为重大工程加载“神经系统”

本报记者  田豆豆

姜德生(左)指导学生做实验。 武汉理工大学供图

人物小传

姜德生，1949年3月出生，湖北武汉人，光纤传感材料与传感技术专家，中国工程院院士，武汉理工大学首席教授。被授予“全国优秀教师”“全国先进工作者”等荣誉，获得国家技术发明奖二等奖2项、国家科技进步奖二等奖2项、国家科技进步奖三等奖1项等多个奖项。

光纤传感是以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。与在互联网中得到广泛应用的光纤通信不同，一些人对光纤传感的概念比较陌生。上世纪70年代，光纤传感技术出现不久，姜德生还是一名普通老师。凭借对技术的敏感，他察觉到光纤传感的重要意义：“光纤传感可以给工程建设加载‘神经系统’，让人们提前感知风险。”

多年来，姜德生带领团队打破国外技术封锁，使光纤传感技术在我国从无到有、从有到优，在国际上实现了从“跟跑”向“并跑”“领跑”的转变。

从无到有，自主研发打破垄断

1978年，一场12级台风登陆广州，很多负责高层建筑位移监测的电子设备因受到电磁干扰而瘫痪。如何实现不通电监测，成为业界的关注点。

“光纤通信能抗电磁干扰，光纤传感肯定也可以。”姜德生想。光纤具有不带电、体积小、抗电磁干扰、抗辐射性能好等优点，同时还对温度、湿度、位移等外界信号十分敏感。只要通过测量光参量的变化，即可掌握光纤所在区域的环境变化和潜在风险。

1979年，在一座简陋的实验室里，姜德生研制出我国第一个光纤传感器——光纤风压计。光纤风压计在强电磁干扰中仍能正常工作，它获取的测试数据，为我国高层建筑风荷载设计标准提供了依据。

一个光纤传感产品涉及光敏感材料、光纤光栅、调制解调器等多种元器件，一些关键元器件当时严重依赖进口。姜德生需要从国外某公司采购一种关键元器件：“大约2万美元一支，一个小指头大小的东西，比黄金还贵!”当他提出批量采购可否得到更低价格时，该公司高管拒绝了：“全世界都买我们的。”

姜德生下定决心自己研发!经过3年攻坚，他带队研制出具有自主知识产权、性能更优、成本更低的同类元器件。后来，那位高管来中国找姜德生，主动提出按照原价格的1/3销售产品，姜德生拒绝了：“这个价格比我们自己做的还要贵上10倍。”

2002年，姜德生带队研制的“五类光纤传感敏感材料制备与加工规模化生产技术与应用”获得了国家科技进步奖二等奖。2005年，他创新研发的“光纤高温传感测量方法与装置”获得了中国专利优秀奖。

多年来，姜德生与团队开发了7大类30余种光纤传感器，形成了具有完全自主知识产权的光纤传感成套生产技术与装备，国内光纤传感领域开始大批量使用国产产品。

从有到优，同台竞技赢得尊重

一条双孔隧道，一孔用姜德生团队研发的光纤传感产品，另一孔用国外某知名品牌的产品，谁的火灾报警响应更灵敏？

结果出人意料：姜德生团队的产品完胜，国外品牌主动退出竞争。

在火灾报警领域，早一秒报警，就意味着救援难度和灾害损失的降低。姜德生团队提出新的技术路线，不但响应时间短，而且率先解决了20公里长距离无中继的世界难题。

2006年，陕西秦岭长达18公里的终南山隧道火灾报警工程进行招标。“当时火灾报警探测市场基本被国外产品垄断，业主不太信任国内产品。投标过程中，我们新研发的产品各种现场应用参数都优于国外产品。业主最终决定两家企业各铺设一孔隧道，同台竞技。”姜德生团队成员、武汉理工大学研究员范典说。

投入使用3年后，国产光纤传感产品顺利通过验收，国外产品并不适合长距离应用，点火试验中从起火到报警的响应时间较长，无法通过验收。国外品牌主动撤出，另一孔隧道也全部改铺国产产品。

“只有产品性能更好，才能赢得同行尊重。”姜德生常对学生这么说。

多年来，光纤传感技术不断升级，姜德生的科研紧跟国际前沿和国内需求，实现了从“跟跑”到“领跑”的跨越。

姜德生团队研发的“光纤光栅感温火灾报警技术与系统”运用在国家油库上，取得显著成效。2007年春季，一座10万立方米大型油罐遭3次雷击后着火。它与十几座油库相连，一旦爆炸，后果不堪设想。由于姜德生团队研发的火灾报警系统的应用，火花一出现便立即报警，避免了一场灾难。

2007年，凭借“光纤光栅感温火灾报警技术与系统”，姜德生团队荣获国家技术发明奖二等奖。截至目前，姜德生团队研发的光栅火灾报警系统应用在我国约两万公里隧道和90%的油库上。

搭建平台，助力培养融合人才

夜幕降临，湖北鄂州花湖国际货运机场依然热闹，每晚都有百余架飞机在这里起降。

“按照原方案，整个机场跑道计划布设约800个传感器。”武汉理工大学光纤传感技术研究中心党总支书记李明忠说，但在了解到姜德生团队的技术实力后，机场方面选择了新的建设方案。最终，机场以同样价格布设了5.3万个传感器，实现了机场跑道的智能引导、智慧运行。

这是世界领先的创新成果。姜德生团队在国际上首次工业化生产出单纤超过10万个光栅传感器的产品，形成了大容量、高密集、高精度的光栅阵列光纤传感网络系统，并首次在机场跑道、地铁中实际运用。2019年，“大容量低损耗阵列光纤光栅制备关键技术与运用”荣获国家技术发明奖二等奖。

如今，年过七旬的姜德生依然往返奔波于实验室与生产一线。经过他的努力，刚成立时只有3人的研究小组和简陋的实验室，逐步扩建成集人才培养、科学研究、产品开发于一体的国家级创新平台——光纤传感技术与网络国家工程研究中心。

这是光纤传感与材料、信息、机电、土木、交通、安全应急等多学科交叉融合的平台，带动了相关学科发展和多学科人才成长。在姜德生10多年的指导下，武汉理工大学教授张联盟和傅正义被选为中国工程院院士。

“成于创新、立于应用、胜在交叉、贵在坚持、不懈追求”，这是姜德生对科研生涯的总结。他一直秉持这样的思路，坚持将论文写在祖国的大地上。

《 人民日报 》( 2025年04月21日 06 版)