理工光科“光眼”察世界
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◎荆淮侨
在头发丝一样细的玻璃纤维上，嵌上能感知温度、振动、应力变化的传感器，只需打出一束光，就能实时监测是否有人擅闯两千多年前的先秦皇陵，也能让车辆在大雾、暴雨等极端天气下正常安全行驶。
这根玻璃丝就像一只神奇的“光眼”，可以明察秋毫，感知周边世界的变化，其背后是光纤光栅传感技术的应用。总部位于武汉的理工光科，是中国信科集团旗下专门从事光纤智能感知技术与研发的企业。深耕光纤传感技术二十多年，理工光科通过技术革新、业务拓新、研发创新，不断拓展技术的应用场景，为普通人的生活带来便利和安全感的同时，也让企业获得了更多的发展空间。
革新 一根能护航超级工程的“玻璃丝”
不久前通车的深中通道，将深圳到中山的车程从两个小时缩短至半小时。在这条长度24公里的“超级动脉”上，其中的23公里都安装了理工光科自主研发的光纤光栅阵列火灾自动探测报警产品。
“技术成熟、可靠性强、质价比高，是我们能护航超级工程的底气。”理工光科副总经理董雷介绍，不管是台风还是暴雨，公司的光纤光栅阵列传感产品都能实现温度感知、空间定位和探测覆盖，并能通过差温、定温等多种模式及时报警，让深中通道的安全运维更有保障。
应用在超级工程上的技术，在达到性能上的基本要求外，还能做到稳定、全天候、高精度，并非易事。对于理工光科来说，在深中通道上的技术应用，只是一次常规技术升级——在港珠澳大桥上，理工光科的产品早已服役多年。
“通过技术革新，我们和中交二航局、武汉理工大学院士团队在港珠澳大桥消防设计的基础上，在深中通道项目里增加了湿度光缆用于桥梁安全监测，实现产学研用一体化。功能多了，但后期维护成本基本不变。”董雷介绍，相比电子传感技术，光纤传感的寿命更长且环境耐受性更强，综合运维成本更低。
守护超级工程的底气，还来自理工光科多年的市场积累。目前，理工光科的光纤传感技术解决方案已累计应用在4000多座大型储罐、超2万公里交通隧道，以及国内外20多座大型桥梁结构监测中，守护了超2000公里周界安防，并为4000多公里管线提供安全预警。其中包括国家战略储备油库、乌东德大型水电站、终南山公路隧道等国家大型工程，为国家大型基础设施消防安全和安防安全作出积极贡献。
凭借过硬的技术和成熟的经验，理工光科的产品和技术也从国内走向国际。今年7月，理工光科与肯尼亚石油管道局达成合作，将为肯尼亚建设首个石油管道光纤预警监测项目。
据了解，该项目通过现有光缆实时监测管道周围的振动，可及时发现并预警潜在破坏风险，提高管道运行的安全性和可靠性。还能有效防止因第三方施工导致的破坏，降低经济损失和环境污染，实现更高效的安全保障。
拓新 为自动驾驶时代筑牢地基
如何向新兴领域延伸影响力，是理工光科当下关注的重点。与我国交通强国战略密切相关的“智慧交通”，成为他们瞄准的下一个目标。
对公路、桥梁、边坡等大型基础设施的智能化监管，一直是智慧交通的重点和难点。当前，智慧高速基本都采用视频、毫米波雷达、无人机、北斗等路侧监测设备，存在无法实现全域、全方位感知覆盖，基础设施结构安全监控缺失，长期运维来看经济性较低等制约因素。
“目前，传感技术的服务对象，主要聚焦在通行车辆，难以满足道路、桥梁、隧道等基础设施智慧化实时安全监控需求，但这些设施恰恰是保障行车安全的关键。让交通基础设施更加聪明，还能为更多自动驾驶等新技术的应用带来安全冗余。”董雷说。
理工光科参与的智慧道面解决方案，是将光栅阵列传感光纤的“玻璃丝”预埋在新修道路的混凝土层，通过光纤上的传感器实时监测经过车辆的数量、速度以及道路本身的安全情况。
“如何将传感器监测的路面信号转换为车辆密度、速度、道路结构的可视化参数，还需运用大量的算法来处理。”董雷介绍，经过后台处理的全域车辆信息和全域道路信息通过云端，将实时路况数据推送到智能网联车辆、交通路政、公路运管等不同对象，形成一个完整的涵盖驾乘、运维、执法等多方共享的“车路云”系统。
向新 创新铸就发展“护城河”
作为国家级专精特新“小巨人”企业，自主创新能力一直是理工光科的核心竞争力。近年来，公司的持续加大研发投入强度，业务覆盖了从光纤、光缆、仪表到应用的各个环节，形成了光栅阵列传感技术的全链条布局。
“随着大型基础设施、各种交通场景对智能化改造需求的不断增加，光栅阵列技术的应用前景也更加广泛，对光纤传感产品的需求也越来越大。”董雷表示，当前以高速公路、轨道交通、油气管线、石化电力等为代表的大型基础设施的数字化、智能化转型进程不断加快，迫切需要能承载上百万个传感器，监测距离达上百公里的大容量、长距离传感网络。
如何在这个潜力巨大的市场中，发现与自身契合度最高的细分领域？理工光科的答案是：与高校共建创新联合体，将公司在开发中遇到的工程问题，还原成一个个理论问题，以课题的形式交由高校进行探索。在高校解决了“0到1”的底层理论问题、找到适宜的细分方向后，再由公司完成“1到10”的工程实现和“10到100”的产业应用。
在校企创新联合体的模式下，理工光科与国内多所高校和科研院所开展合作，并设立了院士工作站。有了专家坐镇，既加快了技术从书架走向货架的速度，还能在项目研发过程中，为企业提前培养高水平人才。
更重要的是，在这种市场需求牵引的协同攻关下，一些关键核心技术也取得了重大突破——通过材料、制造工艺的调整，使我国成为继德国、比利时之后，第三个掌握传感光纤等特殊光纤拉制方法的国家；自主研发的光纤传感仪器仪表，性能也居于全球前列。
在加强科研投入、保持产品技术领先的同时，理工光科还通过数智化升级，不断提高生产环节的效率。今年1月，理工光科新一代生产装备——光栅阵列特种传感光纤拉丝塔在武汉正式投产运行。
记者在生产车间看到，高达数米的拉丝塔机器正在自动运转。过去需要手工操作的“刻栅”工序，现在变成由机器全自动完成，工作人员只需要调整工艺参数，就能制作不同种类的光栅阵列光纤，生产效率也实现了数十倍的提升。
理工光科董事长江山表示，新设备为实现光栅阵列传感产业规模化发展打下了基础，让更多行业应用光纤传感技术进行数智化升级成为可能，公司自身也在技术升级中提高了生产效率、增强了竞争力。
“培育新质生产力，就是要以创新为基础，让企业与行业都能在转型升级中得到正向激励。只有形成良性向上的循环，才能带动更多企业参与，最终实现全行业的高质量发展。”江山说。
