利用新技术，只要振动光纤，控制机器就会接收到信号。赵侃摄
一根头发丝粗细的光纤，可以变身顺风耳？将光纤一路铺去，就能将沿途动静实时传递回来？如果可以做到，那绵延山区的边境线、遍布全国的高铁网络，就都能轻而易举地做到实时监控了。
中科院上海光机所的科学家找到了一种独门秘技，将这个诱人的“如果”变成了现实。目前，“分布式光纤振动传感技术”已通过与公司合作，实现产业化，并在中国石油西气东输天然气管道东段、金温高铁、国家电网舟山海底电缆安全监测等工程上得到了应用。日前，该技术获得了上海市技术发明一等奖。
纳米级光波振动中解读灾变隐患
时速超过200公里，为确保飞速运行中的高铁安全，必须及时发现铁轨附近的山体滑坡、人为施工破坏等潜在危险。利用光纤振动传感技术，将会是一个很好的选择。
“简单说，我们可以让光纤像人体的神经系统一样，延伸到哪里，就感知到哪里的动静。”该项目负责人、上海光机所研究员蔡海文说，一般光纤传感器只能听到外界“有无动静”，而他们的光纤却可以对外界扰动进行精确感知和精准定位，即使相隔几百上千公里，也可以实时知晓。
这独门技术是怎么做到的？上海光机所对于激光的研究，有着几十年的深厚积累。外界的温度、振动等变化，会引起光散射相位和频率的细微改变。“这种改变只有光波长的百万分之一，只要可以测量出来，就能从中解读出更精确的信息。”蔡海文说，凭借深厚的技术积累，课题组发展出了稳定可靠的探测技术。
在实验室里，记者看到，只要轻轻拍动桌面，光纤就会把振动传回信息中枢，在监视屏上显示出或强或弱的振动曲线。“即使轻轻说句话，或是风吹过，也能探测到信号。”项目骨干成员、上海光机所副研究员叶青说，该技术还可以用来还原语音，“在户外监测中，只要建立合适模型，就能排除落叶、风吹的干扰。”
现在，课题组已经尝试了海底电缆、高铁沿线、输油管线，以及国境线安检防护等模式，未来还将进一步提高探测精度，争取可以用在海啸、地震的预警上。
让安全监测随光纤延伸到海底边疆
由于现在的大型工程都有光缆随行铺就，所以只要利用其中的一根光纤，就能应用这种技术，实现全天候、无间隔、实时监控。
目前，这一技术的定位精度已经可以准确到1米以下，振动探测毫秒一次，温度和应力变化分钟可探测一次。叶青说，通过大数据分析，这套系统就可以对一些危险进行预警。比如，某处温度在短时间内持续升高，那极有可能发生了故障或火警。
去年夏天一次台风袭来，有一处发生泥石流。系统收到异常振动信号报警后，铁路局派人查看发现，果然发生了泥石流。“那次泥石流被防护网兜阻拦，但如果万一阻塞了铁路，这及时的报警信息就为排除险情赢得了宝贵的时间。”叶青介绍，团队近年来大力开拓该技术在铁路安全上的应用，与上海铁路局合作，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研究任务。在试运行期间，系统已经准确预警了多次安全事件。
让好技术从实验室走到需要它的地方。科研团队和上海波汇科技股份有限公司展开了紧密的合作，共同成立了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，共同实施项目技术的产品化。如今，他们已发展出了商业化产品，实现单机双通道80公里的安全监测，如果每一米等效一个传感器，相当于一根光纤集成了80000个传感器。近三年，该技术共取得直接经济效益1.17亿元，并成功进入国际市场。在铁路安全应用领域，团队与南京派光信息技术有限公司开展合作，共同实施技术在铁路复杂工况条件下的实用化和应用推广。（文汇报记者 许琦敏）
