日本鹿岛建设与岛根大学于2026年3月31日宣布,共同开发出专为基础设施领域优化的光纤传感测量仪器「SensRay」。该设备旨在解决传统光纤传感技术因高昂成本而难以普及的痛点,通过优化规格,将价格压低至原有水平的约三分之一,同时实现了0.2秒间隔的动态应变测量能力,标志着日本在基础设施智能维护(Smart Maintenance)领域取得重要突破。
日本作为基础设施老龄化严重的国家,对桥梁、道路、河川等构筑物的长期安全监测需求迫切。光纤维传感技术能够全面掌握结构物内部及地基的细微变形,支持远距离、长周期的实时监测。然而,此前连接光纤传感器进行分析的测量设备成本过高,限制了其在行业内的广泛应用。鹿岛建设近年来致力于将光纤传感技术应用于自身施工项目的安全质量保障及后期运维,但受限于设备成本,亟需通过技术革新降低成本。
SensRay的核心技术基于瑞利散射原理。当激光输入光纤时,会产生微弱的瑞利散射光并反射回来,其光谱特性会随应变变化。为了定位应变发生的具体位置,设备采用了岛根大学研发的相位噪声补偿OFDR(光频域反射计)技术。传统OFDR受激光相位噪声影响,测量距离受限,而新技术通过独创算法有效抑制噪声干扰,实现了最大1公里范围内的长距离分布测量,解决了长距离监测的技术瓶颈。
在性能表现上,SensRay支持使用通用光纤,能够测量从1微应变到4000微应变的宽范围应变,测量速度最高可达150Hz。在实际测试中,研究人员在桥梁主梁下表面铺设光纤,成功捕捉到大型车辆通过时全桥范围内的动态应变变化,证实了该设备能以0.2秒的高频间隔,实时掌握车辆位置变化引起的应变响应,为结构安全评估提供了高精度数据支持。
随着日本建设行业面临严重的人力短缺和老龄化挑战,利用光纤传感结合AI技术进行自动化巡检已成为行业共识。此次SensRay的推出,不仅降低了技术门槛,也为日本推进“土木×AI”战略提供了关键硬件基础。未来,该技术有望进一步应用于地下空洞探测、大坝实时监控及既有通信光纤的再利用等场景,推动日本基础设施运维向数字化、智能化全面转型。
对于中国而言,同样面临庞大的基础设施存量维护压力,SensRay通过算法优化大幅降低硬件成本的思路值得借鉴。中国企业在推进智慧工地和基础设施全生命周期管理中,可关注此类通过技术创新实现“降本增效”的解决方案,探索将通用光纤与高性能算法结合,以更低成本实现大规模、高精度的结构健康监测,助力行业数字化转型。