众所周知，成年人特别是35周岁上的人群，最好每年都要进行一次健康体检，以便及时发现疾病征兆，及早防治，消除健康隐患。

那么，对于一些重大的基础设施，比如大型桥梁、隧道，每天有成千上万的汽车、人流通过，它们“生病了”又该怎么办呢？有没有什么方法可以尽早发现它们的“病灶”，及时清除，从而保证人民的生命财产安全呢？

2018年1月，国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。东南大学吴智深教授团队的 “土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术”荣获国家技术发明二等奖。该项目所关注的，正是如何精准监测重大工程结构的 “早期病变”，进行有效安全预警与评估。如今，吴教授团队的成果在苏通大桥、长江隧道、江苏大剧院及美国、日本的重大工程监测中得到应用，解决了大量实际工程难题，直接经济效益超4亿元。

光纤传感，实现最优“性价比”

东南大学土木工程学院副院长、国家技术发明二等奖第二完成人张建教授向人们展示了一个光纤传感器—一根长约20厘米的玻璃光纤，外面裹有一层密实的玄武岩纤维层，两端各自连着一个绿色的连接点。可别小看这个不起眼的装置，它正是团队研发的关键技术之一—长标距光纤传感器。

传感器，顾名思义，是用来监测结构损伤并传递信号的。将其附着在建筑结构的表面，或者埋入内部，便可以将相关数据源源不断地传输出来。然而，传统的传感器，寿命只有一年左右。用这样的传感器来监测需要服役几十年甚至数百年的重大工程结构，实在有些 “力不从心”。因此，就需要不停地进行置换，既耗费人力、物力，又浪费时间。

吴智深教授团队所开发的光纤传感器很好地解决了这个难题，经实验室耐久性加速试验证实，它的最大寿命可达20年。光纤传感器的耐久性，主要归功于包裹光纤的玄武岩纤维外层及锚固工艺。这项被誉为 “点石成金”的技术，是吴智深教授的早年成果。这种纤维由玄武岩 “蜕变”而来，其强度、刚度及耐腐蚀度都超过了一般的玻璃纤维。而且，光纤传感器的长度可以灵活定制，最长达到1米，这更有利于大型土木工程结构的“把脉问诊”。

解决了结构监测 “点”上的问题，吴智深的团队又将目光聚焦到了接收和记录监测数据的 “光纤解调仪”上。原来，除了传感器以外，每个安装光纤传感器的工程结构还必须装置解调仪，用于及时收集各个监测点上传来的光纤信号，进行分析、整合后再将其传输至电脑终端。

长久以来，国内生产解调仪的技术并不完善，解调仪主

要靠从国外进口。而如今，吴智深团队发明的高性能光纤光栅解调装置，不仅填补了国内空白，而且实现了精度和测速的同时提升。

攻坚克难，解读“病灶”是关键

田永丁是东南大学土木工程专业的博士研究生，也是吴智深团队的成员。目前，他每天的主要工作之一，就是根据传感器所传输的数据，进行“病灶”分析，并据此指导实际的维修工作。这个工作看似简单，却被大伙儿认为是最难攻克的技术关键。

“就像给人看病，照Ｘ光片或者做CT都是第一步，第二步则需要医生根据这个检测结果来判断病情。病情判断的好坏，主要看医生的水平。”田永丁说。

吴智深团队的另一大创新发明，正是建立了结构与结构群健康监测评估方法与技术，即通过传感器得出的数据，做出怎样的判断。

“其实就是‘放在哪儿’和‘怎么算’的问题。”团队成员张建解释，比如监测一座大型桥梁，如何放置这几十个传感器，才能将桥梁的各个部位，哪怕最微小的损伤都识别到，这并不是一件容易的事情。此外，解调仪传输回来的复杂数据，究竟意味着怎样的损伤，具体情况也是千差万别，需要通过大量演算和实际经验的积累，才能获得较为精确的结果。

“如今，我们已经建立了一套包含显式计算、动力分析、非线性反演等方法在内的结构全面识别理论，并根据它设计了一套软件。”张建说，这样一来，即便是没有理论基础的工程师，也可以通过软件对结构安全性能进行估算。但是，遇到比较复杂的情况，还是需要团队人员做专门的分析。

据介绍，结构区域分布监测技术最早应用于日本的高妙大桥。当时，高妙大桥在历经腐蚀裂化后，已进行了加固改造。随后，日本两家公司的监测系统都对大桥进行了健康监测，并没有发现问题。然而，吴智深教授成功发现了大桥结构加固后的新损伤及桥体扭转现象，从而避免了大事故的发生。

众志成城，服务国家经济发展

吴智深教授1986年从南京工学院 （东南大学前身）硕士毕业，后留学日本、美国。他在海外发展20多年，成就斐然，最后却放弃了优厚的待遇和良好的工作环境回到祖国的怀抱。除了国际领先的核心技术，吴智深带回祖国的还有不断创新、精益求精的科研精神。

在吴智深教授的科研队伍中，流传着一个“1.5劝学理论”。这项吴教授自创的“理论”，即告诉大家任何事情都要做到现有成就的1.5倍，这样才能保证其成果能够超越一般的水平。如今，超越1.5，保持高水平，成为团队所有成员的追求。

令团队成员感到最为骄傲的是，“土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术”除了具备国际领先的监测水平外，其使用费用也大幅降低，真正成为众多企业的福音。因为监测设备数量的大量减少，加之成本降低，使用自研的监测系统，费用只有其他监测系统的五分之一至三分之一，特大桥监测系统费用从千万元级降到百万元级，常规大跨桥则从百万元级降到十万元级。

2017年9月，教育部公布“双一流”建设高校及建设学科名单，东南大学土木工程学科名列其中。在全国第四轮学科评估中，东大土木工程学科获评A+。作为该学科重要研究方向的重大工程结构健康监测技术，更是为国家经济社会建设做出了突出贡献。

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