乘坐高鐵，如果發生山體滑坡危及列車安全怎麼辦？別擔心，中科院上海光機所的“分佈式光纖振動傳感技術”，可以像人的“神經系統”一樣，對高鐵沿線光纖的外界擾動進行精確感知和精準定位，從只能聽到“有無動靜”，到聽清楚“什麼在動”“怎麼動”，實現了飛躍。這一系統在試運行期間，已準確預警了多次安全事件，為高鐵安全運行保駕護航，填補了國內空白，在國際上也居領先地位。
這一技術克服了常規傳感技術難以進行全方位連續監測的缺陷，在重大基礎設施和國家核心要害區域的安全監測中具有非常重要的應用價值，今天（22日）獲得2016年上海市技術發明一等獎。
無需等到牆被砸出了洞才得知
光纖振動傳感，究竟是怎麼實現的呢？記者在實驗室裡看到，當科研人員用手拍打光纖或拍掌發出聲音時，連接著的一臺分佈式光纖探測定位儀立即接收到信號，拍得越重，信號的起伏就越明顯（見視頻）。
上海光機所研究員葉青告訴解放日報·上觀新聞記者，分佈式光纖振動傳感技術的安裝並不複雜，鋪設在地下的光纜原本就有多條芯，現在只需佔用其中一根即可。這一技術可以測量到光纖任意位置的參量在時間和空間的信息分佈，比如有人正在砸牆這一信息，就無需等到牆被砸出了洞才得知。他們希望未來可以把光纖附近的人們說話的內容也還原出來，目前已在實驗室中實現。
葉青研究員。 黃海華 攝影
當一輛高鐵列車即將進入道口，這一技術也可以做到預警，提醒車站做好準備。在科研人員錄下的一次道口實時監控中，可以清楚看到列車的運行速度和距離道口的長度，當只剩最後一公里時，則顯示為紅色。
由上海光機所蔡海文研究員領導的這支團隊經過近十年不懈努力，歷經原理方法發明、關鍵技術與核心器件突破和設備研製，取得了具有自主知識產權的國際領先成果，解決了實際安防應用中擾動信號誤報難以準確識別的難題。其產品可以實現單機雙通道80公里的安全監測，如果每一米等效一個傳感器，相當於一根光纖集成了80000個傳感器。
蔡海文研究員。 黃海華 攝影
1秒之內可以實現預警
去年11月，由於颱風，金溫高鐵沿線發生了山體滑坡，光纖探測儀第一時間發出了緊急報警。當應急維修人員半夜12點趕到那裡，發現掉落的石頭正好被一個網兜住了，再晚來一步可能就會有險情。
蔡海文介紹，這一技術應用廣泛，除了鐵路，橋樑、油氣管線和海底都可以通過連續監測進行實時安全預警，並填補了海底電力電纜防外力破壞監測領域的空白，2013年以來避免各類經濟損失1000萬元以上。通過不同的模型識別，這一技術一般在1秒之內就可以實現預警，如果是溫度發生變化，則在2分鐘以內響應。
在產業化應用方面，科研團隊和上海波匯科技股份有限公司展開了緊密的合作，共同成立了物聯網光纖傳感技術聯合研發中心，並簽訂了戰略合作協議和產研轉化合同，共同實施項目技術的產品化。
當前，產品已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設施和國家核心區域的安全監測上，近三年共取得直接經濟效益1.17億元人民幣，還成功進入國際市場，創收外匯300多萬美元。
題圖來源：視覺中國 圖片編輯：雍凱
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