刚刚荣获2016年度上海市技术发明一等奖、中科院上海光学精密机械研究所蔡海文研究员领衔团队探索了十余年的“分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用”,已在石化、电力、铁路、机场等多项重大基础设施与桥梁、大坝、隧道、高楼等大型建筑的远程安全监测中“初显身手”,产生直接经济效益1.17亿元人民币。
前所未有的“准头”
传感器我们不陌生,但是,绵延几十公里的光纤如何能似“行走的传感器”般实现大范围连续监测?以前“只晓得有无动静”,如今“能识别正在动、怎么动”,秘诀何在?
蔡海文告诉记者,光纤具备连续分布式散射效应,其任意位置的参量在时间和空间的信息分布可被准确测量。通俗点说,就仿佛人的神经系统里不同的神经元感知不同的信号,长长一段光纤里每个点的温度、振动、应力等参数,都是算得清测得准的,无论前方哪里起了变化,后方都能接收和解析。“在传感探测距离、事件精确定位、隐蔽性、环境适应性等方面,分布式光纤振动传感技术都具有不可替代的优势。”
这独一无二的光纤“神经系统”,只需在墙里或地下埋设光纤,收发设备都在后方,前方还不用电,成本很低:使用标准通信光纤,80公里光纤等效于8万个传感器,一台机器就管得住。“那边洞还没凿好呢,这边已经知道了。”课题组成员叶青研究员在实验室中为记者演示,“瞧,我们在讲话,光纤也能感知。”
为高铁保驾护航
“我们有一个梦想:以先进分布式光纤探测技术为核心,构建新一代铁路沿线安全风险防控体系。”这是团队正着力开拓的应用领域。比如,试用于金温高铁,已成功报警十几次。去年11月,有一回半夜探测到光纤信号异常,应急抢修人员赶到,发现确有山体滑坡,掉落的石头被保护网兜住了,肉眼不易发现,若不是光纤“感知”到险情,很可能酿成事故。
又比如,研发团队在南京站试点“基于光纤检测的铁路道口列车接近预警系统”,光纤“哨兵”永远在线,敏锐“感知”前方列车还有多远,完全可以实现无人值守。
据透露,沿线光纤综合安全监测,沿线通信铁塔安全监测,接触网跳闸安全监测,智慧车务系统,光纤“神经系统”可以“胜任”多个为高铁保驾护航的角色。