安防应用难题是如何被分布式光纤传感器解决的？

在上海市科学技术奖励大会上，上海光机所“分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用”项目荣获2016年上海市技术发明奖一等奖。

上海光机所研究员、项目第三完成人叶青介绍，分布式光纤振动传感技术，利用光纤中连续分布式散射效应，能够对光纤沿线外界扰动进行分布式感知和精确定位，就像人的感知神经系统一样可以全方位连续监测，在传感探测距离、事件精确定位、隐蔽性、环境适应性等方面具有不可替代的优势。

在国家核心设施，国防、军事基地的周边安防等地；长距离周介安防，如国境线、油气管道、高速铁路、机场等地；高压输线缆，如埋地和架空电力线的温度和载流量监测等；大型基础建筑，如高层建筑、桥梁、隧道、大坝的形变、应力等重大基础设施和国家核心要害区域的安全监测中应用成效显著。

解决安防应用难题

据了解，凭借项目研制的第一代分布式光纤振动传感系统产品的优良特性及高稳定性，在石化领域安防领域取得突破性进展，获得了“中石油物资供应商准入证”；在海外市场开拓方面，与行业伙伴开展解决方案合作，如华为伊拉克管线安全预警项目，打造油气数字管道整体解决方案。

叶青举例道，在国家电网舟山供电公司海底电缆安全监测工程上，利用电力海缆中既有通信光缆实现电缆周边震动的准确检测，对挖掘作业、大型船只下锚等危险操作发出准确预警及定位。“该案例填补了海底电力电缆防外力破坏检测领域的空白。”

据介绍，项目第一完成人蔡海文领导的研究团队，率先实现了振动的分布式定量测量，即实现了相对于从“只能听到有无动静”到“可以听到什么在动、怎么动的”的飞跃，解决了实际安防应用中复杂环境下扰动信号误报难以准确识别的难题。

该项目取得了具有自主知识产权的国际领先成果并建立了分布式光纤振动传感技术及其安防应用的完整技术体系，产品可以实现单机双通道80km的安全监测。“也就是说，以每一米等效一个传感器来类比的话，就相当于一根光纤上集成了80000个传感器。”叶青解释。

紧密产学研合作

在产业化应用方面，上海光机所与上海波汇科技股份有限公司合作，建立了以企业为市场运营主体、研究所提供基础研发的产研紧密结合的物联网光纤传感技术联合研发中心，并签订了战略合作协议和产研转化合同，使得技术快速实现了规模化商业应用。

据统计，产品已经成功应用到包括长距离油气管线、电力电缆及海底电缆等多项重大基础设施和国家核心区域的安全监测上，近三年共取得直接经济效益1.17亿元人民币，此外还成功进入国际市场，创收外汇300多万美元。

叶青特别强调，近年来大力开拓分布式光纤传感技术的铁路安全应用。承担了淮南线、金温高铁沿线光纤综合安全监测的工程示范试验系统的建设任务，对铁路沿线光电缆断线、路基激扰、异常温升、山体滑移、堑坡落石、外部入侵等进行全天候实时监控和预警，系统在试运行期间，已经准确预警了多次安全事件，切实起到了为高铁安全运行保驾护航的作用。该应用填补了国内空白，据国际领先地位。