運載火箭、古建筑、輸油管道、航空艙……這些看似不同的事物，卻有一個共同點：需要安全可靠的監(jiān)測手段。而在監(jiān)測過程中，都應用到了同一樣技術產(chǎn)品：光纖傳感器。
從國際范圍來看，光纖傳感技術方興未艾，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)工程技術研究中心（以下簡稱“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，利用電力傳感器進行安全監(jiān)測存在安全隱患。2017年，普光氣田與工程中心合作，在天然氣管道運營安全監(jiān)測領域首次應用光纖傳感產(chǎn)品，實現(xiàn)了安全監(jiān)測。
目前，傳感器的應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。因此，在航空航天、石油石化、電力等多個領域都有廣泛的應用前景。
不過，由于具有一定的技術難度，只有少數(shù)技術進入應用，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
為了加強光纖傳感技術的產(chǎn)業(yè)化進程，2012年，工程中心正式成立，依托航天科技集團九院13所的科研平臺，定位于具有自主知識產(chǎn)權的先進光纖傳感系統(tǒng)技術創(chuàng)新中心。目前，工程中心累計投資9000余萬元，建立了集研發(fā)、設計和生產(chǎn)為一體的研發(fā)平臺，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，工程中心不僅技術創(chuàng)新成果顯著，在相關領域也有許多技術從研發(fā)進入生產(chǎn)應用。例如，智能電網(wǎng)和電力電纜的溫度監(jiān)測；建筑消防監(jiān)測；儲油儲氣罐溫度監(jiān)測；管道防盜采及油品泄露報警；大型建筑、道橋等設施的健康監(jiān)測等等。在航天領域已應用于運載火箭應力應變監(jiān)測、飛機飛行參數(shù)監(jiān)測、大型建筑狀態(tài)監(jiān)測等等。
走進故宮的創(chuàng)新技術
工程中心的光纖傳感技術還走進了故宮博物院。
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)測手段。但由于文物建筑的特殊性，常規(guī)的監(jiān)測手段均不能滿足要求。光纖光柵傳感技術具有無源、非介入、無需現(xiàn)場通電等特點，有效避免了引入額外風險。相關項目的順利完成為我國古建筑在線監(jiān)測提供了一種新手段。
據(jù)悉，光纖傳感技術眾多，其中較為成熟的是光纖電流/電壓互感器技術。如在特高壓建設中，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，且測量帶寬遠高于傳統(tǒng)技術，為我國智能電網(wǎng)和特高壓建設發(fā)揮了重要作用。
工程中心還有許多技術達到世界先進水平。如航天用高性能光纖光柵測量系統(tǒng)技術突破了高可靠性、長期穩(wěn)定性、高精度及抗輻照等關鍵技術難點，實現(xiàn)了在衛(wèi)星、運載火箭等狀態(tài)監(jiān)測中的首次應用。
工程中心還在光纖智能結構損傷探測領域實現(xiàn)了重大突破，使我國在該領域進入世界前列，相關成果獲得國防科學技術發(fā)明一等獎。
此外，由工程中心起草的ISO/CD 20780國際標準《航天系統(tǒng)—光纖器件設計與驗證要求》已經(jīng)完成了國際標準草案階段的研制任務，并順利通過注冊，啟動了最終國際標準草案階段的工作，即將發(fā)布。
對于成果轉化及技術應用的經(jīng)驗，工程中心主任王學峰表示“秘訣”有三：強化科研成果的應用開發(fā)和論證工作，使其更加貼近市場；建立產(chǎn)學研結合的合作機制，加強對科研成果的直接轉化；加強試應用階段的應用反饋，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)的快速迭代。
產(chǎn)業(yè)化進程加速
近兩年，北京和山東淄博出現(xiàn)了一種特殊的燃氣巡檢車，通過汽車載激光甲烷氣體泄漏檢測系統(tǒng)對城市燃氣管道進行安全監(jiān)測，防止燃氣泄漏。
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“分布式光纖應變傳感器研發(fā)”和“燃氣管道泄漏巡檢裝置與系統(tǒng)關鍵技術研究”兩項北京市科委科技計劃課題，前者成功應用于內蒙古阿拉善盟的自來水管道泄漏監(jiān)測，后者應用于城市輸氣管線的泄漏監(jiān)測。
在首都城市建設中，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；光纖電流互感器應用于國家電網(wǎng)北京分公司菜市口數(shù)字變電站建設。此外，光纖傳感產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)也有效帶動了北京市光電子器件、新一代信息技術等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前，工程中心已獲得國家技術發(fā)明二等獎、中國機械工業(yè)科學技術一等獎，發(fā)表論文40余篇，獲授權專利30余項，培養(yǎng)碩士10余人。中心第一任主任、現(xiàn)技術委員會主任王巍研究員還被評為中國科學院院士。
經(jīng)初步統(tǒng)計，工程中心成立5年來，累計實現(xiàn)產(chǎn)值2億多元。由于光纖傳感技術在國際上正處于方興未艾的階段，工程中心的多項技術成果已成功奠定了我國在該領域的領先地位。未來幾年，工程中心還將陸續(xù)有產(chǎn)品面世。
王學峰表示，工程中心高度重視技術的產(chǎn)業(yè)化布局和市場推廣應用，將與多個產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)構筑產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟，并與國內外高校和科研機構進行合作開發(fā)，加速技術轉化和產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進程。
