國家科技部專家：傳感器在智慧城市中用處太大，要大力推廣?。ǜ窖葜v實(shí)錄）

11 月 10 日，世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)烏鎮(zhèn)峰會(huì)元宇宙主題咖薈活動(dòng)在烏鎮(zhèn)舉行。本次活動(dòng)以 " 元啟 · 未來城市 " 為主題，聚焦城市元宇宙應(yīng)用，探討元宇宙產(chǎn)城落地新范式，推廣元宇宙創(chuàng)新應(yīng)用成果。

本次活動(dòng)由烏鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府、中交投資有限公司主辦，中民協(xié)元宇宙工委、桐鄉(xiāng)烏鎮(zhèn)智享數(shù)字科技有限公司承辦，建學(xué)建筑與工程設(shè)計(jì)所、中交一公局第九工程有限公司、中交機(jī)電局、歐聯(lián)節(jié)能、綠城科技、阿里云、元境宇宙、清華大學(xué)元宇宙文化實(shí)驗(yàn)室、同濟(jì)大學(xué)智慧三維實(shí)驗(yàn)室、旅瞳科技和未來學(xué)中心協(xié)辦。

世界生產(chǎn)力科學(xué)院院士、國家科技部、國家發(fā)改委、國家工信部、中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中心專家?guī)鞂＜覅菛|方作了題為《數(shù)字經(jīng)濟(jì)與智慧城市新技術(shù)》的演講。

專家檔案

▲吳東方，博士，研究員級(jí)高級(jí)工程師，長期致力于分布式智聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研制及產(chǎn)業(yè)化，廣泛應(yīng)用在數(shù)字經(jīng)濟(jì)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等重要技術(shù)領(lǐng)域及場所。目前擔(dān)任國家科技部、國家發(fā)改委、國家工信部、中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)中心專家?guī)鞂＜?，山東省科技廳、江蘇省科技廳、上海市科委、浙江省科技廳、河北省科技廳、廣東省科技廳、深圳市科創(chuàng)委專家?guī)鞂＜?，中?a target="_blank">儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)、中國電子學(xué)會(huì)、中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會(huì)專家?guī)鞂＜摇?/p>

吳東方指出，元宇宙技術(shù)非常熱門，涉及到的方面非常多。從分布式傳感器領(lǐng)域來看，現(xiàn)在城市元宇宙是基于視覺的傳感器，在元宇宙中，視頻和攝像頭的傳感器發(fā)揮非常重要的作用。

" 我們剛才看到一位專家像詩一樣的畫卷，都是基于視覺傳感器，我們把聲音振動(dòng)溫度融入到元宇宙的場景里面去，是一個(gè)立體感的場景。"

吳東方表示，用分布式傳感器監(jiān)控起來，會(huì)讓元宇宙的畫卷更加宏偉，更加遼闊，可以覆蓋到很多細(xì)節(jié)。

"在國家非常重視智慧城市和城市公共安全方面，這是我們現(xiàn)有技術(shù)常見傳感器的集合，攝像頭，門禁，指紋，聲紋識(shí)別，包括現(xiàn)有的常見的通訊手段和傳感器，構(gòu)成現(xiàn)在元宇宙一個(gè)重要的基石。在此基礎(chǔ)上，我們把分布式傳感器融入到里面去，作為一個(gè)子系統(tǒng)，現(xiàn)在這一系統(tǒng)是空白領(lǐng)域。"

此外，吳東方還從光纖感知、智能識(shí)別、軌道交通等層面講述了傳感器技術(shù)的應(yīng)用。他認(rèn)為，人工智能的方法很多，例如光纖感知、智能識(shí)別等，針對(duì)不同應(yīng)用場景和場合，產(chǎn)品方法也不一樣。更復(fù)雜的場景需要采用更多的視覺傳感器，這是必不可少的，以此構(gòu)建領(lǐng)域中的重要?jiǎng)?chuàng)新。

