安防應(yīng)用難題是如何被分布式光纖傳感器解決的？

在上海市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，上海光機(jī)所“分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)及其重要安防應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2016年上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

上海光機(jī)所研究員、項(xiàng)目第三完成人葉青介紹，分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)，利用光纖中連續(xù)分布式散射效應(yīng)，能夠?qū)饫w沿線外界擾動(dòng)進(jìn)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(cè)，在傳感探測(cè)距離、事件精確定位、隱蔽性、環(huán)境適應(yīng)性等方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。

在國(guó)家核心設(shè)施，國(guó)防、軍事基地的周邊安防等地；長(zhǎng)距離周介安防，如國(guó)境線、油氣管道、高速鐵路、機(jī)場(chǎng)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(cè)等；大型基礎(chǔ)建筑，如高層建筑、橋梁、隧道、大壩的形變、應(yīng)力等重大基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)家核心要害區(qū)域的安全監(jiān)測(cè)中應(yīng)用成效顯著。

解決安防應(yīng)用難題

據(jù)了解，憑借項(xiàng)目研制的第一代分布式光纖振動(dòng)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(jìn)展，獲得了“中石油物資供應(yīng)商準(zhǔn)入證”；在海外市場(chǎng)開(kāi)拓方面，與行業(yè)伙伴開(kāi)展解決方案合作，如華為伊拉克管線安全預(yù)警項(xiàng)目，打造油氣數(shù)字管道整體解決方案。

葉青舉例道，在國(guó)家電網(wǎng)舟山供電公司海底電纜安全監(jiān)測(cè)工程上，利用電力海纜中既有通信光纜實(shí)現(xiàn)電纜周邊震動(dòng)的準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)挖掘作業(yè)、大型船只下錨等危險(xiǎn)操作發(fā)出準(zhǔn)確預(yù)警及定位?！霸摪咐钛a(bǔ)了海底電力電纜防外力破壞檢測(cè)領(lǐng)域的空白?！?/p>

據(jù)介紹，項(xiàng)目第一完成人蔡海文領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，率先實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)的分布式定量測(cè)量，即實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于從“只能聽(tīng)到有無(wú)動(dòng)靜”到“可以聽(tīng)到什么在動(dòng)、怎么動(dòng)的”的飛躍，解決了實(shí)際安防應(yīng)用中復(fù)雜環(huán)境下擾動(dòng)信號(hào)誤報(bào)難以準(zhǔn)確識(shí)別的難題。

該項(xiàng)目取得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際領(lǐng)先成果并建立了分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)及其安防應(yīng)用的完整技術(shù)體系，產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)雙通道80km的安全監(jiān)測(cè)。“也就是說(shuō)，以每一米等效一個(gè)傳感器來(lái)類比的話，就相當(dāng)于一根光纖上集成了80000個(gè)傳感器?！比~青解釋。

緊密產(chǎn)學(xué)研合作

在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，上海光機(jī)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(chǎng)運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)了規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用到包括長(zhǎng)距離油氣管線、電力電纜及海底電纜等多項(xiàng)重大基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)家核心區(qū)域的安全監(jiān)測(cè)上，近三年共取得直接經(jīng)濟(jì)效益1.17億元人民幣，此外還成功進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，創(chuàng)收外匯300多萬(wàn)美元。

葉青特別強(qiáng)調(diào)，近年來(lái)大力開(kāi)拓分布式光纖傳感技術(shù)的鐵路安全應(yīng)用。承擔(dān)了淮南線、金溫高鐵沿線光纖綜合安全監(jiān)測(cè)的工程示范試驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，對(duì)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(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控和預(yù)警，系統(tǒng)在試運(yùn)行期間，已經(jīng)準(zhǔn)確預(yù)警了多次安全事件，切實(shí)起到了為高鐵安全運(yùn)行保駕護(hù)航的作用。該應(yīng)用填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，據(jù)國(guó)際領(lǐng)先地位。