全天候?qū)崟r監(jiān)控預警 分布式光纖振動傳感技術(shù)破解國家安防難題

3月22日下午，在上海市科學技術(shù)獎勵大會上，上海光機所“分布式光纖振動傳感技術(shù)及其重要安防應用”項目榮獲2016年上海市技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

上海光機所研究員、項目第三完成人葉青告訴記者，分布式光纖振動傳感技術(shù)，利用光纖中連續(xù)分布式散射效應，能夠?qū)饫w沿線外界擾動進行分布式感知和精確定位，就像人的感知神經(jīng)系統(tǒng)一樣可以全方位連續(xù)監(jiān)測，在傳感探測距離、事件精確定位、隱蔽性、環(huán)境適應性等方面具有不可替代的優(yōu)勢。

在國家核心設(shè)施，國防、軍事基地的周邊安防等地;長距離周介安防，如國境線、油氣管道、高速鐵路、機場等地;高壓輸線纜，如埋地和架空電力線的溫度和載流量監(jiān)測等;大型基礎(chǔ)建筑，如高層建筑、橋梁、隧道、大壩的形變、應力等重大基礎(chǔ)設(shè)施和國家核心要害區(qū)域的安全監(jiān)測中應用成效顯著。

解決安防應用難題

據(jù)了解，憑借項目研制的第一代分布式光纖振動傳感系統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)良特性及高穩(wěn)定性，在石化領(lǐng)域安防領(lǐng)域取得突破性進展，獲得了“中石油物資供應商準入證”;在海外市場開拓方面，與行業(yè)伙伴開展解決方案合作，如華為伊拉克管線安全預警項目，打造油氣數(shù)字管道整體解決方案。

葉青舉例道，在國家電網(wǎng)舟山供電公司海底電纜安全監(jiān)測工程上，利用電力海纜中既有通信光纜實現(xiàn)電纜周邊震動的準確檢測，對挖掘作業(yè)、大型船只下錨等危險操作發(fā)出準確預警及定位。“該案例填補了海底電力電纜防外力破壞檢測領(lǐng)域的空白。”

據(jù)介紹，項目第一完成人蔡海文領(lǐng)導的研究團隊，率先實現(xiàn)了振動的分布式定量測量，即實現(xiàn)了相對于從“只能聽到有無動靜”到“可以聽到什么在動、怎么動的”的飛躍，解決了實際安防應用中復雜環(huán)境下擾動信號誤報難以準確識別的難題。

該項目取得了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際領(lǐng)先成果并建立了分布式光纖振動傳感技術(shù)及其安防應用的完整技術(shù)體系，產(chǎn)品可以實現(xiàn)單機雙通道80km的安全監(jiān)測。“也就是說，以每一米等效一個傳感器來類比的話，就相當于一根光纖上集成了80000個傳感器。”葉青解釋。

緊密產(chǎn)學研合作

在產(chǎn)業(yè)化應用方面，上海光機所與上海波匯科技股份有限公司合作，建立了以企業(yè)為市場運營主體、研究所提供基礎(chǔ)研發(fā)的產(chǎn)研緊密結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)光纖傳感技術(shù)聯(lián)合研發(fā)中心，并簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議和產(chǎn)研轉(zhuǎn)化合同，使得技術(shù)快速實現(xiàn)了規(guī)模化商業(yè)應用。

據(jù)統(tǒng)計，產(chǎn)品已經(jīng)成功應用到包括長距離油氣管線、電力電纜及海底電纜等多項重大基礎(chǔ)設(shè)施和國家核心區(qū)域的安全監(jiān)測上，近三年共取得直接經(jīng)濟效益1.17億元人民幣，此外還成功進入國際市場，創(chuàng)收外匯300多萬美元。

葉青特別強調(diào)，近年來大力開拓分布式光纖傳感技術(shù)的鐵路安全應用。承擔了淮南線、金溫高鐵沿線光纖綜合安全監(jiān)測的工程示范試驗系統(tǒng)的建設(shè)任務，對鐵路沿線光電纜斷線、路基激擾、異常溫升、山體滑移、塹坡落石、外部入侵等進行全天候?qū)崟r監(jiān)控和預警，系統(tǒng)在試運行期間，已經(jīng)準確預警了多次安全事件，切實起到了為高鐵安全運行保駕護航的作用。該應用填補了國內(nèi)空白，據(jù)國際領(lǐng)先地位。

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