DAS/DTS/BOTDR的选型探讨：分布式光纤三大技术路线对比

在结构健康监测（SHM）、城市生命线、油气管网、电力电缆、铁路与隧道等应用场景中，具备“将一根光纤转化为成千上万个传感点”功能的分布式光纤传感（DFOS）技术，正从科研阶段迈向工程化的常态化应用。在工程实践中，最为常见且容易使选型者产生纠结的三条技术路线分别为：DAS（分布式声学传感）、DTS（分布式温度传感）、BOTDR（分布式布里渊应变/温度）。

这三类技术并非存在“谁更先进”的比较关系，而是针对不同物理量、不同动态特征以及不同工程约束条件的最优解决方案。本文以工程选型为核心线索，提供可直接应用于实际的对比框架与选型建议，旨在助力设计院、检测单位以及科研团队迅速确定技术路线与参数范围。

1.三大技术路线的测量对象

1.1 DAS：测量“振动/声学/动态应变（变化量）”

测量范围：振动、冲击、微动、声波传播等动态过程

典型应用：列车通行、车辆荷载作用、管道泄漏声响、第三方入侵、岩体微破裂、锚索振动、结构模态变化

主要功能：事件检测、定位、频谱分析、时频特征提取、预警

1.2 DTS：测量“温度（绝对量）”

测量范围：沿线温度分布、温度上升情况、热异常现象

典型应用：电缆接头发热、隧道火灾、管道泄漏引发的温度异常、储罐/堆体温场变化、边坡冻融温度场情况

主要功能：热异常诊断、热成像式巡检、火灾早期预警

1.3 BOTDR：测量“应变/温度（准静态绝对量，工程量化）”

测量范围：结构/地基土体的长期应变场与温度耦合变化

典型应用：桥梁主梁长期挠度与受力演变、边坡/基坑位移趋势、隧道衬砌变形、管道轴向应变

主要功能：定量分析、长期监测、全线应变分布呈现、变形趋势评估

2.原理差异

DAS（瑞利散射）：以光纤作为连续干涉测量介质，捕捉沿线微小扰动引发的相位变化；其优势在于具备高动态特性与强大的事件感知能力。

DTS（拉曼散射）：利用拉曼反斯托克斯/斯托克斯信号与温度的相关性，实现对温度分布的测量；其优势在于温度测量准确、工程应用成熟。

BOTDR（布里渊散射）：借助布里渊频移与应变、温度的关联，实现对应变/温度分布的测量；其优势在于应变定量精确、适合长距离监测以及长期结构评估。

工程选型时无需在“散射类型”上过多纠结，核心在于：关注的是动态事件、温度异常，还是定量应变。

3.工程关键指标对比

以下采用工程领域最为常用的指标进行对比（不同厂家/型号的设备指标会存在差异，选型时应以具体设备的指标为准）：

4.选型首要原则

4.1 需明确的是进行“报警与定位”还是“定量评估”？

报警与定位（事件驱动）：入侵、泄漏、撞冲击、异常振动、列车识别 → 优先选用分布式声学传感系统（DAS）

定量评估（指标驱动）：应变峰值、变形趋势、结构安全储备评估 → 优先选用布里渊光时域反射计（BOTDR）

热异常诊断（温度驱动）：发热、温升、火灾风险、电缆过载 → 优先选用分布式光纤温度传感系统（DTS）

4.2 需监测的是“动态过程”还是“缓慢演化”？

秒级至毫秒级动态：采用 DAS

分钟级至小时级温度变化：采用 DTS

小时级至天/周/月级应变演化：采用 BOTDR（或与点式光纤布拉格光栅（FBG）/位移计组合）

4.3 能否保障“光纤与被测体的耦合/传递”？

DAS：光纤需紧密贴合，松弛、空鼓、过厚保护层均会衰减高频响应。

BOTDR：光纤需有效传递应变，胶层、护套、固定方式决定应变传递效率。

DTS：关键在于热传导路径与响应时间，尤其是电缆沟、管道外壁等位置的安装方式。

5.典型场景的选择

5.1 城市生命线管网（油气/供热/长输管道）

第三方开挖、敲击、车辆碾压、泄漏声：优先选用 DAS（事件检测与定位）

介质泄漏引起温度异常（供热管、部分化工管线）：DTS 具有优势

管道轴向应变、地表沉降影响（穿越段/滑坡段）：BOTDR 用于长期应变带识别

建议组合：DAS（实时防护） + BOTDR（高风险段长期评估）/DTS（热异常）

5.2 电力电缆与电缆隧道