" 把分布式的傳感器加載電力電纜，可以長時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測作用，采用低成本的光纖網(wǎng)絡(luò)可以有效進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并且達(dá)到秒級(jí)，對(duì)我們國家的鐵路安全非常重要。"

吳東方特別指出，目前在橋梁、隧道、大壩科技層面還存在大量的監(jiān)測死角，如果我們把這些空白領(lǐng)域用分布式傳感器監(jiān)控起來，元宇宙的傳感器也會(huì)更加豐富，也會(huì)提升安防級(jí)別，為自然電網(wǎng)，鐵路和隧道等國家設(shè)施上面作出很大的貢獻(xiàn)。

" 目前技術(shù)沒有普及，只是一個(gè)展望，希望在未來得到更大的推廣。" 吳東方稱。

以下附演講實(shí)錄。

智慧城市與感知先行研討會(huì)將于2022年11月12日（周六）上午在深圳光明云谷國際會(huì)議中心多功能2-3廳舉行。屆時(shí)傳感器專家網(wǎng)將發(fā)表相關(guān)主題演講，歡迎蒞臨參加。

以下為吳東方的演講實(shí)錄：

尊敬的各位來賓，大家好，我今天講的題目是數(shù)字經(jīng)濟(jì)與智慧城市的新技術(shù)，因?yàn)樵钪婕夹g(shù)非常熱門，涉及到的方面非常多，我從自己從事的領(lǐng)域，分布式傳感器領(lǐng)域跟大家進(jìn)行分享。

因?yàn)樵钪婧芏喾懂?，很多傳感器集中在局域性的領(lǐng)域，我們的傳感是大型城市，大型場所，特別是長距離的監(jiān)控，現(xiàn)在城市的元宇宙是基于視覺的傳感器，就是視頻和攝像頭的傳感器，發(fā)揮非常重要的作用，我們剛才看到一位專家像詩一樣的畫卷都是基于視覺傳感器，我們把聲音振動(dòng)溫度融入到元宇宙的場景里面去，是一個(gè)立體感的場景。

其實(shí)在智慧城市和城市公共安全方面國家非常重視，這是我們現(xiàn)有技術(shù)常見傳感器的集合，攝像頭，門禁，指紋，聲紋識(shí)別，包括現(xiàn)有的常見的通訊手段和傳感器，構(gòu)成我們現(xiàn)在元宇宙一個(gè)重要的基石。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們把我們的分布式傳感器融入到里面去，作為一個(gè)子系統(tǒng)，現(xiàn)在這個(gè)系統(tǒng)是空白的領(lǐng)域，我剛才放上去的圖包括所有的，我們現(xiàn)在填補(bǔ)這個(gè)空白，比如說城市里面的水下橋梁建筑現(xiàn)在很多的空白，有檢測，但不是實(shí)時(shí)的，或者說實(shí)時(shí)成本很高，不普及，我們用分布式傳感器監(jiān)控起來，使得元宇宙的畫卷更加宏偉，更加遼闊，可以覆蓋到很多細(xì)節(jié)。

我們采用光線來進(jìn)行監(jiān)測，光線是通訊介質(zhì)，通訊里面是最快的介質(zhì)，包括 5G 和 6G 通過光纖來參數(shù)，現(xiàn)在用星鏈和衛(wèi)星來傳輸，以后現(xiàn)在沒有，現(xiàn)在光纖通過 20 年的發(fā)展相關(guān)技術(shù)比較成熟，包括軟硬件，基于這樣的現(xiàn)實(shí)，我們把光纖網(wǎng)絡(luò)開發(fā)成一個(gè)傳感器，多專家也是有所了解的，就是光纖傳感技術(shù)。

