如何看待当前光纤传感行业的发展?
张老师告诉编辑,光纤传感不同于光纤通信,传感是要从噪声中找信号,而通信普遍是信号强于噪声。做传感的和做通信的面对的是不同的问题。光纤传感的另外一个特点是对信号的解释非常关键。因为分布式光纤传感技术解调出来的信号通常是温度、应变或者振动改变而产生的相位、频移或波长等的改变,而不是直接对应了温度、应变或者振动幅度/频率的变化量,要知道这些参量的绝对值或者相对变化量,需要通过专业的建模和大量的数据训练。所以,分布式光纤传感如果不跟专业结合是很难得到实际应用的。
张老师说,她从事这个行业这么多年,对这个行业的特点和难点感悟越来越深。她给编辑一连举了好几个例子。这几个例子都和实际应用有关系。
例子之一,实验室里很成功的分布式光纤传感系统都是用一卷光纤模拟分布式环境。但分布式应用不是一两个点的问题,而是一系列连续点上的问题。经常是研究人员在实验室里通过跺脚,敲桌子等制造噪声,系统都可以表现良好。但是真实的应用环境远比实验室里复杂,许多现象是在实验室里根本模拟不出来的。所以这类系统经常是一到实际环境就无法工作。
例子之二,这两年比较热的煤炭行业的皮带机监测。研究过程中,他们觉得问题更多应该出在轴承上,因为输送过程主要靠轴承的转动,但到了现场才知道,皮带的撕裂是最主要的问题,皮带一旦出现撕裂口,很快就会引起整个皮带的撕裂,且皮带是皮带机中成本最高的部分。为此,光纤传感系统的监测重点就需要做出调整。
张老师还以医疗B超产品举例子。她说,许多做分布式光纤传感的开发者满足于提升他们这个“B超”的性能,而把怎么解读测量出来的信号的问题留给用户。但是要知道,分布式光纤传感这个行业远不如医疗系统成熟,医疗系统是先有很多成熟的高水平医生,后有B超图,而分布式光纤传感客户那里很少甚至没有懂得看B超图的“医生”,用户只好望着解调出来的传感信号兴叹。
张老师说,作为新技术,用户会因为一次两次使用感受不好,就会得出这个技术不行的印象,通过口口相传,又会让更多人对这一技术避而远之,最后的结果就是分布式光纤传感的规模应用始终打不开。事实上分布式光纤传感技术这十几年进步很大,许多应用都成熟了或者接近成熟,供应链也远比以前完善。最关键的是能解决客户真正的需求。一些产品在实验室应用没有问题,一到实际环境就无法工作,就像上面那些例子讲到的。
张老师也告诉编辑,分布式光纤传感技术目前成熟的应用方向主要包括地震波检测、地下光缆的普查等。这些应用中,用户对光纤传感系统检测到的信号可以很快得到信息。这就说明光纤传感现在不是没有市场,而是要技术能解决实际问题才能真正找到市场。而要解决实际问题,离不开用户的参与。
如何看待AI对光纤传感的影响
多年以前编辑采访张老师的时候,她曾提到她的团队正在利用人工智能技术来对光纤传感采集来的信号进行分析,并为此做出了很多成绩。编辑请张老师再次谈谈对AI技术在光纤传感技术中应用的看法。张老师说,AI技术对于分布式光纤传感的确非常重要,而且也实际上起到了很大的帮助。但是现阶段他们遇到的问题不是技术本身,而是人才和数据。AI现在各行各业的需求太大了,缺少大量有经验的AI技术人员。另外就是AI分析需要的大数据往往需要行业的配合,也不是在实验室就能够获得的。但是不管怎么样,这还是个大方向,一定要去做的。
为什么要发起分布式光纤传感联盟?
去年首届分布式光纤传感大会后,很多研究人员和企业看到了行业上下游贯通的重要性,是她萌生了发起成立分布式光纤传感产业联盟的想法,并得到了十多所高校、科研院所和企业的率先响应,在发出倡议的一周内,就有数十家单位响应,目前已经有120多位会员加入。为什么会有成立联盟的想法?张老师告诉编辑,第一个原因就是前面说的,她在这么多年的实践中越来越认识到分布式光纤传感技术本身的发展离不开客户端,离不开应用,离不开产业的配合。分布式光纤传感行业本身的发展关键在于打通产业链。应用端要明确要求,供应链端要能提供符合成本和性能要求的元器件和设备。张老师说,在高校做产品,很多时候不关注供应链和元器件的可靠性。比如做分布式振动传感的许多电子元器件本身就有振动问题。这本质上是高校科研型研发的必然结果。如果想真正实现产业应用,必须像企业一样去研发和制造。这就是她成立联盟的最初想法来源。她做联盟,就是要把上下游都拉进来。
第二个原因,张老师曾受中国激光杂志邀请,出了一期分布式光纤传感技术专刊,结果反响异常的好。她自己的关于分布式光纤传感技术的综述文章(链接:https://www.opticsjournal.net/Articles/OJfdfe382483e2d64a/Abstract)更是创了这本杂志单日下载的记录。杂志社方面希望张老师再接再厉,能办个活动继续推动产业发展,于是,有了去年首届的分布式光纤传感大会。张老师说会议的宗旨是:投稿人不以发文章作报告为目的,办会单位不以盈利为宗旨,参展企业不以卖产品为目标,而是以促进分布式光纤传感技术的研发、落地、推广为重,使得研发有方向,产业有希望,办成一个对所有参与者都收益的品牌会议,最终多赢!这次会议效果非常好,几乎所有的会场到最后一个报告依然是听众爆满,可见大家的热情都很高。
张旭萍老师
二十多年前张老师在分布式光纤传感技术方面就获得了教育部科技进步一等奖,但要真正进入产业,能让自己从事几十年的这个领域腾飞,她一直在推动成果转化和产业化,真心希望这个领域能像光子技术的许多领域一样形成一个蓬勃的产业,于是她觉得不仅要有个学术会研讨技术,还要建立产业创新联盟。而联盟所起到的作用就是明确用户需求,制定行业标准,统一测试方法,尤其是把更多应用方和技术方提供方联系起来。这才是她对这个行业发展的解决之道。
扎根科研,心系产业,张旭苹老师不是那种只会在书本间做学问的大学老师,而是很早就致力于光纤传感产业的成果转化,身体力行取得了许多成果。如今,她发起的分布式光纤传感技术大会和产业创新联盟,一定能够更好地推动这个行业的发展。在今年的光纤传感大会上,编辑也见到了一派兴旺发达的景象,期待在联盟的推动下,这个行业能从学术圈走向产业化,真正成为一个兴旺发达的产业。