2021年中国智能仪器仪表产业市场全景监测调研及细分应用领域前景预测

1、光纤传感器及智能仪器仪表的基本概念：传感器是能感受规定的测量量，并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，定义中“规定的测量量”一般是指非电量信号，主要包括各种物理量、化学量和生物量等，在工程中常需要测量的非电量信号有压力、应变、温度、流量、位移、速度、加速度、转速、浓度等，而“可用输出信号”是指便于传输、转换及处理的信号，主要包括光、电等信号。

智能仪器仪表是用于检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性等参数的器具或设备。智能仪器仪表具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能。智能仪器仪表是计算机与测试技术相结合的产物，智能仪器仪表内部带有处理能力很强的智能软件。据中金企信国际咨询公布的《智能仪器仪表“十四五”发展战略-2021-2027年中国智能仪器仪表市场研究及投资建议预测报告》统计数据显示：智能仪器仪表不再是简单的硬件实体，而是硬件和软件的有机结合。随着物联网的发展以及计算机、网络和通讯技术的迅猛发展以及综合自动化程度的不断提高，仪器仪表的发展趋于智能化、数字化和网络化的发展要求，智能仪器仪表无疑将成为仪器仪表行业未来发展的重要方向。

据中金企信国际咨询公布的《光纤传感器“十四五”发展战略-2021-2027年中国光纤传感器市场调研及发展趋势预测报告》统计数据显示：传感器及智能化仪器仪表行业是国民经济的基础性、战略性产业，是信息化和工业化深度融合的源头，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。在国防设施、重大工程和重要工业装备中，传感器、智能化仪器仪表及其所构成的测控系统是必不可少的基础技术和装备核心，直接影响国防安全、经济安全和社会安全。

光纤传感器及智能仪器仪表属于传感器及智能仪器仪表行业的子行业，它是伴随着光纤技术和光纤通信技术迅猛发展而兴起的新兴产业，该行业以光纤传感系统为核心技术。光纤传感技术是一种以光纤中的导波原理为理论基础的新型传感技术，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，在相关应用领域具有绝对性的技术优势。

随着社会经济的发展以及各种信息容量的快速增长，光纤传感技术在过去几十年的生活和工业中得到了越来越广泛的重视。由于光纤传感技术可以用于温度、压力、位移、液面、电流、应变等物理量的量测，可以安全有效地应用于各种恶劣环境中，其下游应用领域十分广泛，涉及到国民经济和国防领域以及人们的日常生活的各个方面。

传感器及智能仪器仪表处于物联网产业链的上游，是整个物联网产业中需求量最大和最基础的环节。随着物联网等新兴产业的兴起，传感器及智能仪器仪表产业成为世界各国在高新技术发展中争夺的一个重要领域。近年来随着光纤通信及光网络技术的发展，光纤传感器及智能仪器仪表作为物联网的重要组成部分，因其容易实现高密度、大容量、高精度、高可靠性的传感网络，作为传感层形成“光联网”，融入“物联网”技术发展的需求，进而推动物联网产业的发展。

2、国内外产业现状：目前，全球光纤传感技术发展经历了四个阶段，第一阶段1977年至1982年，该阶段是光纤传感技术的起步阶段，主要集中在光纤传感技术基本结构研究，尚处于基础理论研究阶段；第二阶段1980年至1995年，主要从事光纤传感技术相关器件的研究，该阶段开发的产品仍系实验室产品；第三阶段1995年至2005年，是光纤传感技术的商业化应用阶段，光纤传感技术主要应用于军工、国防及航空航天等领域；第四阶段2000年至今，是光纤传感技术在工业应用领域的推广阶段，在此期间，随着光纤传感技术的不断改进及成熟，光纤传感技术在石油石化、交通、电力、汽车及安防等工业领域得到广泛应用。

21世纪以来，我国光纤传感技术进入快速发展的阶段，在这一阶段，随着我国光纤传感技术的日趋成熟以及“物联网”、“智慧城市”、“智能电网”和“智能交通”等应用领域的兴起，光纤传感技术迎来了蓬勃发展的新时期。国家把光纤传感技术列入863及973计划的重点课题项目，许多光纤和相关元器件的生产单位将目光纷纷转向光纤传感技术。在此期间，

光纤传感技术研发也取得骄人的成绩，光纤传感技术相关专利从2006年至2012年间公开的专利数量增长了近10倍左右，国内光纤传感器技术研发实力逐步增强，特别是以光纤陀螺、光纤光栅、分布式光纤传感器等主流技术的公开专利数也是逐年增加，光纤传感技术在中国的发展及应用逐步趋向成熟。大多光纤传感系统能满足市场实用的技术要求，部分产品的技术进入世界先进水平行列。

3、光纤传感器及智能仪器仪表的主要应用领域：光纤传感器及智能仪器仪表的应用领域极其广泛，涉及石油石化，交通隧道、桥梁、铁路、公路，电力工业，生物医学，航空航天，煤炭冶金，周界安防以及军工等领域。在民用方面，其主要应用领域如下：

