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打造敏感强健的“大地感知神经” 南大团队获国家科学技术进步奖一等奖

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  • 时间:2019-01-09
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   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。


  据南京大学有关负责人透露,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,并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。这也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。


  




  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)


  开拓地质工程灾害监测技术新领域


  据施斌介绍,地质灾害和各类岩土工程具有规模大、影响因素复杂、隐蔽性强、跨越区域多、环境恶劣、实时性监测要求高、监测周期长等特点,传统的点式、电测类监测技术还难以满足防灾减灾需求,也给灾害的预测预警和防治带来巨大的挑战。


  从1998到2018这二十年间,施斌团队经过艰辛探索和不断创新,在地质与岩土工程多场多参量分布式传感介质、长距离解调设备、监测方法与系统集成、地质工程灾害机理和理论判据等方面取得了十余个关键理论和技术问题的突破;完成了从基础研究——核心技术——硬件设备——系统集成——成果转化——工程应用的全过程创新,并形成了新的技术产业链,开创了地质与岩土工程监测新的技术领域,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,这是我毕生的追求。”施斌说。


  




  南京大学地球科学与工程学院施斌教授


  产学研结合,驶入快车道


  “我们这个成果的形成大致有三个阶段。”施斌介绍。


  从1998年至2008年这十年间,是成果的基础研究阶段。施斌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,成立了由南京大学(苏州)高新技术研究院、苏州市基础工程分布式传感监测技术重点实验室和苏州南智传感科技有限公司组成的产学研平台。“这一阶段是本成果形成过程中最具挑战、最为艰辛、最能考验信心、决心、毅力和胆略的生死关键阶段,团队在产学研机制方面创出了一条新路,并取得了成效。”施斌表示。


  从2016年至今,是成果的快速应用和推广阶段。这一阶段技术产品不断被社会了解和接受,事业得到快速发展,同时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、地方和团队都赢的良好局面。


  据介绍,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。


  




  分布式光纤应变单端解调设备


  此外,近20年的研发积淀与发展,该成果已成为我国地质与岩土工程领域中的一项特色成果,2008年获教育部科技进步奖一等奖,2012年中国产学研合作创新成果奖,2017年获教育部技术发明奖一等奖,2018年获国家科技进步奖一等奖。不仅如此,施斌还创立了地质与岩土工程光电传感监测国际论坛,引领了地质与岩土工程分布式光纤监测技术的发展。


  施斌认为,应用性学科一定要和国家的重大需求结合在一起。“科研成果一定要做到落地!科研人员必须走出实验室,在具体的工程实践中发现问题,研究问题,提出解决方案,不断创新技术,创造新的产品,走向市场推广,以满足国家需求,推动科技进步。”这是施斌对自己科研工作的要求,也是让科技成果最大化、科技工作者服务于社会的最佳途径。


  “一个科研成果的形成,不仅包括学科知识、科研成果的不断积淀,还伴随着一个学术团队的成长和科学精神的传承。”施斌说,“这一成果的取得凝聚了100多位教师、科研人员、研究生、工人技术人员的辛勤付出,没有这样一个团结奋进、富有创新精神的群体,一切无从谈起。我们一定会再接再厉,勇攀高峰,进一步完善相关技术和产品,在光纤化学场监测、地震波监测等方面不断开拓,在地质与岩土工程领域继续发挥引领者的作用。(来源: 南京大学戚轩瑜 庞雪汀 齐琦)

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