運(yùn)載火箭、古建筑、輸油管道、航空艙……這些看似不同的事物，卻有一個(gè)共同點(diǎn)：需要安全可靠的監(jiān)測(cè)手段。而在監(jiān)測(cè)過程中，都應(yīng)用到了同一樣技術(shù)產(chǎn)品：光纖傳感器。
從國際范圍來看，光纖傳感技術(shù)方興未艾，大多產(chǎn)品處于研發(fā)階段。我國的一家科研單位卻實(shí)現(xiàn)了很多光纖傳感產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，這就是北京市光纖傳感系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心（以下簡(jiǎn)稱“工程中心”）。
光纖傳感方興未艾
中國石油化工股份有限公司普光氣田是國內(nèi)唯一的高含硫氣田，輸氣管道安全要求極高，利用電力傳感器進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)存在安全隱患。2017年，普光氣田與工程中心合作，在天然氣管道運(yùn)營安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域首次應(yīng)用光纖傳感產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了安全監(jiān)測(cè)。
目前，傳感器的應(yīng)用已深入日常生活的方方面面。同傳統(tǒng)的電力傳感器相比，光纖傳感具有抗電磁干擾、電絕緣、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，在航空航天、石油石化、電力等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
不過，由于具有一定的技術(shù)難度，只有少數(shù)技術(shù)進(jìn)入應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
為了加強(qiáng)光纖傳感技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，2012年，工程中心正式成立，依托航天科技集團(tuán)九院13所的科研平臺(tái)，定位于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)光纖傳感系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新中心。目前，工程中心累計(jì)投資9000余萬元，建立了集研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)為一體的研發(fā)平臺(tái)，形成了具有完備產(chǎn)業(yè)配套的光纖傳感系統(tǒng)研制生產(chǎn)體系。
5年來，工程中心不僅技術(shù)創(chuàng)新成果顯著，在相關(guān)領(lǐng)域也有許多技術(shù)從研發(fā)進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用。例如，智能電網(wǎng)和電力電纜的溫度監(jiān)測(cè)；建筑消防監(jiān)測(cè)；儲(chǔ)油儲(chǔ)氣罐溫度監(jiān)測(cè)；管道防盜采及油品泄露報(bào)警；大型建筑、道橋等設(shè)施的健康監(jiān)測(cè)等等。在航天領(lǐng)域已應(yīng)用于運(yùn)載火箭應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、飛機(jī)飛行參數(shù)監(jiān)測(cè)、大型建筑狀態(tài)監(jiān)測(cè)等等。
走進(jìn)故宮的創(chuàng)新技術(shù)
工程中心的光纖傳感技術(shù)還走進(jìn)了故宮博物院。
故宮古建筑歷史悠久，部分古建筑出現(xiàn)了傾斜、開裂等問題，需要有效的監(jiān)測(cè)手段。但由于文物建筑的特殊性，常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段均不能滿足要求。光纖光柵傳感技術(shù)具有無源、非介入、無需現(xiàn)場(chǎng)通電等特點(diǎn)，有效避免了引入額外風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)項(xiàng)目的順利完成為我國古建筑在線監(jiān)測(cè)提供了一種新手段。
據(jù)悉，光纖傳感技術(shù)眾多，其中較為成熟的是光纖電流/電壓互感器技術(shù)。如在特高壓建設(shè)中，從高壓端到低壓端只有一根光纖，傳統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)生過斷電事故；而光纖傳感天然絕緣，且測(cè)量帶寬遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)技術(shù)，為我國智能電網(wǎng)和特高壓建設(shè)發(fā)揮了重要作用。
工程中心還有許多技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。如航天用高性能光纖光柵測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)突破了高可靠性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、高精度及抗輻照等關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在衛(wèi)星、運(yùn)載火箭等狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的首次應(yīng)用。
工程中心還在光纖智能結(jié)構(gòu)損傷探測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，使我國在該領(lǐng)域進(jìn)入世界前列，相關(guān)成果獲得國防科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。
此外，由工程中心起草的ISO/CD 20780國際標(biāo)準(zhǔn)《航天系統(tǒng)—光纖器件設(shè)計(jì)與驗(yàn)證要求》已經(jīng)完成了國際標(biāo)準(zhǔn)草案階段的研制任務(wù)，并順利通過注冊(cè)，啟動(dòng)了最終國際標(biāo)準(zhǔn)草案階段的工作，即將發(fā)布。
對(duì)于成果轉(zhuǎn)化及技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，工程中心主任王學(xué)峰表示“秘訣”有三：強(qiáng)化科研成果的應(yīng)用開發(fā)和論證工作，使其更加貼近市場(chǎng)；建立產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的合作機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)科研成果的直接轉(zhuǎn)化；加強(qiáng)試應(yīng)用階段的應(yīng)用反饋，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)的快速迭代。
產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速
近兩年，北京和山東淄博出現(xiàn)了一種特殊的燃?xì)庋矙z車，通過汽車載激光甲烷氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)城市燃?xì)夤艿肋M(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，防止燃?xì)庑孤?br />
這正是工程中心研發(fā)的產(chǎn)品。據(jù)悉，工程中心相繼承擔(dān)“分布式光纖應(yīng)變傳感器研發(fā)”和“燃?xì)夤艿佬孤┭矙z裝置與系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”兩項(xiàng)北京市科委科技計(jì)劃課題，前者成功應(yīng)用于內(nèi)蒙古阿拉善盟的自來水管道泄漏監(jiān)測(cè)，后者應(yīng)用于城市輸氣管線的泄漏監(jiān)測(cè)。
在首都城市建設(shè)中，工程中心開發(fā)的光纖溫濕度傳感系統(tǒng)用于北京某煙草倉庫的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)；光纖電流互感器應(yīng)用于國家電網(wǎng)北京分公司菜市口數(shù)字變電站建設(shè)。此外，光纖傳感產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)也有效帶動(dòng)了北京市光電子器件、新一代信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前，工程中心已獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，發(fā)表論文40余篇，獲授權(quán)專利30余項(xiàng)，培養(yǎng)碩士10余人。中心第一任主任、現(xiàn)技術(shù)委員會(huì)主任王巍研究員還被評(píng)為中國科學(xué)院院士。
經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，工程中心成立5年來，累計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2億多元。由于光纖傳感技術(shù)在國際上正處于方興未艾的階段，工程中心的多項(xiàng)技術(shù)成果已成功奠定了我國在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。未來幾年，工程中心還將陸續(xù)有產(chǎn)品面世。
王學(xué)峰表示，工程中心高度重視技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化布局和市場(chǎng)推廣應(yīng)用，將與多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，并與國內(nèi)外高校和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作開發(fā)，加速技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