那么在上世紀(jì)七八十年代，美國和蘇聯(lián)為了冷戰(zhàn)時(shí)期，這水下的各種反潛手段就大量的使用了光纖來進(jìn)行一個(gè)傳感器進(jìn)行監(jiān)聽，作為一個(gè)聲納，不包含金屬，可以長時(shí)間，長距離在野外惡劣的環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)用，所以在軍工領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，現(xiàn)在光纖民用化，現(xiàn)在光纖成本大幅度下降，從 20 年前的 1 米光纜 /100 多元到現(xiàn)在的幾塊錢，使得大面積長距離的監(jiān)控現(xiàn)有的元宇宙?zhèn)鞲衅魉O(jiān)測不到的領(lǐng)域大規(guī)模的推廣成為可能。

光纖本身就是傳感器，不是說光纖搭載一個(gè)探頭，一個(gè)房間紅外、攝像頭等等，監(jiān)測更大的領(lǐng)域需要集成更多的傳感器探頭，光纖就是一個(gè)傳感器，既然可以傳輸各種視頻信號(hào)，本身作為傳感器，它通過光纖中的光信號(hào)的調(diào)制，來感受外界的像震動(dòng)聲音，溫度，氣體濃度刺激濃度。光纖上每一個(gè)都是傳感器，它并不需要搭載額外的探頭，而且它是無緣的，這是它的優(yōu)勢。

像上世紀(jì)七八十年代民族人的那么現(xiàn)在像德國、美國、英國，像我們亞洲的日本、韓國甚至臺(tái)灣也有這個(gè)技術(shù)?，F(xiàn)在不是說這個(gè)技術(shù)有沒有的問題而是誰得更好，關(guān)鍵指標(biāo)是監(jiān)控范圍可以監(jiān)測多遠(yuǎn)，一臺(tái)主機(jī)目前來看可以監(jiān)測到 100 公里以上都是國際先進(jìn)的技術(shù)，因?yàn)楦饫w通訊不一樣，光纖通訊跨洋通訊接放大器，上萬公里都不是完成，但是光纖傳感達(dá)到 100 公里以上目前來講算是國際先進(jìn)水平。在加拿大美國實(shí)驗(yàn)室發(fā)表很多論文可以做到 150 公里甚至 200 公里以上，但是實(shí)際工程上面沒有見到應(yīng)用。

還有定位精度，因?yàn)槭嵌鄠}量的監(jiān)測，涉及到溫度、壓力、振動(dòng)，就說在我這 100 多公里的一個(gè)傳感器上發(fā)生的問題，我能不能精確定位，還有能夠精確定位的話是什么類型什么事件，這都是要經(jīng)過精確的一個(gè)判斷結(jié)構(gòu)比較簡單，室外主要是光無源器件組成，室內(nèi)就是一些硬件組成，是一個(gè)軟硬件結(jié)合監(jiān)測，監(jiān)測的范圍很廣，大型的游戲管線，邊防，國防，我們把所有的聲音收入進(jìn)來，另一方面把噪音等常規(guī)信號(hào)過濾掉，這涉及到人工智能的一些方法。人工智能的方法這方面的探討很多，有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，深度學(xué)習(xí)都有，針對(duì)不同的應(yīng)用場景和場合采用的人工智能方法不一樣。

在這些常規(guī)的環(huán)境城市噪音里面我們可以用 SVM 可以顧慮掉，當(dāng)然在更加復(fù)雜的場景需要采用更多的手段，跟傳統(tǒng)現(xiàn)有的一些監(jiān)控手段比如說攝像頭，攝像頭是視覺傳感器，這是必不可少的，構(gòu)建我們元宇宙整個(gè)畫卷一個(gè)重要的傳感器。但是有一個(gè)缺陷不是實(shí)時(shí)的，而且即便是實(shí)時(shí)也是事后發(fā)生的事情來復(fù)核一下，很多參數(shù)不能實(shí)時(shí)采集到，市內(nèi)有智能的探頭可以感知溫度或者是異常事件。

