光聯(lián)萬物

段麗+羅亦楊

華夏科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院的辦公樓下，

掛著各種下一代互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)國家實(shí)驗(yàn)室的牌子，這就是我們的實(shí)驗(yàn)室。

我們就是和“透明的頭發(fā)絲”——光纖打交道。

光纖直徑百微米量級(jí)，比頭發(fā)絲還細(xì)。

VR（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）、4k視頻、大數(shù)據(jù)……無一離得開光纖。

在實(shí)驗(yàn)室里，我們用光傳遞信息，感知世界，連接萬物。

光纖，可成為感知外界敏感環(huán)境的傳感器，常用于航空航天、土木工程、復(fù)合材料、石油化工等領(lǐng)域。1993年，加拿大卡爾加里附近的Beddington Trail大橋使用了光纖傳感器，16個(gè)光纖傳感器埋進(jìn)了混凝土中，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)，在這以前，這么先進(jìn)的技術(shù)被認(rèn)為不可能。之后，德累斯頓大學(xué)學(xué)者也將傳感器埋入橋的混凝土中。2003年6月，同濟(jì)大學(xué)橋梁系老師，在主持的盧浦大橋健康檢測(cè)項(xiàng)目中，采用了光纖傳感器，檢測(cè)大橋在各種情況下的應(yīng)力應(yīng)變和溫度變化情況。這些都在證明，光纖傳感器已具備超級(jí)用武之地。

目前，我們正從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代向物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代轉(zhuǎn)變。物聯(lián)網(wǎng)由光纖傳感器組合成網(wǎng)絡(luò)。

比如，城市管線的安全檢測(cè)，在管線的眾多位置，光纖傳感器檢測(cè)變電設(shè)備故障、土壤污染、下水道水位預(yù)警、有害氣體等。當(dāng)這些光纖傳感器被組織起來，一個(gè)大規(guī)模的安全網(wǎng)便形成了。當(dāng)某一處出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)，光纖傳感器可以快速感知，并向數(shù)據(jù)中心傳送信息，精確定位可疑位置和事故類型。

我們的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研發(fā)了監(jiān)測(cè)溫度、濕度、壓力等光纖傳感器，還創(chuàng)新性地利用微納光纖傳感器，檢測(cè)大分子化合物。

我們實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究是光纖水聽技術(shù)，通過在海洋布置光纖傳感器，實(shí)現(xiàn)海洋監(jiān)測(cè)和海岸線監(jiān)控，還可用于海洋石油天然氣勘探、海洋地震波檢測(cè)、水質(zhì)檢測(cè)等。海洋深處儲(chǔ)存著大量天然氣資源，但勘探和開發(fā)海洋天然氣難度重重。開采時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的烷氫氣體，并產(chǎn)生硫化氫、二氧化硫等有毒氣體，一旦氣體泄漏，極易引起爆炸、中毒事故。光纖結(jié)合氣體敏感物質(zhì)，可開發(fā)光纖氣體傳感器，時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些氣體。

除了陸地和海洋，光纖傳感器在空中也有用武之地，它可以讓戰(zhàn)斗機(jī)、民用飛機(jī)裹上一層“皮膚”，不但能敏銳感知外界環(huán)境，還能減少暴露于雷達(dá)之下的機(jī)身面積。

而與我們息息相關(guān)的日常生活，光纖傳感器更是無處不在。

基于光纖傳感技術(shù)，我們的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了智能穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備，監(jiān)測(cè)患者的呼吸、脈搏、睡眠等，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。如獨(dú)居老人出現(xiàn)摔倒、病情加重等情況時(shí)，通常無法及時(shí)通知家人或是前往醫(yī)院救助，而光纖傳感技術(shù)制備的光纖呼吸、脈搏監(jiān)測(cè)儀，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老人的生命體征并報(bào)警。在床墊中植入光纖傳感器，并與睡眠質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀無線連接，可監(jiān)測(cè)獨(dú)居老人在睡眠中是否定期翻身，是否入睡。一旦監(jiān)測(cè)到較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不翻身，就馬上向其子女或醫(yī)生的智能設(shè)備發(fā)送報(bào)警信息。endprint