量发展行动计划》(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,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。《基础电子元器件产业高质量发展行动计划(2021-2023年)》指出重点发展小型化、低功耗、集成化、高灵敏度的敏感元件,温度、气体、位移、速度、光电、生化等类别的高端传感器。
《国民经济和社会持续健康发展第十四个五年规划和2035年远大目标纲要》明确聚焦传感器等关键领域,快速推进基础理论、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;分级分类推进新型智慧城市建设,将物联网感知设施、通信系统等纳入公共基础设施统一规划建设,推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造。《“十四五”数字化的经济发展规划》强调提高物联网在工业制造、公共服务、应急管理等领域的覆盖水平。《关于推动未来产业创新发展的实施建议》提出强化新型基础设施,深入推动工业互联网、物联网等建设,推进新一代信息技术向交通、能源、水利等传统基础设施融合赋能,发展公路数字化的经济,加快基础设施数字化转型。
国家格外的重视石油石化、交通、综合管廊和电力电网等领域重要基础设施的运行监测、安全管理和智能化水平提升,为此国家及各部委层面出台了一系列政策。《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》先后提出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、运作时的状态、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;全方面提升城市交通基础设施智能化水平。《公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施方案》提出对跨江跨海跨峡谷等长大桥梁结构健康开展实时监测,动态掌握长大桥梁结构运作状况,逐步提升公路桥梁结构监测和安全保障能力。《“十四五”国家安全生产规划》提出快速推进各行业领域安全生产风险监测预警系统建设,推进城市电力、燃气、供水、排水管网和桥梁等城市生命线及重大危险源安全风险监测预警网络建设;完善油气输送管道、储运设施安全风险监测预警系统;加强重点行业领域企业安全生产风险监测预警系统建设。《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》提出推动地下管网、桥梁隧道、窨井盖等城市生命线工程配套物联智能感知设备建设。
综合可见,良好的政策发展环境为我国光纤传感器市场的发展创造了有利条件,伴随上述政策的实施,将极大推动光纤传感器市场的发展。
光纤传感器下游领域应用广泛,近年来,我国石油石化、交通、综合管廊、电力电网等领域大型基础设施的投入规模一直增长,伴随而来,借助光纤传感器实现的运行监测和安全管理需求日益旺盛,有效驱动了行业的快速发展。
石油石化行业在国民经济的发展中具备极其重大作用,为社会发展提供必要的石油能源和化工产品。根据国家统计局数据,2023年我国石油和化工行业实现营业收入15.95万亿元。石油和化工领域油罐、长输管道、油气开采等设备设施的运行监测需求不断增加,为光纤传感器提供了广阔的场空间。其中,在油气长输管道方面,近年来,伴随着我国油气消费量和进口量的增加,油气管网规模不断扩大。根据国家管网集团数据,截至2022年底中国新建成油气管道里程约4,668公里,长输油气管网总里程约18万公里,《中长期油气管网规划2016-2030年》提出2025年全国油气管网规模达到24万公里发展目标,未来空间巨大。油气管道安全影响因素多,部分因素偶发性强,运行风险高,管理难度大。光纤传感技术以其能够实现长距离无源分布智能感知的技术特点,非常适合油气长输管道的温度、压力、管线泄漏、储层结构健康等方面进行安全监测。未来,随着原油开采投入的逐年增加、油气长输管道建设的稳步推进,这将为光纤传感技术在该领域的发展带来更多发展机会。
光纤传感器在交通行业的城市轨道交通、高速公路、高速铁路、桥梁、隧道、机场、港口等多个细分领域均有良好应用。部分细分领域需求情况如下:
a、城市轨道交通。中国城市轨道交通协会数据,截至2023年末中国大陆地区共有59个城市开通轨道交通运营线公里,全年新增运营线公里,我国城市轨道交通运营里程处于世界第一。2023年底在建线公里,城轨交通线网建设规划在实施的城市共46个,在实施的建设规划线公里,我国城市轨道交通待建项目持续增加。随着我国城市轨道交通的快速发展,对其运营安全管理提出了更高的要求,尤其是地铁隧道大多穿越城市下方,地质结构复杂多变,地面的施工、地下水位变化等都会引起地质结构的变化,引起地铁铁道的结构和受力状态变化。基于光纤传感技术的城市轨道交通工程结构监测与安全评估系统能够实现真正意义上的实时在线、全覆盖的工程结构安全监测,不仅能够对现有地铁综合监控系统进行功能升级,更能够为城市轨道交通运营安全保驾护航。未来城市轨道交通具备良好发展态势,该领域对光纤传感技术的市场需求将逐年递增。