（1）石油石化：在石油石化行业中，光纤传感技术主要应用在油库、油气管道及油气开采的监测领域。

1）油库是国家及企业重要的燃料基地，油库罐区一般是库区的最危险部位，由于油料易燃、易爆，对防爆要求特别高，具有极高的安全要求。

通过光纤传感技术能及时掌握油库油罐的液位、温度、压力、油气浓度等状态参数，可以大大提高油库的进油、储油和管理的工作效率，极大的提高安全保障。

2）油气输送管线地处野外、环境条件复杂，油品泄漏和输油沿线的盗油事件一直是企业的很大困拢。光纤传感以本质安全防爆、精度高、可远距离传输、防腐蚀、抗电磁干扰等优点可在油气输送管道得到大范围应用。

3）在油田的开发过程中通常采用石油测井技术测量井下的温度、流量以及压力等物理量，通过对各物理量的分析，实时监测井下情况，从而优化采油生产、提高采收率、减少修井作业。在测量各物理量时，需要克服恶劣的环境因素包括高温、高压、强腐蚀和电磁干扰等，光纤传感技术能克服上述困难，适宜在极端环境下使用。

（2）交通隧道：隧道工程具有地质地貌复杂、灾害多样、覆盖区域广的特点，在隧道中进行实时准确的火情监测对保障公共财产和人身安全有着十分重要的意义。由于地下环境特殊性，隧道往往烟雾重、污染多、温度变化大、维护困难，在隧道火情监测中对火灾报警系统的技术要求较高，而光纤传感技术作为目前国际先进的技术，相较于传统的电类传感技术，具有灵敏度和精度高、本质安全防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、防雷击、便于组网和长距离传输等优点。基于光纤传感技术的隧道火灾预警系统，能有效监测隧道温度变化，为隧道火灾救灾指挥提供强有力的支持作用。因此，该技术已受到世界范围内的广泛重视，并在交通隧道行业得到广泛应用。

（3）电力：电力系统是一个由发电、输电、变电、配电、用电设备连接而成的大系统，智能电网作为未来电网的发展方向，已渗透到发电、输电、变电、配电、用电各个环节。传感技术则是智能电网中非常重要的一环，通过先进的传感技术可以获得准确的数据信息用于智能电网的各个方面。光纤传感技术作为一种新兴传感技术，与传统的传感技术相比，具有抗电磁干扰、抗辐射性能好、绝缘、耐高温、耐腐蚀等众多优异性能，能够对温度、振动、电流、应变等多种参量实现在线测量，同时借助于光纤的低传输损耗和宽的频带范围特性，光纤传感技术可以实现大的监测覆盖范围和高效的信息传输性能，很好地满足了智能电网对先进传感技术的需求。随着光纤传感技术的发展日趋成熟，光纤传感技术及其相关产品已经覆盖电力系统中的发电、输变电及配电等多个领域，目前基于光纤传感技术的针对变压器油温、高压电缆、开关柜温度等参数的在线综合监测系统已经广泛的应用于电力系统。

（4）周界安防：由于周界入侵防范系统所面对的防范对象广泛而复杂，且受到地形、地势、气候、气象等各方面条件的制约，防范要求更高，难度也更大。目前在国内周界安防领域内，虽然门禁、红外对射和电子围栏等传统技术已经比较成熟，占据市场主要份额，但其均属于较低安全级别的周界安防技术，存在被突破几率较高、防误报技术有待改进、定位功能原始等很多缺点，难以满足国家重要机关部门、机场、银行等特殊场所较高级别安防的需求，在技术和市场上还存在很大空白。因此传统周界安防传感器受自身技术条件限制存在诸多功能缺陷，已经越来越难以满足新时期的智能周界安防的需求。自上世纪90年代以来，由于光电技术、光纤技术、计算机技术和集成电路技术的发展，出现了新型的基于光纤传感技术的周界防范技术。由于光纤传感系统具有抗电磁干扰、易于远传等优点，可以有效克服电类传感器的不足，近十年得到迅速发展，是未来智能环境感知与周界探测预警系统的主要发展方向之一。

（5）大型结构安全监测领域：光纤传感技术也大量使用在桥梁、大坝、尾矿坝、矿井及大型装备等为代表的大型结构的安全监测方面，尤其是桥梁及大坝的结构安全监测。桥梁及大坝的建造和维护是一个国家基础设施建设的重要部分，其安全可靠性成为关系国计民生的一件大事。桥梁及大坝在服役过程中要经受各种环境荷载、疲劳效应、腐蚀和材料老化等不利因素的影响，其结构将不可避免地产生损失积累和抗力衰减。通过对桥梁及大坝进行健康监测，及时发现安全隐患，分析和评估桥梁及大坝的安全性，对于保障其正常使用具有重要意义。光纤传感技术由于传感器无需供电、响应快、抗腐蚀、不受电磁、射频及雷电等干扰影响，以及集传感与传输于一体的独特优点，成为桥梁及大坝监测中的有效方法，把光纤传感器埋进到桥梁及大坝中，测量桥梁及大坝内部的应力、应变以及结构损伤，已成为桥梁及大坝监测中的有效的监测技术。