南京大学教授施斌及其团队——光纤变“神经” 大地能感知

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年04月03日

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  南京大学传授施斌及其团队——光纤变“神经” 大地能感知

  2019-03-31 07:42:58

  关心新华网

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  原题目:南京大学传授施斌及其团队——

  光纤变“神经” 大地能感知(深聚焦·科技立异,高校外行动③)

  施斌,1961年10月生于江苏启东,南京大学地球科学与工程学院传授、博士生导师。国度精采青年科学基金获得者,国度“973打算”、国度科技支持打算、国度严重仪器专项、国度天然科学基金重点项目等数十个科研课题和项目标担任人。曾任国际情况岩土工程协会副主席,现任国际智能根本设备布局健康监测学会理事、中国地质学会工程地质专业委员会副主任委员等职。持久处置地质与岩土工程的监测与评价研究,已获得国度发现专利34项。

  你能相信吗?一根头发丝粗细的光纤,按照分歧地质情况和多场监测要求,穿上各类“定制”的外套,就能变身敏感健旺的“大地感知神经”,使得大地一有灾祸异动,远在千里之外的监测系统就能立即发觉方针、精准预警。

  这并非传说。近日,记者从南京大学获悉,该校地球科学与工程学院施斌传授团队历经20年攻关,构成了完全自主学问产权的手艺和设备,缔造性地成立了地质工程分布式光纤监测手艺系统,并在地质工程灾祸机理和理论判据方面取得新冲破,获得2018年国度科学手艺前进奖一等奖。这也是中国科研团队在地质与岩土工程监测范畴取得的又一项站在国际科技前沿的主要功效。

  这一“大地感知神经”,到底是如何炼成的呢?

  光纤“神经”

  我国是世界上地质灾祸十分严峻的国度。

  据施斌引见,地质灾祸和各类岩土工程具有规模大、影响要素复杂、荫蔽性强、逾越区域多、情况恶劣、及时性监测要求高、监测周期长等特点。地质工程监测是防治地质灾祸、确保地质工程平安的环节环节,但保守的点式、电测类监测手艺和手段还难以满足防灾减灾需求,也给灾祸的预警预告和防治带来庞大的挑战。

  过去20年间,施斌团队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、监测方式与系统集成、地质工程灾祸机理和理论判据等方面取得了10余个环节理论和手艺问题的冲破:创制了30余种地质体多场传感光缆,研制出了米级量程的大变形场和厘米级空间分辩率的温度场传感光缆、可加热的水分场监测复合传感光缆等,为地质工程监测制造了坚韧而敏感的“神经”;研制出具有完全自主学问产权的商用化的分布式光纤应变单端解调设备,为地质工程光纤监测供给了精准而智能的“大脑”;建立了边坡、地面沉降、桩基、地道等多场分布式光纤监测系统,为地质灾祸和岩土工程光纤监测构成了健旺而高效的“身体”……

  “将光纤变成毗连人类与大地之间的‘神经’,我们就可以或许感知大地、减轻各类地质与岩土工程灾祸。若何给懦弱的裸纤‘穿好衣服’,成为坚韧、敏感和多量程的感测‘神经’,是我们的次要工作。”施斌说。20年来,团队完成了根本研究—焦点手艺—硬件设备—系统集成—功效转化—工程使用的全过程立异,构成了新的手艺财产链,开创了地质与岩土工程监测新的手艺范畴,使地质工程监测手艺从点式走向分布式,从电测时代走向了光感时代。

  冲破手艺封锁

  构成自主产权

  1998年,施斌从美国访学归国。这一年恰逢长江特大洪水,他与一个日本专家团对长江堤防进行沿途调查。当来到最危险的荆江大堤调查时,领会到几百号人手牵手在农田里寻找管涌灾祸点,施斌表情十分繁重:快21世纪了,可灾点搜索还在依托人海战术这种十分掉队的体例,这远远不克不及满足国度防灾减灾的严重需求。

  施斌从调查团里领会到,国际上正在摸索研发一种分布式光纤丈量手艺,可以或许长距离、分布式监测被测物的形变和温度等物理目标,可用于长距离线性工程的监测。

  “我其时十分兴奋,由于这一手艺十分适合像堤防如许的地质工程灾祸的监测,决心将这一手艺使用到地质灾祸预警与岩土工程的平安监测中。可是,其时国际上对中国进行相关手艺封锁,并且很多人认为,将这一手艺使用于地质体的监测在手艺上几乎不成能,零点几毫米的光纤一埋入岩土体就会脆断,无法利用。”施斌顶住压力,对峙要将这件事做下去。