b、高速公路。交通运输部数据,2022年末全国高速公路总里程17.73万公里,比上年增加0.82万公里;国家高速公路里程11.99万公里,比上年增加0.29万公里,我国高速公路总里程继续位居世界第一位。《国家综合立体交通网规划纲要》明确到2035年国家高速公路网将达到16万公里,未来高速公路拥有良好的增长空间。除此之外,我国自20世纪80年代开始高速公路的修建,已建成的大部分高速公路设计寿命为15-20年,但由于超载、使用保养不当,有些路段实际使用10-15年甚至更短的时间内就出现开裂、泛油、剥落、严重车辙等问题。在高速公路网络大规模建设的同时,高等级公路和次等级公路的保养维护,尤其是路面保养维护将是一个不可忽视的市场。近年来,公路养护里程占公路总里程比例不断上升,交通运输部统计数据,2022年,我国公路养护里程535.03万公里,占公路总里程99.9%。把光纤传感系统埋入道路结构中形成能够感知应力和断裂损伤的能力等,这些信息可以与互联网相结合,实现对这些基础设施的长期稳定的实时监测,减少事故的发生。未来高速公路规划新建和养护环节均有大量的市场增量空间,伴随智慧高速的推进,该领域将为光纤传感器的发展提供良好机遇。
c、高速铁路。国家铁路局数据,截至2022年底全国铁路营业里程达到15.5万公里,其中高速铁路营业里程达到4.2万公里,位居世界第一,并占全球高速铁路运营总里程的三分之二以上。根据国家规划,到2035年铁路网总规模将达到20万公里,其中高速铁路约7万公里。我国高速铁路建设规模一直快速增大,其安全高速运行也面临着巨大的挑战。高速铁路自然灾害以及异物侵限、周界入侵防范监测及报警等方面需求较为迫切。光纤传感技术在周界入侵智能监测预警、自然灾害以及异物侵限、收集列车的运行状态信息、高速综合检测列车、轨道状态远程监测、室内外环境综合传感等方面都具有重要的智能化监测作用。未来伴随我国高速铁路的持续加大投入,对光纤传感相关产品的需求将保持持续增长。
地下综合管廊建设是21世纪新型城市基础设施建设现代化的标志之一,修建地下综合管廊有利于统筹各类市政管线规划、建设和管理。近年来,随着新型城镇化不断推进,各地积极推进地下综合管廊建设。在国家和政府的大力扶持下,我国城市地下管廊建设进程持续加快,建设管廊长度和投资额也在持续增加。据住建部数据显示,2021年我国城市地下综合管廊长度为6,706.95公里,新建地下管廊长度为1,799.59公里,地下管廊投资额为538.9亿元,城市地下管廊建设长度和投资额总体保持增长态势。城市综合管廊距离长、分层多、粉尘多,廊道内环境潮湿、闷热、易腐蚀,传统的电子式传感器难以长期、稳定的运行发挥作用,基于光纤传感技术的综合管廊监测系统能够实现综合管廊专业管线的全方位、实时在线监控、实时报警,可以大幅提高综合管廊运行管理的快速反应和安全防控能力。持续增长的综合管廊将为光纤传感器市场创造了广阔市场空间。
自2008年以来,我国电网投资保持较快增长,根据国家能源局数据,我国网工程建设投资规模由2008年的2,895.01亿元增至2023年的5,275.00亿元,近年来我国电网投资规模整体维持在较高水平。未来,伴随着电网公司坚强智能电网和电力物联网建设的持续推进将促进行业内的重资产企业对自身设备设施安全与运行状态的精益化预测性运维的强烈需求,为光纤传感器市场发展带来持续的发展机会。
物联网已历经超过十年的发展时期,尤其是近几年,随着物联网被明确定位为我国新型基础设施的重要组成部分,成为支撑数字经济发展的关键基础设施,物联网的发展动能不断丰富,市场潜力获得产业界普遍认可,发展速度不断加快,技术和应用创新层出不穷。在万物互联的大趋势下,物联网市场规模将进一步扩大。
随着行业标准完善、技术不断进步、国家政策扶持,我国物联网产业未来将延续良好的发展势头,为经济持续稳定增长提供新的动力。移动互联向万物互联的扩展浪潮,将使我国创造出相比于互联网更大的市场空间和产业机遇。传感器技术作为物联网的三项关键技术之一,将充分受益物联网整体产业的大发展。光纤传感技术作为传感器技术的重要分支,在未来的物联网中,光纤传感技术将发挥及其重要的作用。未来伴随我国各经济领域数字化、智能化发展以及整体物联网产业的蓬勃快速发展,将有效促进光纤传感器市场的进一步发展。
未来光纤传感器将呈现全光纤微型化、高精度实用化、实时化、多功能集成化、应用领域广泛化、智能化和网络化等趋势,具体如下:
(1)全光纤微型化:随着科技的进步,光纤传感器的体积将进一步减小,实现全光纤微型化。这将使得光纤传感器更加便于安装和部署,同时提高其测量精度和稳定性。
(2)高精度实用化:虽然光纤传感器已经具备极高的灵敏度,未来将进一步提升其测量精度,实现更高精度的测量。同时,还要解决光纤传感器在实际应用中的一些问题,如温度、湿度等外因的影响,以实现更实用的光纤传感器。
(3)实时化:随着物联网、大数据等技术的发展,光纤传感器将实现更实时的监测和数据传输。
(4)多功能集成化:未来光纤传感器将实现多种功能的集成,如温度、压力、位移等多种物理量的同时测量,这将使光纤传感器具有更强大的功能和应用范围。
(5)应用领域广泛化:伴随光纤传感器性能的持续提升,光纤传感器将能够更好地满足各种应用场景的需求,应用领域将不断拓展,例如在环境监视测定、医疗、智能制造等领域的应用将逐步增多。
(6)智能化和网络化:随着人工智能、机器学习等技术的发展,光纤传感器可能会实现更智能化的数据处理和分析。同时,光纤传感器也有一定可能会实现更网络化的连接和通信,以便于远程监控和控制。
，秦潮觉醒被列入“2024乐游上海享端午徐汇区特色打卡点”，不仅为游客提供了一个独特的文化体验空间，也通过自身的品牌影响力和文化内涵，逐步推动了民间传统文化与现代都市的融合发展。
2024年全球赛事迎来大爆发，巴黎奥运会、欧洲杯锦标赛、美洲杯蓄势待发，英雄联盟、CS2、Dota等顶级电竞赛事也轮番征战。据不完全统计，有48个体育赛事和电竞项目在今年启幕。
