宋華：做地下迷宮的探路者

董海霞

“地下管道慣性定位儀”不受電磁干擾及管線深度的影響，利用地下管線慣性定位、多數(shù)據(jù)融合和精密測量技術，準確地測量出管線所在位置。該技術填補了國內空白，目前已處于國際領先水平。

隨著中國城市的高速發(fā)展，地面上高樓聳立，立交橋、高架橋、外環(huán)路形成一張張網(wǎng)。而人們常常忽略的是，城市的地下也有一張張由燃氣管道、電纜、地鐵線等管線組成的網(wǎng)絡密布、縱橫交錯的網(wǎng)。

在過去或者在一些小型城市，這些管線的鋪設一般都采取直接將路“扒開”的方式，而這往往會影響到人們的出行，在交通本就擁堵的大型城市，這樣的開挖方式更是難以承受的。因此，非開挖技術在管線布設中越來越常見，也就是在不開挖或少開挖地表的情況下進行鋪設、探測、維修和更新各種地下管線。

而應用這項技術的前提是施工方手中有一張精確的地下管網(wǎng)地圖，否則在施工中就容易挖斷已有管線，造成安全事故。遺憾的是，近些年來很多城市發(fā)生的管線鋪設事故暴露出許多城市手中并沒有一張精確的地下管網(wǎng)地圖。而運用傳統(tǒng)的雷達定位和電磁定位，受到電磁干擾、管線埋深等諸多因素的影響，很難精準測量。

北京零偏科技有限責任公司創(chuàng)始人、北京“海聚工程”入選者宋華博士，研制出的“地下管線慣性定位儀”，很好地解決了這一難題。只要確定了坐標系，機器人帶著慣性定位儀在管道里“走”一遭，管線就描繪出來了。地下管道位置的三維數(shù)據(jù)準確可靠，能精確到1-2分米。

地下管道慣性定位儀不受電磁干擾及管線深度的影響，可對各種材質管線進行測量，不受地面環(huán)境影響，利用慣性定位、多數(shù)據(jù)融合和精密測量技術，準確可靠地獲取管線所在位置。該技術填補了國內空白，目前已處于國際領先水平。

由此來看，“地下迷宮的探路者”是對宋華科研工作最好的形容。

本是航天人

宋華出生于江西農(nóng)村，從小就有一個軍人夢。1987年，面臨高考的宋華希望能學習與軍工相關的專業(yè)，在老師的建議下，最終他選擇了北京航空航天大學發(fā)動機系，專攻熱能工程。

熱能工程系面向航空航天和新能源領域，主要開展航空發(fā)動機領域，以及新型燃料、低排放燃燒等新能源和節(jié)能減排領域的人才培養(yǎng)和科學研究工作。每一門專業(yè)課都對宋華具有極大的吸引力，想到自己在“研究天上的事兒”，是中國航空航天中的一份子，就從內心里感到自豪。

本科畢業(yè)后，宋華被分配至石家莊飛機制造公司機動處，任助理工程師。工作實踐中，他覺得相比于熱能工程，自動化控制更重要。1997年，闊別母校5年后，宋華又報考了碩士研究生，選報的是自動控制系測控技術專業(yè)。畢業(yè)后，又一鼓作氣報考了博士研究生，專業(yè)換成精密儀器及機械。

3段求學經(jīng)歷，3個專業(yè)，宋華差不多成了航天通，但他沒有就此止步，又進站從事博士后研究，專攻的是控制科學與工程。出站后，留校任教。

在碩士和博士學習期間，他接觸到了慣性定位技術。這項多運用于航天、軍工領域的技術可以使航天器和導彈不用與外界通信，就能確定自身坐標。相比于衛(wèi)星定位，這項技術更加機動靈活，不受外界環(huán)境影響。

宋華研究了十多年慣性定位，也一直以航天人自居，怎么想起鼓搗“地下管線慣性定位儀”了？這個跨度確實有些大。

“完全是歪打正著，無心插柳柳成蔭?！彼稳A笑著說道。

2002年，上海一家電信公司下屬子公司在做非開挖施工時，因地下管線數(shù)據(jù)有偏差出了幾次事故，卻始終找不到解決問題的方法。正巧電信公司有位高管畢業(yè)于北航，他想起北航有一支飛行器導航定位的團隊，于是公司一行人找到了宋華的團隊，宋華當時就說，“開什么玩笑？我們是研究航空航天的事兒，怎么能把我?guī)У降叵氯?？?/p>

因此把他們介紹給了研究石油鉆井側斜的團隊。但是，石油鉆井是直上直下，而管道則是有弧度的，需要的定位技術差異很大。于是電信公司又幾次三番來找宋華協(xié)商。宋華就想何不試一試呢？

一個長期跟航空航天打交道的人，突然轉入研究地下管道的定位技術，憑的是深深的民族責任感和使命感。雖然至今他仍覺得自己是航天人，并以自己能成為航天人而驕傲，但“研究地下管線慣性定位技術，是零的突破，是填補我國的空白，所以，我們責無旁貸。”宋華說。

建立合作后，宋華憑著深厚的航空航天控制技術理論基礎，在沒有任何參考的條件下，就摸索著做了。經(jīng)過幾年的努力，反復設計、修改，無數(shù)次的實驗，2006年原理樣機通過驗收。次年，網(wǎng)絡上才出現(xiàn)國外類似產(chǎn)品信息。由于資金問題，項目此后處于緩慢發(fā)展中。

