為重大工程加載“神經系統”（講述·弘揚科學家精神）

姜德生（左）指導學生做實驗。 武漢理工大學供圖

人物小傳

姜德生，1949年3月出生，湖北武漢人，光纖傳感材料與傳感技術專家，中國工程院院士，武漢理工大學首席教授。被授予“全國優秀教師”“全國先進工作者”等榮譽，獲得國家技術發明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎2項、國家科技進步獎三等獎1項等多個獎項。

光纖傳感是以光波為載體，光纖為媒質，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術。與在互聯網中得到廣泛應用的光纖通信不同，一些人對光纖傳感的概念比較陌生。上世紀70年代，光纖傳感技術出現不久，姜德生還是一名普通老師。憑借對技術的敏感，他察覺到光纖傳感的重要意義：“光纖傳感可以給工程建設加載‘神經系統’，讓人們提前感知風險。”

多年來，姜德生帶領團隊打破國外技術封鎖，使光纖傳感技術在我國從無到有、從有到優，在國際上實現了從“跟跑”向“並跑”“領跑”的轉變。

從無到有，自主研發打破壟斷

1978年，一場12級台風登陸廣州，很多負責高層建筑位移監測的電子設備因受到電磁干擾而癱瘓。如何實現不通電監測，成為業界的關注點。

“光纖通信能抗電磁干擾，光纖傳感肯定也可以。”姜德生想。光纖具有不帶電、體積小、抗電磁干擾、抗輻射性能好等優點，同時還對溫度、濕度、位移等外界信號十分敏感。只要通過測量光參量的變化，即可掌握光纖所在區域的環境變化和潛在風險。

1979年，在一座簡陋的實驗室裡，姜德生研制出我國第一個光纖傳感器——光纖風壓計。光纖風壓計在強電磁干擾中仍能正常工作，它獲取的測試數據，為我國高層建筑風荷載設計標准提供了依據。

一個光纖傳感產品涉及光敏感材料、光纖光柵、調制解調器等多種元器件，一些關鍵元器件當時嚴重依賴進口。姜德生需要從國外某公司採購一種關鍵元器件：“大約2萬美元一支，一個小指頭大小的東西，比黃金還貴！”當他提出批量採購可否得到更低價格時，該公司高管拒絕了：“全世界都買我們的。”

姜德生下定決心自己研發！經過3年攻堅，他帶隊研制出具有自主知識產權、性能更優、成本更低的同類元器件。后來，那位高管來中國找姜德生，主動提出按照原價格的1/3銷售產品，姜德生拒絕了：“這個價格比我們自己做的還要貴上10倍。”

2002年，姜德生帶隊研制的“五類光纖傳感敏感材料制備與加工規模化生產技術與應用”獲得了國家科技進步獎二等獎。2005年，他創新研發的“光纖高溫傳感測量方法與裝置”獲得了中國專利優秀獎。

多年來，姜德生與團隊開發了7大類30余種光纖傳感器，形成了具有完全自主知識產權的光纖傳感成套生產技術與裝備，國內光纖傳感領域開始大批量使用國產產品。

從有到優，同台競技贏得尊重

一條雙孔隧道，一孔用姜德生團隊研發的光纖傳感產品，另一孔用國外某知名品牌的產品，誰的火災報警響應更靈敏？

結果出人意料：姜德生團隊的產品完勝，國外品牌主動退出競爭。

在火災報警領域，早一秒報警，就意味著救援難度和災害損失的降低。姜德生團隊提出新的技術路線，不但響應時間短，而且率先解決了20公裡長距離無中繼的世界難題。

2006年，陝西秦嶺長達18公裡的終南山隧道火災報警工程進行招標。“當時火災報警探測市場基本被國外產品壟斷，業主不太信任國內產品。投標過程中，我們新研發的產品各種現場應用參數都優於國外產品。業主最終決定兩家企業各鋪設一孔隧道，同台競技。”姜德生團隊成員、武漢理工大學研究員范典說。

投入使用3年后，國產光纖傳感產品順利通過驗收，國外產品並不適合長距離應用，點火試驗中從起火到報警的響應時間較長，無法通過驗收。國外品牌主動撤出，另一孔隧道也全部改鋪國產產品。

“隻有產品性能更好，才能贏得同行尊重。”姜德生常對學生這麼說。

多年來，光纖傳感技術不斷升級，姜德生的科研緊跟國際前沿和國內需求，實現了從“跟跑”到“領跑”的跨越。

姜德生團隊研發的“光纖光柵感溫火災報警技術與系統”運用在國家油庫上，取得顯著成效。2007年春季，一座10萬立方米大型油罐遭3次雷擊后著火。它與十幾座油庫相連，一旦爆炸，后果不堪設想。由於姜德生團隊研發的火災報警系統的應用，火花一出現便立即報警，避免了一場災難。

2007年，憑借“光纖光柵感溫火災報警技術與系統”，姜德生團隊榮獲國家技術發明獎二等獎。截至目前，姜德生團隊研發的光柵火災報警系統應用在我國約兩萬公裡隧道和90%的油庫上。

搭建平台，助力培養融合人才

夜幕降臨，湖北鄂州花湖國際貨運機場依然熱鬧，每晚都有百余架飛機在這裡起降。

“按照原方案，整個機場跑道計劃布設約800個傳感器。”武漢理工大學光纖傳感技術研究中心黨總支書記李明忠說，但在了解到姜德生團隊的技術實力后，機場方面選擇了新的建設方案。最終，機場以同樣價格布設了5.3萬個傳感器，實現了機場跑道的智能引導、智慧運行。

這是世界領先的創新成果。姜德生團隊在國際上首次工業化生產出單纖超過10萬個光柵傳感器的產品，形成了大容量、高密集、高精度的光柵陣列光纖傳感網絡系統，並首次在機場跑道、地鐵中實際運用。2019年，“大容量低損耗陣列光纖光柵制備關鍵技術與運用”榮獲國家技術發明獎二等獎。

如今，年過七旬的姜德生依然往返奔波於實驗室與生產一線。經過他的努力，剛成立時隻有3人的研究小組和簡陋的實驗室，逐步擴建成集人才培養、科學研究、產品開發於一體的國家級創新平台——光纖傳感技術與網絡國家工程研究中心。

這是光纖傳感與材料、信息、機電、土木、交通、安全應急等多學科交叉融合的平台，帶動了相關學科發展和多學科人才成長。在姜德生10多年的指導下，武漢理工大學教授張聯盟和傅正義被選為中國工程院院士。

“成於創新、立於應用、勝在交叉、貴在堅持、不懈追求”，這是姜德生對科研生涯的總結。他一直秉持這樣的思路，堅持將論文寫在祖國的大地上。

《 人民日報 》（ 2025年04月21日 06 版）