海底光纜是如何抵御海水腐蝕及進(jìn)行檢測(cè)維護(hù)的？

但自其誕生之日起，海底光纜就面臨著各種威脅和挑戰(zhàn)。海底光纜長(zhǎng)期浸泡在海水中，極易受到海水腐蝕；另外也經(jīng)常遭受漁網(wǎng)、魚鉤、鐵錨等鉤抓，發(fā)生彎曲、變形甚至斷裂，導(dǎo)致海底光纜系統(tǒng)通訊阻塞，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

海底光纜的修復(fù)難度甚至高于鋪設(shè)的過(guò)程。淺海區(qū)域還可借助人工來(lái)完成檢測(cè)及簡(jiǎn)單修復(fù)，要從深達(dá)幾百米甚至幾千米的海床上找到直徑不到10厘米的損壞光纜，就如同大海撈針。目前，對(duì)海底光纜進(jìn)行斷點(diǎn)定位和維修仍是非常困難的技術(shù)問(wèn)題。

海底光纜由于長(zhǎng)期浸泡在濃度高的海水中，所以極易受到海水腐蝕。此外，氫分子會(huì)擴(kuò)散到光纖的玻璃材料中，使光纖的損耗變大。因此海底光纜既要防止內(nèi)部產(chǎn)生氫氣，同時(shí)還要防止氫氣從外部滲入光纜。目前，海底光纜的結(jié)構(gòu)是將經(jīng)過(guò)一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心，加強(qiáng)構(gòu)件（用鋼絲制成）包在周圍。

放個(gè)海底的實(shí)物圖，更直觀：

海底光纜的損壞情況

海底光纜的維修

首先，對(duì)損壞的海底光纜進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，可初步確定海底光纜的狀態(tài)和大致?lián)p壞位置，制定維修方案；其次，打撈海底光纜，根據(jù)打撈方案，使用海纜敷設(shè)船在靠近斷點(diǎn)附近打撈回收海底光纜，處理斷點(diǎn)兩端，系上標(biāo)記；隨后，清掃維修段海底路由，找到合適維修和掩埋布設(shè)路由。完成上述操作后，海底光纜重新接通；打撈出水的海底光纜被連接起來(lái)，并做好絕緣處理；測(cè)試正常后，完成第一次接通。隨后，維修段運(yùn)至預(yù)期埋設(shè)點(diǎn)，轉(zhuǎn)運(yùn)至埋設(shè)機(jī)準(zhǔn)備埋設(shè)；接著，進(jìn)行第二次接通測(cè)試；最后，使用水下機(jī)器人對(duì)海底光纜斷點(diǎn)兩端進(jìn)行測(cè)試；測(cè)試正常后，兩端托起光纜，敷設(shè)船進(jìn)行敷設(shè)施工，完成光纜維修。

在整個(gè)維修過(guò)程中，測(cè)量斷點(diǎn)位置并精確定位斷點(diǎn)位置是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。定位斷點(diǎn)包括測(cè)試斷點(diǎn)距離近岸距離和準(zhǔn)確定位斷點(diǎn)位置兩個(gè)方面。

海底光纜斷點(diǎn)位置的確定

在岸上確定光纜斷點(diǎn)的方法有多種，常用的方法包括光時(shí)域反射計(jì)測(cè)試法、電壓測(cè)試法、電容測(cè)試法、音頻測(cè)試法、在線監(jiān)測(cè)法等。

光時(shí)域反射計(jì)測(cè)試法是利用瑞利散射原理，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)可判斷出斷點(diǎn)距離，并與原始記錄進(jìn)行比較，可在海圖上大致確定斷點(diǎn)的經(jīng)緯度。方便的做法是將斷點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)注在海底光纜施工圖上，同時(shí)標(biāo)注相應(yīng)的打撈區(qū)域，確定打撈位置、打撈路徑及其他打撈標(biāo)志。但是，由于裸露段光纜被海水沖刷，相對(duì)施工位置有較大偏移，導(dǎo)致通過(guò)比對(duì)斷點(diǎn)距離和施工圖紙準(zhǔn)確確定斷點(diǎn)位置的可能性很小。

海底光纜的檢測(cè)方法

與此同時(shí)，海底光纜水下機(jī)器人巡檢、維修技術(shù)也得到快速發(fā)展。通過(guò)潛水員和作業(yè)船進(jìn)行海底光纜檢測(cè)、打撈的方法，逐漸被水下機(jī)器人作業(yè)取代。由于在工作深度、探測(cè)范圍、連續(xù)工作時(shí)間等方面的優(yōu)勢(shì)，水下機(jī)器人探測(cè)技術(shù)突破了深度、潛水員工作時(shí)間和環(huán)境要求、作業(yè)船低效率拖曳等瓶頸，在深水區(qū)海底光纜檢測(cè)、維護(hù)方面已完全取代潛水員和船只拖曳作業(yè)模式。

海底光纜水下機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)

水下機(jī)器人用于海底光纜巡檢時(shí)，首先使用AUV對(duì)海纜布設(shè)區(qū)域進(jìn)行掃測(cè)，找到光纜斷點(diǎn)位置。然后使用ROV輔助打撈作業(yè)，吹除泥沙暴露光纜，使用機(jī)械手剪斷光纜，抓取光纜帶到海面。與此同時(shí)，水下機(jī)器人將無(wú)線信號(hào)收發(fā)器放置光纜斷點(diǎn)位置，以便后續(xù)維修時(shí)連接使用。通過(guò)信號(hào)收發(fā)器提供的位置，將光纜另一端打撈出水。在工作母船上，用相應(yīng)裝置連接光纜兩端，使用近端登陸站信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，確定光纜故障端。切除故障部分，進(jìn)行重新接通，進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，通訊正常后，按程序進(jìn)行水下重新布設(shè)。

海底光纜無(wú)人艇檢測(cè)技術(shù)

除了使用水下機(jī)器人進(jìn)行海底光纜巡檢外，無(wú)人艇在水下管線自動(dòng)檢測(cè)方面也展現(xiàn)出極大潛能。無(wú)人艇是集成多傳感器的智能化設(shè)備，通過(guò)傳感器獲取海底管線狀態(tài)，自動(dòng)、經(jīng)濟(jì)地完成管線檢測(cè)。其體積小、質(zhì)量小、吃水淺，且無(wú)需人員隨艇作業(yè)，非常適合執(zhí)行淺水區(qū)域（如海島礁周邊、灘涂區(qū)、潮間帶等）海底光纜檢測(cè)任務(wù)。

國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)海洋大學(xué)研制的“藍(lán)鯨”海纜檢測(cè)機(jī)器人已初具能力，實(shí)現(xiàn)了精確導(dǎo)航、實(shí)時(shí)觀測(cè)、智能航行、靈活自適應(yīng)跟蹤等功能。在此基礎(chǔ)上，“藍(lán)鯨”可進(jìn)一步升級(jí)，加裝高精度設(shè)備，提高海纜檢測(cè)精度，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)檢測(cè)目標(biāo)定制針對(duì)性設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的多功能擴(kuò)展。