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一根光纤可感知大地“脉搏”

2019-01-18

一根头发丝粗细的光纤,根据不同地质环境和多场监测要求,穿上各种定制的外衣,变成敏感强健的大地感知神经,使得大地一有灾害异动,远在千里的监测系统就能立刻发现目标,精准预警。

18日举行的国家科技奖励大会上,南京大学地球科学与工程学院施斌教授团队的地质工程分布式光纤监测关键技术及其应用项目荣获2018年国家科学技术进步奖一等奖。这也是中国科研团队在地质与岩土工程监测领域取得的又一项引领国际科技前沿的重要成果。

98年长江洪灾说起

中国是一个地质灾害与岩土工程灾害十分严重的国家,特别是近40年来,随着我国基础工程建设的高速发展,人类工程活动对地质环境的扰动前所未有,并大大加剧了各类灾害的发生,直接影响到人民的生命和财产安全。据不完全统计,我国每年因各类自然和工程灾害造成的经济损失高达二千亿元人民币。因此,防治各类地质与岩土工程灾害是我们国家的重大需求。

1998年,施斌(项目第一完成人)从美国访学回来,恰逢长江发生特大洪灾,当时施斌随同一个日本专家组对长江堤防进行考察。当来到最危险的荆江大堤考察时,他了解到数百号人手牵手在农田里寻找管涌灾害点,心情十分沉重。也就在这个大堤上,施斌从考察团里了解到国际上正在研发一种分布式光纤测量技术,能够长距离、分布式监测被测物的形变和温度等物理指标。

获悉后,我当时十分的兴奋,因为这一技术十分适合用于堤防这样的地质工程灾害的监测,于是,我决心将这一技术应用到地质灾害预警与岩土工程的安全监测中。但要实现这样的目标,所面临的困难是巨大的,不仅需要引进成熟的信号解调设备,还要克服技术上的难关和同事的不理解。施斌教授告诉看苏州记者,他始终认为一个应用性学科必须通过学科交叉和融合才能发展,因此克服了种种困难,坚持要将这件事做下去。

分布式光纤监测是什么黑科技?

分布式光纤传感监测技术是一种以光为载体、光纤为媒介,感知和传输外界信号的新型传感技术,具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高等特点,可广泛应用于山体滑坡、地面沉降等地质灾害监测预警,以及对隧道、大坝、港口、人防工程及高大楼宇建筑等的结构健康状态监测,有着显著的社会效益。

光纤外面穿上不同类别的保护套,再埋进土地里就可以立马变成一个强健敏感的大地感知神经,只要大地一有灾害异动,远在千里之外的监测系统就能够立刻发现目标,实现精准预警。分布式光纤可以测几十公里长甚至上百公里长,这根线就是一个神经,就像我们人体的神经一样,可以感知的每一点都能知道。

与传统监测技术相比,分布式光纤传感器具有重量轻、抗恶劣环境、抗电磁干扰、在传感点无需用电等优点,此外,它可实现多达百万个监测测点和长达上百公里的超长距离分布式测量。

二十年的艰辛探索和不断创新,施斌团队开创了地质与岩土工程监测新的技术领域,使地质工程监测技术从点式走向分布式,从电测时代走向了光感时代。目前成果有40余种产品推向了国内外市场,并在长三角和京津冀地面沉降区、南水北调、三峡库区、青藏铁路、港珠澳大桥、北京故宫、锦屏电站、延长油田、城建隧道等300余个项目中得到应用,相关技术产品已出口到英国、美国、意大利、智利、马来西亚等国,节省部分工程监测费用70%-80%,产生了显著的社会和经济效益。

来源:人民日报海外版、名城苏州网、光电汇等

编辑:郝晓伟

 

 

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