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SWi高密度陣列式光纖監測解決方案
1.系統介紹
高密度陣列式光纖監測系統採用**光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating，FBG）**感測技術，透過單條光纖配置大量感測點，實現結構與設備的多點、自動化連續監測。相較於傳統 FBG 感測系統，高密度陣列架構可搭配適當的多工技術與光學解讀設備，擴展單條光纖的感測點容量，兼顧監測距離、測點密度與量測效率。系統可依實際工程需求，整合 FBG 感測光纖、光學解讀儀、資料擷取與分析軟體，進行溫度、應變等物理量監測，並可搭配專用感測器與分析模型，延伸至位移、結構形變、壓力及液位等工程應用。適用於橋梁、水壩、隧道、邊坡、能源管線及大型工業設備等，需要長距離、多測點及長期監測的應用場域。
2.核心技術
1. 高密度 FBG 感測陣列
透過單條光纖刻寫多個 FBG 感測點，並依監測需求規劃測點位置與間距，可同時取得不同位置的溫度、應變、位移等量測數據，提升大型結構及設備的監測覆蓋範圍。
搭配適當的感測光纖與解讀設備，可進一步擴充感測點數，滿足高密度、多位置的工程監測需求。
2. 多工技術與長距離監測
系統可依感測點數、監測距離及取樣速度需求，選擇適當的光學解讀與多工架構。
例如，波長分波多工（Wavelength Division Multiplexing，WDM）可利用不同波長辨識感測點；
部分高密度系統則可結合碼分多工（Code Division Multiplexing，CDM），讓不同感測區段重複使用相同的波長配置，進一步擴展單條光纖的感測容量。透過多工架構與感測光纖設計，可兼顧多點量測與長距離監測需求。
3. 高密度準分佈式感測
準分佈式光纖感測（Quasi-Distributed Fiber Optic Sensing）是沿著光纖在指定位置配置多個感測點，透過單一感測網路取得不同位置的量測數據。
與分佈式感測不同，FBG 感測點的位置可依工程需求規劃，有助於針對結構關鍵部位進行高密度量測，掌握局部溫度、應變及結構變化。
4. 自動化量測與資料整合
系統透過解讀儀持續讀取各感測點的反射波長，並經由感測器校正及資料處理，轉換為溫度、應變、位移等工程量測數據。
依所選設備與軟體功能，可支援即時資料顯示、歷史趨勢分析、異常警報及資料輸出，並與既有監控或資料管理系統整合，協助工程人員掌握設施長期運作與結構健康狀態。
3.量測應用
應變監測（Strain Monitoring）
透過 FBG 感測器量測結構受到拉伸、壓縮或外力作用時的應變變化，掌握材料與結構的受力及變形狀態。
溫度監測（Temperature Monitoring）
利用 FBG 感測器對溫度變化的反應，進行多位置溫度量測，協助掌握大型設施、設備及管線的溫度變化，並依監測需求設定異常警報。
位移與結構形變監測（Displacement & Structural Deformation）
透過高密度 FBG 感測點取得結構不同位置的應變變化，結合適當的感測器配置、力學模型及資料分析，可進一步評估結構撓度、彎曲、位移與變形趨勢。
４.應用場域
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製程工業（Process Industry）
- 液位感測（Liquid Level Sensing）
- 洩漏偵測（Leak Detection）
- 溫度感測（Temperature Sensing）
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土木工程（Civil Engineering）
- 水壩監測（Dam Monitoring）
- 橋梁監測（Bridge Monitoring）
- 道路監測（Road Monitoring）
- 高層建築（High-rise Buildings）
- 礦場與隧道監測（Mines and Tunnel Monitoring）
- 周界安全／周界安全（Perimeter Security / Perimeter Security）
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能源設施監測（Energy Installation Monitoring）
- （柔性）管線（(Flexible) Pipelines）
- 海底電纜（Undersea Cables）
- 立管（Risers）
- 單樁基礎（Monopiles）
- 電力電纜局部放電（Partial Discharge in Power Cables）
- 能源基礎設施監測（Energy Infrastructure Monitoring）
- 氫氣儲槽監測（Hydrogen Tank Monitoring）
5.系統設備組成
高密度陣列式光纖監測系統主要由*解讀儀（Optical Interrogator）與特製感測光纖組成，並搭配資料擷取與分析軟體，實現多測點、長距離的自動化連續監測。
1. 解讀儀（Optical Interrogator）
光學解讀儀是光纖監測系統的核心量測設備，負責發射光訊號、接收 FBG 感測器的反射光譜，並解析各感測點的波長變化。
透過感測器校正及資料處理，可將波長變化轉換為溫度、應變等工程量測數據，協助掌握結構與設備的運作狀態。
針對高密度陣列式感測需求，可依監測距離、感測點數、取樣速度及系統整合條件，選用不同品牌與多工技術的光學解讀設備。
部分高密度解讀儀採用 CDM-WDM 混合多工架構，進一步提升單條光纖可讀取的感測點容量。
主要功能特色
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多點同步監測： 支援大量 FBG 感測點的連續資料擷取，實際取樣方式依設備架構而定。
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高精度波長解析： 量測 FBG 反射波長變化，提供溫度、應變等工程數據的換算基礎。
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彈性量測架構： 依需求選擇適當的通道數量、感測點容量、監測距離及取樣速度。
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自動化資料整合： 搭配監測軟體，支援數據顯示、歷史趨勢分析及與外部監控系統整合。
2. 特製 FBG 感測光纜
高密度陣列式感測光纖可沿單條光纖配置大量光纖布拉格光柵（FBG）感測點，依工程需求設定感測位置與間距，形成多點感測網路。
針對高密度及長距離監測應用，可採用低反射率光纖光柵與低衰減感測光纖，透過適當的光柵反射率及光功率配置，
降低大量感測點對訊號傳輸的影響，維持感測網路的量測品質。
此外，亦可依照工程環境選擇不同的光纖塗覆材料、保護結構與光纜封裝形式，以滿足結構附著、嵌入式安裝及長期監測需求。
主要功能特色
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高密度感測陣列： 單條光纖可配置大量 FBG 感測點，依監測需求規劃測點位置及間距。
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低反射率光柵設計： 透過控制各感測點的反射率，支援高密度感測網路的光功率分配。
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低衰減光訊號傳輸： 減少長距離傳輸中的光訊號損耗，有助於維持回傳訊號品質。
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客製化光纜配置： 依量測對象、安裝方式及環境條件，選擇適當的感測光纖與保護光纜。
3. 系統整合與應用配置
盛遠實業依據不同工程場域與監測需求，整合解讀儀、FBG 感測光纜及資料分析軟體，提供客製化、量身打造的高密度光纖監測解決方案。
從解讀儀、感測光纜的感測點數量與配置、監測距離，到光纜封裝、現場安裝及資料系統整合，皆可依客戶的實際需求進行彈性規劃與設計，滿足土木結構、能源基礎設施及大型工業設備等不同應用場域的監測需求。
