南大团队打造“大地感知神经”：地质工程分布式光纤监测技术体系

2019-01-18 11:51

打破国外技术封锁二十年磨一剑

时间倒回20年前。

1998年，施斌从美国访学归国。这一年恰逢长江特大洪水，施斌与一个日本专家团对长江堤防进行沿途考察。当来到最危险的荆江大堤考察时，他看到几百号人手牵手在农田里寻找管涌灾害点，施斌感到心情十分沉重：都21世纪了，可我们的灾点搜寻还在依靠人海战术这种十分落后的方式，这远远不能满足国家防灾减灾的重大需求！

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，十分适用于堤防这样的长距离线性工程灾害监测。

“获悉后，我当时十分的兴奋，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，于是，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。

2000年，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。从实验室建设到研发设备购买；从理论模型的建立到试验模型的创立；从一次次的试验失败到一个个理论和技术问题的突破；从传感光缆的设计到生产试制；从产品的中试再到工程应用；从产学研平台搭建到企业平台的成果转化；从强强合作到技术体系的形成……个中艰辛可想而知。

为了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，经过数年的攻关，终于研制出了具有完全自主知识产权的商用化的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。

“对我而言，认准了一条路，只会全力以赴。”坚毅的性格来自于施斌的成长环境。

1961年，施斌出生在一个普通教师家庭。少年时的求学过程因时代原因很不顺利，令施斌倍加珍惜学习的机会。1979年，施斌考进了南京大学地质系（即现在的地球科学系）水文地质工程地质专业。“与纯理论的基础研究相比，我更喜欢应用基础研究，因为这样能更快、更直接地报效社会，这也是我们那个时代一大批年轻人的想法。”毕业留校五年后，施斌一家才住上了一间18平方的筒子楼房间。“我记得房间的对面是厕所。每到晚上，为了不影响家人休息，我常常在厕所的盥洗间里，借灯光写论文。”

“我很感谢南大对我的培养，给了我宽广的知识面，这些都是创新的源泉。”在大学期间，施斌涉猎了很多学科知识。他至今还记得一门叫《科学思想发展史》的公共课，它是由南京大学哲学系老系主任林德宏教授主讲。“我还保留着这门课的油印教材。”施斌说，这门课让他第一次比较完整地懂得了什么是科学以及追求科学的曲折和艰辛，教会了他如何思考问题，发现问题以及解决问题的方法。“那时我还写了一篇关于哲学方面的论文，发表在《自然辩证法》杂志上。现在想来，对哲学的爱好，对我以后的科研工作和人生道路十分受益。”

2009年12月30日，南京大学现代工程与应用科学学院挂牌成立，这标志着学校正式启动学科拓展提升战略，通过理科向工科延伸，实现文理工医四大学科领域协调发展。施斌等一批教授在大力发展工程学科，增强大学服务社会的道路上阔步前行。

形成产业链，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。施斌团队主要开展理论和室内外试验研究，解决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，是成果的转化阶段。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，同时也大大促进了南京大学地质工程学科的发展，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。

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，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，应用型强的学科一定要和国家的重大需求结合在一起。“走出实验室，在具体的工程实践中发现问题，解决问题，创新技术，形成产品，走向市场，以满足国家需求。”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好途径。

“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。”

施斌对于年青教师和研究生的培养从来不放松，定期或不定期开Seminar，是施教授培养年青教师和研究生长期形成的一项制度。施斌带领着一支高水平的中青年研究团队和优秀的研究生队伍，完成了国家973，科技支撑计划，国家自然科学基金重点项目等重要课题。团队已培养出数位优青，青年长江，托举工程青年人才等。一些优秀的年轻教师和研究生去英国剑桥大学、美国斯坦福大学、日本京都大学等学习交流，他们在国际重要刊物上发表了许多高水平的论文，在国际舞台上已初露锋芒，获得了国内外同行的肯定。

“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。”施斌说，今后，他们将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。

（作者：齐琦张晔）

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