第一个案例：

我国是地质灾害发生十分频繁且灾害损失极为严重的国家，尤其是西部山区和中东部地形地质条件复杂的地区。据估计，我国由地质灾害造成的损失约占整个灾害损失的35%，其中崩塌、滑坡、泥石流及人类工程活动诱发的浅表层地质灾害约占55%。目前我国有百万余处地质灾害点（含隐患点），崩塌、滑坡、泥石流灾害几乎遍布全国各省山地丘陵区，每年还会发生几万至十几万处新的灾害点，其中重特大地质灾害点34000余处。近年来，每年因地质灾害死亡人数近千人，直接经济损失80~100亿元，因中断交通、摧毁生产生活设施所带来的间接损失更是难以估计。地质灾害已严重制约我国尤其西部山区经济建设与社会的和谐发展。在地质灾害的监测、预报预警方面目前还存在许多基本问题有待解决，特别是监测关键技术、预测预警判据和指标、预测预警理论及模型等，这与国外一些发达国家如美国、意大利、日本等技术相比还存在很大的差距，我国还处于起步探索阶段。因此，利用当代高新技术加大对地质灾害调查、监测、防治和应急抢险，已刻不容缓。

图1 滑坡崩塌岩体光纤推力监测系统

电子科技大学利用光时域反射技术（OTDR）成功研制了“滑坡崩塌岩体光纤推力监测系统”，如图1所示。通过将光纤埋入岩土层中，利用监测系统可以对岩体推力进行实时监测，一旦岩土层内部力学特性发生改变，即使山体外观没有变化，也同样可以实现滑坡体的推力位置和大小进行有效测量，进而实现对山体滑坡的预警预报。

图2 滑坡崩塌岩体光纤推力监测系统的工程应用

该系统广泛应用到了四川省内（江）—宜（宾）高速公路王家崖高边坡监测工程；湖北省秭归县、兴山县、巴东县三峡库区山体滑坡与崩塌监测网；重庆市巫山县、奉节县三峡库区山体滑坡与崩塌监测网；四川省丹巴县建设街后山体滑坡监测工程；四川省雅安山体滑坡灾害监测与治理示范区；四川省宜宾市喜捷场滑坡监测工程等项目中。通过对项目中所涉及到的山体各关键指标进行实时监测，以获得灾害发生前的特征信息，预测山体结构可能发生的破坏，确保人员生命财产安全，为防灾减灾提供依据，为管理者的科学决策提供数据支撑，为国家和人民做出了巨大贡献。

第二个案例：

我国西部山区地质结构复杂，对道路交通修建与安全维护都提出了巨大的挑战。每年因地质灾害或气象因素引发的山体崩塌、滑坡、泥石流、落石等所引发的交通安全事故、道路中断事件导致的人民生命财产损失不计其数。其中，2022年雅安芦山地震产生的落石导致多辆车辆损毁与道路中断，从而造成4人死亡、多人受伤的损失。近年来，我国经济的飞速发展，中西部地区的交通道路与设施也得到了前所未有的改善，成为了带动地区经济发展的康庄大道。然而高速公路不仅建设与维护成本高，而且车流量大，一旦出现上述险情或者发生交通事故没有及时通报与处理，很容易给人民的生命财产带来无法估量的损失。目前对高速公路的健康安全以及交通状况监测主要还是采用视频图像的方式，其具有技术成熟、直观与可视性强的优点，但也很容易受山区恶劣天气的影响，并且存在监测死区与盲区。如果要有效解决这些问题，需要投入大量的经济成本。因此非常有必要探索和研究一种能够对高速公路两边的山体落石、道路塌方以及交通流量进行实时监测且单位距离监测成本较低的系统，以提高西部山区高速公路的运行安全，减小事故的发生。

图3 分布式光纤振动传感系统

电子科技大学利用相位型光时域反射技术（Φ-OTDR）成功研制了“分布式光纤振动传感系统”，如图3所示。将监测系统与敷设在高速公路中用于通信传输光缆的备用光纤相连，一旦高速公路遭受山体落石撞击、发生道路坍塌以及重大交通事故等情况，能够对事件进行准确和即时定位，为高速公路管理中心及时进行交通管制与道路维护提供重要依据，有效减少灾难与事故的发生。

目前，该系统应用到了四川省都汶高速映秀—银杏段、都江堰龙池智慧高速基地，成都绕城高速环球中心段进行了落石、车流量、模拟交通事故等事件的监测。通过对相应路段所涉及到的相关事件进行实时监测，以获得相关事件特征信息，为管理中心及时做出相关决策或采取应急措施，确保人民生命财产安全，为防灾减灾提供依据。

第三个案例：

通常，为了保障诸如矿井、油气管道、地下管廊、地铁隧道、高压电网、航天飞行器等大型工程与设施的安全运行与使用，需要对其进行全方位的监测，尤其在温度分布与消防安全监测方面显得特别重要。例如，2008年03月02日，山西朔州冯家岭煤矿井下发生皮带燃烧事故，9人不幸遇难，并且类似的安全事故每年都时有发生，严重危害和影响了人们的生命财产安全。然而在这些易燃易爆、高温高压、强电磁辐射等恶劣环境中，传统的电学传感器很难满足和适应这样的工作环境。在这样的环境中我们很容易想到光纤传感器，但一般的点式或多点式（准分布式）光纤传感器都很难实现对环境的全方位监测，此时分布式光纤温度传感器将能够有效解决这些问题。

图4 分布式光纤温度传感系统

虽然分布式光纤温度传感器从提出至今，已经历了30多年的发展，并且也存在众多的研究单位与机构，但是能够实现长距离、高分辨率、快速响应的温度监测还往往需要进口国外设备，比如Sensornet与AP Sensing公司的相关产品。然而这些公司的高端产品并不面向中国销售，同时其低端设备也一般只租赁给国内相关单位进行测试，并且不让租赁单位对设备进行直接操作和提供原始数据，只提供经处理后的数据和结果解释，严重影响了我国一些重大项目中的发展。电子科技大学利用基于拉曼散射效应的光时域探测技术（ROTDR）成功研制了完全具有自主知识产权的“分布式光纤温度传感系统”，如图4所示，能够有效实现长距离（40km）、高温度分辨率（0.002）、快速响应（60℃/min）的分布式温度监测，打破了国外的技术封锁。能够广泛应用在矿井、油气管道、地下管廊、地铁隧道、高压电网、航天飞行器等领域的分布式温度监测与消防安全监测中。

目前已应用到了油气管道、高压变电站、水泥厂传送带等领域中的安全监测。有效监测油气管道泄漏、电网温度分布以及水泥厂生产线运行故障等事件的发生，在降低这些设施的监测与维护成本的同时，还能预防与减少安全事故的发生，为安全生产提供了有效手段。