轉型創(chuàng)業(yè)者

因為“心里埋下了一顆地下管線慣性定位的種子”，宋華就想去境外了解一番該領域的研究現(xiàn)狀。2003年，他申請前往香港大學交流，在機械工程系任研究助理。2009年，又一次奔赴香港大學，在機械工程系做訪問學者。香港大學實驗室各方面都很先進，但對地下管線慣性定位并不是很敏感。

2010年，宋華又前往美國路易斯安那州立大學電子與計算機學院，做了一年的訪問學者。在美國期間，除了參與學校的科研項目，他大部分時間都在外面“逛”，經(jīng)常到管線鋪設施工現(xiàn)場去看美國工人如何工作，也跑到市場去考察管線設備。但當時的美國還沒有“地下管線定位儀”技術。美國地方人稀，歷史短，大部分城市地下管線并不復雜，對于管線精確定位技術并沒有很強的需求。不像中國的大城市，地下管道可能比地面上的道路還要復雜。

在國外訪學的經(jīng)歷，讓他認識到自己研發(fā)的技術處于世界領先地位，而且最大的市場就在中國。只有回國才能讓這項技術得到更好的應用。

2012年，他和團隊完成慣性定位儀的產(chǎn)品化，并與南方某公司合作推向市場。2014年8月，為更好地將這項技術推向市場，為城市地下空間的規(guī)劃、設計和施工提供助力，宋華注冊成立了北京零偏科技有限責任公司，專心研制“地下管線慣性定位儀”。

2014年9月，國務院總理李克強在夏季達沃斯論壇上公開發(fā)出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的號召，“雙創(chuàng)”一詞由此開始走紅。幾個月后，國家又前所未有地將其寫入2015年政府工作報告予以推動。宋華恰好趕上了這一波“雙創(chuàng)”浪潮。

公司成立后，很快就得到了政府的大力資助和扶持。2015年，公司獲得“北京市留學人員創(chuàng)辦企業(yè)開辦費”資助。2016年，被評為“國家高新技術企業(yè)”，榮獲“中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果獎”和“北京企業(yè)評價協(xié)會科技創(chuàng)新獎”。2017年，宋華成功入選北京市“海聚工程”。

為何在短短幾年，零偏科技和宋華就能取得這樣的進展？宋華認為原因是多方面的。他認為一方面要得益于“北京市留學人員創(chuàng)辦企業(yè)開辦費”等一系列政府的資助，讓他們可以靜下心來進行研發(fā)，從而為今后的發(fā)展儲備了很多技術。

“錢不在于多少，而是對技術的認可，是對創(chuàng)業(yè)者很好的促進和支持。拿到這筆錢后，我們做了很多基礎工作。也就是在2015年，我們公司儲備了很多技術，到2017年就申請了七、八項專利。雖然錢不多，卻能讓自己沉下心來做技術，還可以買些必需的設備?！?/p>

另一方面，宋華認為企業(yè)的快速發(fā)展還在于公司“零偏”的價值觀。宋華笑著解釋到：“零偏是慣性導航里的專業(yè)術語，也是我研究定位技術追求的目標。我的價值觀是對客戶、對市場，對技術，都要求零偏。如今，‘零偏的價值觀已落實到方方面面。”

無論從科研角度還是技術方面來說，他都是個完美主義者。對技術精益求精，因為他知道技術就是自己的天下，只有靠技術才能保持自己的先進性。公司成立第三年，宋華團隊就成功研制出系列化產(chǎn)品。目前，公司正在研制第四代產(chǎn)品，最小的地下管線慣性定位儀直徑只有30多毫米，開創(chuàng)了該領域在全球的先河。

宋華說，“地下管線慣性定位技術得到的是基礎數(shù)據(jù)，其應用領域非常廣泛。比如石油管道的腐蝕檢測，腐蝕點的位置就可以使用地下管線慣性定位技術獲得，方便維修。”

如今，宋華團隊研制的地下管線慣性定位儀及相關技術已達到國際領先水平，并已開展超聲檢測、形變檢測等方面的研究，取得了多項專利，為企業(yè)下一步的發(fā)展奠定了基礎。

“有人說我是地下迷宮的探路者，做了這行才知道，地下真的是個迷宮。目前，地下管線測繪方面，英國雷迪公司做的比較好，我的目標就是比他們做的還好，做出自己的民族品牌，為國爭光?！?/p>

不忘航天情

除了做科研，宋華還不忘本職，依然擔任著發(fā)動機控制、衛(wèi)星導航與仿真等課題組的主要負責人，對實現(xiàn)我國發(fā)動機彎道超車最為關心。他說：“如果成功了，就能在中國歷史上留下重重一筆，彎道超車一旦成功，我們的技術就跟美國平起平坐了?！?/p>

這些課題不僅占用大量寶貴時間，也需要投入很大的精力。但宋華毫無怨言，因為他心中有一個航空航天的情懷。

無論參與航空航天課題，還是自己的“地下管線慣性定位儀”研究，都讓他真正體會到了自己所做的事兒對國家的意義。他是帶著責任感、使命感、家國情懷在做科研。

鏈接：宋華，博士，高級工程師（教授級），北京零偏科技有限責任公司創(chuàng)始人，北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院副教授，先后在香港大學、美國路易斯安那州立大學做訪問學者。北京“海聚工程”入選者，北京市特聘專家。2015年，獲“北京市留學人員創(chuàng)辦企業(yè)開辦費”資助。