一、公司情况

智地感知（合肥）科技有限公司是中国科大赋权改革试点成立的高科技企业。智地感知以高端分布式光纤传感设备、先进地球物理分析方法和人工智能算法为技术核心，集研发、生产、销售、服务为一体，致力于将先进的技术应用于石油天然气开采、矿产资源开发、轨道交通监测、地下空间探测和海洋监测等领域，用科技助力产业升级。

得益于物理化学与地球科学的交叉，智地感知已经成功研发了具有完全自主知识产权的高精度分布式光纤振动/声波传感设备（DAS）和分布式光纤温度传感设备（DTS），设备性能指标达国际先进水平。研发设备已经应用于2022北京冬奥会赛事保障、地震监测、海洋探测、地热管道漏水检测以及城市地下空间探测等，得到广泛好评。

智地感知以DAS和DTS设备为核心，地震仪、探地雷达、瞬变电磁仪、电法仪等多种物探仪器为支撑，深度融合人工智能算法和地球物理解释方法，为国家能源安全、城市社会安全发展、资源开发等领域中的难点和痛点提供探、监、防、治一体化解决方案。

二、赋权项目技术及成果情况

1.技术原理

激光在光纤中传播时会产生三种后向散射：瑞利散射(Rayleigh scattering)、布里渊散射(Brillouin scattering)和拉曼散射(Raman scattering)。其中，瑞利散射是弹性散射，对光纤周围的振动非常敏感。由于弹光效应，当外界振动和声波作用于光纤时，光纤的折射率和长度都将产生微小变化，进而使得瑞利散射光的振幅和相位发生变化，通过解调散射光的振幅和相位就可以获得光纤沿线振动和声波的信息。

DAS技术利用高度相干的脉冲激光在光纤中传播时产生的瑞利散射效应感知外界振动。当外界振动作用于传感光纤时，光纤会产生极微小变化（拉伸或压缩），相应位置的瑞利散射光的相位和幅值发生变化。通过对背向瑞利散射光进行相干探测并解调获得相应位置的振动波信息。DAS技术可利用普通光纤或现有通信光缆作为传感器，对大地振动和地下结构进行长距离、分布式、实时定量探测，同时有不受电磁干扰、现场无需供电、长期可靠性和稳定性好，传输距离远等优点。其工作原理如下图所示：

2.光纤声波/振动监测仪产品说明

分布式光纤声波/振动监测仪是中国科学技术大学研发的具有完全自主知识产权和国产化的高灵敏、高精度、大动态范围的声波/振动监测设备。该设备采用独有的DAS专用激光光源和微弱信号高灵敏探测系统，以及最为先进的高保真相位解调技术和海量数据采集与高速处理技术，实现了频率监测范围10毫赫兹至20千赫兹，应变监测最小可达10-12，标距4-10米可调，定位精度1米，监测长度达40公里，性能指标国际一流。

分布式光纤声波/振动监测仪可利用现有光缆（通信、预埋）进行“城市生命线系统”监测、城市地下空间探测（大地CT）、地震监测、地质灾害预测、油气开采和油气管道监测、边防和海洋监测，等等，具有全天候跨昼夜连续监测、稳定性高、可靠性强和维护简单等优点，是一种全新的声波/振动监测手段。

分布式光纤声波/振动监测仪

三、应用场景

分布式光纤传感技术的独特优势，使得其可以在地震地质灾害监测、轨道交通巡检、能源、城市安全等不同领域拥有广阔的应用前景，服务“深地”探测及“碳中和”等重大国家需求。目前中国科大的设备已经用于北京2022冬奥会冰壶赛事保障、地震监测、海洋监测、合肥高铁站地热管道漏水检测和城市地下空间探测等（相关证明请见附件）。

除上述应用案例外，分布式光纤传感技术还可用于如下领域：

（1）能源

我国已经进入页岩油气大规模开采时代。分布式光纤传感技术可对开采过程进行安全监测和生产效率评估，是页岩油气生产必不可少的工具。当前，国际厂商对中石油、中石化和中海油实行禁运，只提供设备租赁和技术服务。另外，石油天然气管线是连接油田和城市的能源“大动脉”。分布式光纤传感设备可对管线进行实时实地监测，保障能源安全。

（2）高铁地铁巡检和重点区域安防

我国拥有世界上规模最大的轨道交通网络，巡检是保障轨道交通安全的关键方式。分布式光纤传感技术可在时间上和空间上连续监测轨道交通设施情况，如隧道落石、泥石流侵入、地基沉降等，保障高铁地铁轨道安全。该技术还可以用于机场、监狱、仓库等重点区域的安全保障监测。

（3）城市地下空间三维结构地图

城市地下空间三维结构地图是智慧城市建设、自然资源信息化、城市地质信息化中的重要前提和基础。基于密布于城市地下的通信光纤网络，采用分布式光纤振动/声波传感技术和背景噪声成像等先进技术，可获得地下空间三维结构地图，为城市规划设计、市政管理、地质灾害预防、应急调度等应用提供支撑。

（4）地质灾害预防

滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷、堤坝溃决等地质灾害严重威胁着人民的生命财产安全。基于DAS的实时震动观测技术可有效应用于地质灾害的监测预报中。利用DAS设备可实时监测滑坡体、水库大坝、工程隧道、矿坑等地质体在发生大应变之前的各种微小振动信息，通过实时分析这些微震的时空强特征，形成对突发性地质灾害的提前预警，从而有效减轻或避免地质灾害损失。

（5）火灾预警

分布式光纤传感技术具有现场无需供电和抗电磁干扰等特点，非常适合用于输电网络、大型变压器、油罐、储电站等场景的火灾预警。通过实时实地监测温度变化，及时发现异常温度，并发出预警，保障设施安全。

应用证明