接头、终端、过载发热：DTS 几乎为标配方案

机械外力、入侵、异常振动：DAS 可作为补充以提升安防水平

电缆支架/结构变形：BOTDR 可用于特定区段，但通常优先采用点式应变监测

建议组合：DTS（主） + DAS（安防/扰动识别）

5.3 铁路/轨道交通（路基、隧道、周界）

列车通过识别、轨旁扰动、周界入侵：DAS 优势显著

隧道火灾/温升：DTS 为必要配置

隧道衬砌长期变形、病害发展：BOTDR 可进行区段性变形带扫描

建议组合：DAS（动态与周界） + DTS（消防与热异常） + BOTDR（病害段评估）

5.4 桥梁结构长期监测（主梁/斜拉索/支座区）

若目标为结构受力演化、应变峰值分布：BOTDR 更适合“全线定量”监测

若目标为模态、冲击、车辆通过事件：DAS 更适合“动态响应”监测

当温度场对线形与应变影响显著时，可补充 DTS 或温度点监测

建议组合：BOTDR（主梁关键带） + 点式 FBG（关键截面校核） + DAS（动态与事件）

5.5 边坡/基坑/堤坝与地质灾害

微动、破裂前兆、入侵扰动：DAS 可实现“连续监听”

冻融、渗流导致温度异常：DTS 极为有用

位移/拉裂带应变集中、长期趋势：BOTDR 用于“应变带扫描与分区预警”

建议组合：BOTDR（变形带） + DTS（温度/渗流异常） + DAS（动态前兆）

6.选型“快速决策”清单：三步确定方案

第一步：所需输出为何？

“提供报警、定位、事件类型” → 选用 DAS

“提供沿线温度曲线、升温位置” → 选用 DTS

“提供沿线应变曲线、应变集中位置及趋势” → 选用 BOTDR

第二步：现场更符合哪类约束条件？

数据与算法能力强、可进行边缘计算/平台搭建：DAS 更易发挥其上限性能

现场维护人员少、期望“如同温度计般稳定运行”：DTS 最为省心

需要形成可用于验算/评估的定量报告：BOTDR 更易写入技术结论

第三步：是否需要“多物理量闭环”监测？

风险段（滑坡、穿越、隧道、接头区）建议采用组合方案：DAS（动态事件） + BOTDR（长期变形） + DTS（热异常/温度补偿），如此可将“发生了什么、发生在哪里、是否在持续恶化”形成闭环监测。

7.工程落地要点：避免选型因施工与数据问题而失败

光纤敷设与耦合工艺：同一套设备，在“贴合/固定/护套/胶层”采用不同工艺时，数据质量可能相差一个数量级。建议在设计阶段就确定敷设工艺、耦合结构、保护层厚度、转角 将半径、接续与冗余纳入图纸设计与技术交底。

温度 – 应变解耦（BOTDR）：BOTDR 所测得的是“应变 + 温度”的综合效应。若项目对严格应变定量有需求，通常需配合温度补偿策略，如采用同槽温度光纤、设置参考段，或与 DTS/点式温度传感进行融合。

DAS 数据治理与算法边界：DAS 的价值通常体现在“识别与定位算法”方面。建议明确事件类型库、误报漏报指标、数据留存周期、边缘计算与云平台策略，以避免出现“数据众多但结论模糊”的情况。

分级预警策略：建议从项目起始阶段便定义阈值、趋势、联动方式（短信/平台/声光）、人工复核流程与闭环台账，确保系统具备可运维性、可交付性与可验收性。

8.无觅科技的建议：将“路线”转化为“可交付方案”

对于大多数工程项目而言，真正的难点并非在于“选购哪一台仪器”，而是在于将传感链路（光纤—耦合—采集—算法—平台—预警）构建成能够长期稳定运行的系统。无觅科技（青岛）有限公司在分布式光纤监测项目中建议采用“场景驱动的组合选型”：

周界安防/入侵/扰动情况较为突出的场景：以 DAS 为主，优先确保误报漏报指标的准确性。

热风险明确的场景（电缆/隧道/供热）：以 DTS 为主，实现热异常闭环管理最为关键。

以结构评估与报告为导向的场景：以 BOTDR 为主，配合温度补偿与关键点校核。

高风险段闭环场景：采用 DAS + BOTDR + DTS 组合方式，提升可解释性与工程可信度。

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