“大地感知神经”是怎样炼成的

▲施斌团队的研发成果将光纤变成连接人类与大地之间的“神经”，从而感知和监测大地，减轻各类地质与岩土工程灾害。图为分布式光纤大地感知系统概念图（图中黄色线条为传感光纤）。（南京大学供图）

一根头发丝粗细的光纤，根据不同地质环境和多场监测要求，穿上各种“定制”的外衣，变成敏感强健的“大地感知神经”，使得大地一有灾害异动，远在千里的监测系统就能立刻发现目标，精准预警。

记者从南京大学获悉，该校地球科学与工程学院施斌教授团队历经20年攻关，形成了完全自主知识产权的技术和设备，创造性地建立了地质工程分布式光纤监测技术体系，在地质工程灾害机理和理论判据方面取得新突破，荣获2018年国家科学技术进步奖一等奖。这是中国科研团队在地质与岩土工程监测领域取得的又一项引领国际科技前沿的重要成果。

20年间，施斌团队使地质工程监测技术从点式走向分布式，从电测时代走向了光感时代。“将光纤变成连接人类与大地之间的‘神经’，让我们能够感知大地，减轻各类地质与岩土工程灾害，造福人类。”施斌说。

1998年长江发生特大洪水，访学归国的施斌与一个日本专家团对长江堤防进行沿途考察。在最危险的荆江大堤段，看到几百人手牵手在农田里寻找管涌灾害点，心情十分沉重：我们灾点搜寻还依靠人海战术这种落后的方式，远远不能满足国家防灾减灾的重大需求！

也就在这个大堤上，施斌从考察团里了解到，国际上正在探索研发一种分布式光纤测量技术，能够长距离、分布式监测被测物的形变和温度等物理指标。“我当时十分兴奋，因为这一技术十分适合像堤防这样的地质工程灾害的监测。我决心将这一技术应用到地质灾害预警与岩土工程的安全监测中。可是，当时国际上对中国进行相关技术封锁，而且将这一技术应用于地质体的监测，许多人认为在技术上几乎不可能，零点几毫米的光纤一埋入岩土体就会脆断，无法使用。”但施斌顶住了种种压力，克服了重重困难，坚持要将这件事做下去。

此时，恰逢国家“985”工程启动，在学校的强力支持下，施斌获得了第一笔研发资金，开始了近20年的科技攻关。这个成果的形成大致有三个阶段。前十年是成果的基础研究阶段，团队开展了理论和室内外试验研究，解决了地质与岩土工程光纤监测中的关键理论和技术问题。从2009年到2015年是成果的产业化阶段，研究成果在苏州工业园区开始转化。从2016年至今是成果的快速应用和推广阶段，技术产品不断被社会了解和接受，先进的技术产品又反过来促进了南京大学地质工程学科的科学研究，相关研究成果在国际重要刊物上多次得到大篇幅的报道和认可，实现了学校、地方和团队多赢的良好局面。

为打破国外在分布式光纤应变解调技术上的封锁，项目合作单位中国电子科技集团第41研究所经过数年攻关，终于研制出具有完全自主知识产权的商用化分布式光纤应变单端解调设备，在精度、重复性与测试速度等方面明显优于国外同类产品的技术指标，填补了国内空白，综合性能达到了国际先进水平。

目前成果有40余种产品推向了国内外市场，并在长三角和京津冀地面沉降区、南水北调、三峡库区、青藏铁路、港珠澳大桥、北京故宫、锦屏电站、延长油田、城建隧道等300余个项目中得到应用，相关技术产品已出口到英国、美国、意大利、智利、马来西亚等国，节省部分工程监测费用70-80%，产生了显著的社会和经济效益。（本报南京1月14日专电）

作者：本报驻苏记者 叶志明 通讯员 齐琦
编辑：施薇

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