  2000年,国度“985”工程启动,在学校支撑下,施斌获得了第一笔研发资金,起头了近20年的科技攻关。从尝试室扶植到研发设备采办,从理论模子的成立到试验模子的创立,从一次次的试验失败到一个个理论和手艺问题的冲破,从传感光缆的设想到出产试制,从产物的中试再到工程使用,从产学研平台搭建到企业平台的功效转化,从强强合作到手艺系统的构成……个中艰苦不可思议。

  为了打破国外在分布式光纤应变解调手艺上的封锁,项目合作单元中国电子科技集团第四十一研究所,颠末数年攻关,终究研制出具有完全自主学问产权的商用化的分布式光纤应变单端解调设备,在精度、反复性与测试速度等方面较着优于国外同类产物的手艺目标,填补了国内空白,分析机能达到了国际先辈程度。

  “对我而言,认准了一条路,只会全力以赴。”刚毅的性格来自于施斌的成长情况。1961年,施斌出生在一个教师家庭。少年时的肄业过程并不成功,这令他倍加爱惜进修的机遇。1979年,他考进了南京大学地质系(即此刻的地球科学系)水文地质工程地质专业。“与纯理论的根本研究比拟,我更喜好使用根本研究,由于如许能更快、更间接地报效社会,这也是我们阿谁时代一多量年轻人的设法。”结业留校5年后,施斌一家才住上了一间18平方米的筒子楼房间。房间的对面是茅厕,每到晚上,为了不影响家人歇息,他常常在茅厕的盥洗间里,借灯光写论文。

  2009岁尾,南京大学现代工程与使用科学学院挂牌成立,学校正式启动学科拓展提拔计谋,通过理科向工科延长,实现文理工医四大学科范畴协调成长。施斌等一批传授在鼎力成长工程学科、加强大学办事社会的道路上有了更多施展空间。

  施斌引见,这项学术功效的构成大致有三个阶段:

  1998年到2008年,是功效的根本研究阶段。团队次要开展理论和室表里试验研究,处理地质与岩土工程光纤监测中的环节理论和手艺问题。

  2009年到2015年,是功效的转化阶段。研究功效在姑苏工业园区起头转化,成立了由南京大学(姑苏)高新手艺研究院、姑苏市根本工程分布式传感监测手艺重点尝试室和姑苏南智传感科技无限公司构成的产学研平台。

  2016年至今,是功效的快速使用和推广阶段。手艺产物不竭被社会领会和接管,实现了学校、处所和团队共赢的场合排场。

  目前,这项功效有40余种产物推向了国表里市场,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、耽误油田、城建地道等300余个项目中获得使用,相关手艺产物已出口到英国、美国、意大利、智利、马来西亚等国,节流部门工程监测费用70%—80%。近3年来,功效及其衍出产品间接发卖收入2.19亿元,新增利润3600万元。

  施斌认为,使用性强的学科该当和国度严重需求连系在一路,走出尝试室,在具体的工程实践中发觉问题、处理问题,立异手艺、构成产物并走向市场,满足国度需求。这是施斌对本人科研工作的要求,也是让科技功效最大化、科技工作者办事于社会的最好路子。

  “科研功效的构成,不只是学科学问、研究经验的不竭积淀,也意味着学术团队的成长和科学精力的传承。”施斌引见,这一功效凝结了100多位教师、科研人员、研究生、工人手艺人员的辛勤付出,没有如许一个连合奋进、富有立异精力的群体,一切无从谈起。

  施斌对于青年教师和研究生的培育从来不放松。按期或不按期开研讨会,是他持久在培育青年教师和研究生中构成的轨制,大师在火花碰撞中敏捷成长。多年来,他率领着这支高程度的中青年研究团队和优良研究生步队,完成了国度“973打算”、国度科技支持打算、国度天然科学基金重点项目等主要课题。团队已培育出数位优良青年科学基金项目获得者、青年长江学者等,他们在国际主要刊物上颁发了一系列高程度论文,在国际舞台上初露锋芒。

  施斌引见,将来,他们将进一步完美相关手艺和产物,在光纤化学场监测、地动波监测等方面不竭开辟,在地质与岩土工程范畴继续阐扬引领者的感化。(记者 姚雪青 齐琦参与采写)

  义务编纂: 黄浩

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