中科院上海光机所“分布式光纤振动传感技术”填补国内空白

 4/4/2017,乘坐高铁，如果途中发生山体滑坡怎么办？别担心，中科院上海光机所的“分布式光纤振动传感技术”，可以像人的“神经系统”一样，对高铁沿线光纤的外界扰动进行精确感知和精准定位，从只能听到“有无动静”，到听清楚“什么在动”“怎么动”。这一系统在试运行期间，已准确预警了多次安全事件，为高铁安全运行保驾护航，填补了国内空白，在国际上也居领先地位。

　　这一技术克服了常规传感技术难以进行全方位连续监测的缺陷，在重大基础设施和国家核心要害区域的安全监测中具有非常重要的应用价值，日前获得2016年上海市技术发明一等奖。

　　相当于一根光纤

　　集成8万个传感器

　　光纤振动传感，究竟是怎么实现的呢？记者在上海光机所实验室里看到，当科研人员用手拍打光纤或拍掌发出声音时，连接着的一台分布式光纤探测定位仪立即接收到信号，拍得越重，信号的起伏就越明显。

　　上海光机所研究员叶青告诉记者，分布式光纤振动传感技术的安装并不复杂，只需占用铺设在地下的一根光缆。这一技术可以测量到光纤任意位置的参量在时间和空间的信息分布，比如有人正在砸墙这一信息，就无需等到墙被砸出了洞才得知。他们希望未来可以把光纤附近的人们说话的内容也还原出来，目前已在实验室中实现。

　　当一辆高铁列车即将进入道口，这一技术也可以做到预警，提醒车站做好准备。在科研人员录下的一次道口实时监控中，可以清楚看到列车的运行速度和距离道口的长度，当只剩最后2公里时，则显示为红色，以示提醒。

　　由上海光机所蔡海文研究员领导的这支团队经过近10年不懈努力，取得了具有自主知识产权的国际领先成果，解决了实际安防应用中扰动信号误报难以准确识别的难题。其产品可以实现单机双通道80公里的安全监测，如果每1米等效1个传感器，相当于一根光纤集成了8万个传感器。

　　应用于重大基础及核心区域监测

　　去年11月，由于台风，金温高铁沿线发生了山体滑坡，光纤探测仪第一时间发出了紧急报警。当应急维修人员当日24时赶到那里，发现掉落的石头正好被一个网兜住了，再晚来一步可能就会有险情。

　　蔡海文介绍，这一技术应用广泛，除了铁路，桥梁、油气管线和海底都可以通过连续监测进行实时安全预警，并填补了海底电力电缆防外力破坏监测领域的空白，2013年以来避免各类经济损失1000万元以上。通过不同的模型识别，这一技术一般在1秒之内就可以实现预警，如果是温度发生变化，则在2分钟以内响应。

　　在产业化应用方面，科研团队和上海波汇科技股份有限公司展开了紧密的合作，共同成立了物联网光纤传感技术联合研发中心，并签订了战略合作协议和产研转化合同，共同实施项目技术的产品化。

　　当前，产品已成功应用到包括长距离油气管线、电力电缆及海底电缆等多项重大基础设施和国家核心区域的安全监测上，近3年共取得直接经济效益1.17亿元人民币，还成功进入国际市场，创收外汇300多万美元。