項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員合影。
一根頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以做什么?穿上各種“定制”的外衣，它可以變成敏感強(qiáng)健的“大地感知神經(jīng)”，一有地質(zhì)災(zāi)害異動(dòng)，遠(yuǎn)在千里的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就能立刻發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，精準(zhǔn)預(yù)警。
2019年1月8日，國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京舉行，江蘇共有50個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)。其中，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院施斌教授團(tuán)隊(duì)的“地質(zhì)工程分布式光纖監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用”成果，獲得了2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，這也是中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在地質(zhì)與巖土工程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)引領(lǐng)國(guó)際科技前沿的重要成果。
二十年磨一劍，“將光纖變成連接人類與大地之間的‘神經(jīng)’，讓我們能夠感知大地。減輕各類地質(zhì)與巖土工程災(zāi)害，造福人類，這是我畢生的追求。”施斌說(shuō)。
研發(fā)地質(zhì)工程災(zāi)害監(jiān)測(cè)的“神經(jīng)”、“大腦”和“身體”
針對(duì)地質(zhì)與巖土工程災(zāi)害監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，施斌團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷探索和創(chuàng)新，在地質(zhì)與巖土工程多場(chǎng)多參量分布式光纖傳感介質(zhì)、長(zhǎng)距離解調(diào)設(shè)備、監(jiān)測(cè)方法與系統(tǒng)集成、地質(zhì)工程災(zāi)害機(jī)理和理論判據(jù)等方面取得了十余個(gè)關(guān)鍵理論和技術(shù)問(wèn)題的突破。
聽(tīng)不懂以上的專有名詞也沒(méi)關(guān)系，施斌教授形象地將其比喻成了“神經(jīng)”、“大腦”和“身體”。
傳感光纜技術(shù)為地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)提供了堅(jiān)韌而敏感的“神經(jīng)”;我國(guó)第一臺(tái)、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用化的分布式光纖應(yīng)變單端解調(diào)設(shè)備，為地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)提供了精準(zhǔn)而智能的“大腦”;而多場(chǎng)分布式光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，則是地質(zhì)和巖土工程災(zāi)害光纖監(jiān)測(cè)的強(qiáng)健而高效的“身體”。
有了這樣的“神經(jīng)”、“大腦”和“身體”，就能感知大地，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)與巖土工程災(zāi)害長(zhǎng)距離和分布式的在線監(jiān)測(cè)，使地質(zhì)工程監(jiān)測(cè)從點(diǎn)式走向分布式，從電測(cè)時(shí)代走向了光感時(shí)代。
施斌教授在蘇州地鐵巡視隧道光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
二十年磨一劍，打破國(guó)外技術(shù)封鎖
時(shí)間倒回20年前。1998年，恰逢長(zhǎng)江特大洪水，施斌與一個(gè)日本專家團(tuán)對(duì)長(zhǎng)江堤防進(jìn)行沿途考察。尋找災(zāi)害點(diǎn)的情景讓施斌至今難忘，大堤旁，幾百號(hào)人手牽手在農(nóng)田里尋找管涌出水口。快進(jìn)入21世紀(jì)了，災(zāi)害點(diǎn)搜尋還在依靠人海戰(zhàn)術(shù)，這讓施斌心情沉重。但另一個(gè)消息又讓施斌興奮不已，施斌從考察團(tuán)里了解到，國(guó)際上正在探索研發(fā)一種分布式光纖感測(cè)技術(shù)，能夠長(zhǎng)距離、分布式監(jiān)測(cè)被測(cè)物的形變和溫度等物理指標(biāo)，理論上十分適用于像堤防這樣的長(zhǎng)距離線性工程災(zāi)害的監(jiān)測(cè)。
“我決心將這一技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警與巖土工程的安全監(jiān)測(cè)中?？墒?，當(dāng)時(shí)國(guó)際上對(duì)中國(guó)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)封鎖，而且將這一技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)體的監(jiān)測(cè)，許多人認(rèn)為幾乎不可能，零點(diǎn)幾毫米的光纖一埋入巖土體就會(huì)脆斷，無(wú)法使用。”
但是施斌沒(méi)有放棄，2000年，國(guó)家“985”工程啟動(dòng)，在南京大學(xué)的強(qiáng)力支持下，施斌獲得了第一筆研發(fā)資金，開(kāi)始了近20年的科技攻關(guān)。
為了打破國(guó)外在分布式光纖應(yīng)變解調(diào)技術(shù)上的封鎖，項(xiàng)目合作單位中國(guó)電子科技集團(tuán)第41研究所，經(jīng)過(guò)數(shù)年的攻關(guān)，終于研制出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商用化的分布式光纖應(yīng)變單端解調(diào)設(shè)備，在精度、重復(fù)性與測(cè)試速度等方面明顯優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，綜合性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
走出實(shí)驗(yàn)室，搭建產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)
二十年來(lái)，施斌團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了從基礎(chǔ)研究到核心技術(shù)再到成果轉(zhuǎn)化的全過(guò)程創(chuàng)新，并形成了新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，開(kāi)創(chuàng)了地質(zhì)與巖土工程監(jiān)測(cè)新的技術(shù)領(lǐng)域。
“我們這項(xiàng)成果的形成大致有三個(gè)階段”，施斌介紹。1998年至2008年是基礎(chǔ)研究階段，主要開(kāi)展理論和室內(nèi)外試驗(yàn)研究，解決地質(zhì)與巖土工程光纖監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵理論和技術(shù)問(wèn)題。
有了一定的研究成果積累后，如何轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵。2009年到2015年是成果的產(chǎn)業(yè)化階段。2010年，由南京大學(xué)(蘇州)高新技術(shù)研究院、蘇州市基礎(chǔ)工程分布式傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和蘇州南智傳感科技有限公司組成的南智傳感產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)在蘇州工業(yè)園區(qū)成立，產(chǎn)生了一批技術(shù)產(chǎn)品，并推向了監(jiān)測(cè)市場(chǎng)。
從2016年至今，則是快速應(yīng)用和推廣階段。目前，這項(xiàng)技術(shù)成果已有40余種產(chǎn)品推向了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，并在長(zhǎng)三角和京津冀地面沉降區(qū)、南水北調(diào)、三峽庫(kù)區(qū)、青藏鐵路、港珠澳大橋、北京故宮、錦屏電站、延長(zhǎng)油田、城建隧道等300余個(gè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品已出口到英國(guó)、美國(guó)、意大利、智利、馬來(lái)西亞等國(guó)，節(jié)省部分工程監(jiān)測(cè)費(fèi)用70-80%，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
目前，地質(zhì)工程分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為我國(guó)地質(zhì)與巖土工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)特色成果，2008年獲教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2017年獲教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。在剛剛舉行的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，又獲得了2018年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。不僅如此，施斌還創(chuàng)立了地質(zhì)工程光電傳感監(jiān)測(cè)國(guó)際論壇，現(xiàn)已成功舉辦了六屆，引領(lǐng)了地質(zhì)與巖土工程分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。
“應(yīng)用性學(xué)科一定要和國(guó)家的重大需求結(jié)合在一起”，施斌認(rèn)為，“科研成果一定要做到落地開(kāi)花，科研人員必須走出實(shí)驗(yàn)室，在具體的工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題、提出解決方案，不斷創(chuàng)新技術(shù)，創(chuàng)造新的產(chǎn)品，走向市場(chǎng)推廣，以滿足國(guó)家需求，推動(dòng)科技進(jìn)步。這是科技工作者服務(wù)于社會(huì)的最佳途徑。”
(人民網(wǎng)記者 張妍 齊琦)