但是跟我們所說的應(yīng)用場景不太一樣。因?yàn)槲覀儎偛潘f，我們這個(gè)技術(shù)是應(yīng)用在長距離大面積的廣域的場所和設(shè)施，是互相補(bǔ)充的關(guān)系，什么是廣域的場所是長周期管線，三桶油，鐵路，包括城市軌道交通，包括山區(qū)的輔助線，高鐵和邊境線智能電網(wǎng)領(lǐng)域是傳統(tǒng)的傳感器無法覆蓋到或者只是在某些區(qū)域很快的一片覆蓋到，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，對(duì)于我們構(gòu)建整個(gè)元宇宙的藍(lán)圖不夠，所以加入傳感器可以使我們的畫卷更加相信，更加宏偉?？梢员O(jiān)測所有關(guān)鍵大型的建筑設(shè)施的溫度，壓力，振動(dòng)，異常信息等，可以在實(shí)時(shí)在檢控終端顯示。像城市的周邊安全，紅外監(jiān)測手段的誤報(bào)率比較高，加入我們這個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)可以使信息參數(shù)更詳細(xì)，安防級(jí)別更高。

還有國防邊境線，現(xiàn)在越境主要是靠人防，無人機(jī)代替人防，但是無人機(jī)嚴(yán)格意義上面不是實(shí)時(shí)，我所謂的實(shí)時(shí)就是秒級(jí)可以感知到，無人機(jī)一天巡一次或者是半天巡一次加載這個(gè)安全性更高，水下海洋的環(huán)境傳統(tǒng)的傳感器受到一些限制，比如說水下攝像頭看得不是很遠(yuǎn)，包括水下雷達(dá)，加載光纖不受距離和天氣的影響，此外，在城市智慧里面底下管廊是一個(gè)重要的設(shè)施，一個(gè)是自身的安全，管廊里面有各種管線集中在一起，這樣可以提高效率，但是管線因?yàn)閮?nèi)部或者是內(nèi)部各種事件作為火災(zāi)甚至是破壞性事件，加入這個(gè)系統(tǒng)以后，實(shí)時(shí)監(jiān)測，安防級(jí)數(shù)大大提高。

比如說城市的排澇，鄭州發(fā)生的水災(zāi)非常遺憾，采用傳統(tǒng)的電子元器件的傳感器 3-5 年進(jìn)行整改或者更換，另一方面要供電，信號(hào)要傳出去，本身取電是一個(gè)問題，往往在發(fā)生大的洪水無法及時(shí)監(jiān)測，因?yàn)檫@些設(shè)備沒有得到及時(shí)維護(hù)，光纖本身就是一根玻璃，不受氣候和濕度的影響，所以可以使用 15 年甚至 20 年以上，比傳統(tǒng)的傳感器多了幾倍的使用壽命，光纖通信有 20 年的發(fā)展，現(xiàn)在沒有見到光纖 20 年前的不能使用，說明實(shí)際壽命不止 20 年。

這是電纜，電纜接頭不是很均勻，造成短路，短路以后溫度上升導(dǎo)致燃燒，金屬也會(huì)燃燒，往往造成巨大的損失。我們把分布式的傳感器加載電力電纜上面可以長時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測作用，長距離的軌道交通，山區(qū)的泥石流和落石平時(shí)沒有，一旦發(fā)生造成惡劣的影響。因?yàn)槲覀儑业蔫F路線路很長，可能在這些城市軌道交通有一些監(jiān)測，但是山區(qū)里面是沒有的，完全沒有。

采用低成本的光纖網(wǎng)絡(luò)可以有效進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并且達(dá)到秒級(jí)，對(duì)我們國家的鐵路安全非常重要，在橋梁、隧道、大壩存在大量的監(jiān)測死角，如果我們把這些空白領(lǐng)域用分布式傳感器監(jiān)控起來，使得我們元宇宙的傳感器更加豐富，安防級(jí)別更高，自然電網(wǎng)，鐵路和隧道等國家設(shè)施上面作出很大的貢獻(xiàn)，目前這個(gè)技術(shù)沒有普及，我們只是一個(gè)展望，希望在未來得到更大的推廣。這是我們團(tuán)隊(duì)做的成就。

謝謝大家！

審核編輯黃昊宇