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一、海纜監(jiān)測(cè)的必要性
    海底光電線纜、臍帶纜主要用于大陸、海島、海上風(fēng)電場(chǎng)、海洋石油平臺(tái)之間的電力供應(yīng)和通信傳輸。海底電纜造價(jià)昂貴，卻時(shí)常會(huì)遭受洋流、潮汐、船錨、捕魚設(shè)備等損害，或因電流過大引起的異常發(fā)熱被燒壞。
    據(jù)ICPC （國(guó)際電纜保護(hù)協(xié)會(huì)）統(tǒng)計(jì)，錨害占海纜故障的80%以上。近年來，海纜錨害事故頻發(fā)。2017年3月福建某島10kV供電海纜因錨掛受損，影響到島上1萬多居民用電，線路搶修時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6天5夜，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)干萬。2010年7月，山東某島110千伏供電線路被拖船掛斷，致使該島與內(nèi)陸電網(wǎng)聯(lián)接中斷30小時(shí)。
據(jù)全球著名的可再生能源保險(xiǎn)公司GCube發(fā)布報(bào)告稱，2015年高壓海纜的安裝和運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的事故是全球海上風(fēng)電場(chǎng)遭遇的高成本經(jīng)濟(jì)損失的******原因，全年因此保險(xiǎn)理賠總額超過6000萬歐元，比往年同比增長(zhǎng)25%。GCube事業(yè)發(fā)展部總監(jiān)Jatin Sharma表示，：“海纜安裝技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)將繼續(xù)成為該行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素”。
海底電纜造價(jià)昂貴，布設(shè)環(huán)境特殊，海纜受損后經(jīng)濟(jì)損失大、維修成本高、修復(fù)周期長(zhǎng)，因此，采用有效的手段監(jiān)測(cè)海纜運(yùn)行狀態(tài)，避免重大供電故障發(fā)生，顯得尤為必要。

二、SWLC8000海纜綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)
    SWLC8000海纜綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針對(duì)海纜運(yùn)行過程中存在的溫度過熱、錨害等異常因素，利用海纜內(nèi)置的光纖作為傳感介質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、擾動(dòng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)海纜異常狀況，并結(jié)合AIS船舶識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)、岸基雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及分析海纜運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)影響海纜安全的事件發(fā)出預(yù)警。在軟件平臺(tái)上智能分析海纜所處海域船只的停泊行為，記錄停泊船只的信息及航行狀態(tài)作為事故索賠的證據(jù)，并可通過文字及語音信息通知船舶駛離，確保海纜安全運(yùn)行。

  ■海纜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：對(duì)海纜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)溫度異常進(jìn)行報(bào)警及定位，避免海纜******運(yùn)行在過熱狀態(tài)下導(dǎo)致絕緣老化和絕緣失效，保障海纜安全運(yùn)行。
  ■海纜載流量評(píng)估系統(tǒng)：通過分布式光纖測(cè)得的海纜絕緣層溫度計(jì)算海纜芯線溫度，評(píng)估海纜所允許通過的******載流量，為海纜動(dòng)態(tài)增容、電力調(diào)度提供決策依據(jù)，延長(zhǎng)海纜使用壽命。
  ■海纜擾動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海纜上的擾動(dòng)，對(duì)船只落錨振動(dòng)和掛纜拖拽所引起的海纜擾動(dòng)進(jìn)行報(bào)警及定位，提前對(duì)海纜可能遭受的破壞發(fā)出預(yù)警，使海纜免遭破壞。
  ■AIS船舶識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)：實(shí)時(shí)接收過往船只信息，結(jié)合電子海圖對(duì)船只的位置、航向、航速等進(jìn)行預(yù)判, 提前警告船只不要在海纜區(qū)域逗留和拋錨。記錄船只的信息，為后續(xù)事故索賠提供證據(jù)。
  ■海纜故障在線預(yù)警與定位系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜線路絕緣狀態(tài)，******定位故障點(diǎn)，解決了以往困擾運(yùn)維人員的故障預(yù)警與定位難題，保障海纜平穩(wěn)運(yùn)行。
  ■視頻監(jiān)控系統(tǒng)：對(duì)海事雷達(dá)的有效補(bǔ)充，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有威脅海纜安全的嫌疑船舶時(shí)立即報(bào)警并抓拍，記錄事件發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)，自動(dòng)跟蹤嫌疑目標(biāo)船舶。
  ■岸基雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)掃描和監(jiān)視海纜警戒區(qū)域內(nèi)過往船只的動(dòng)態(tài)航行信息，尤其是未安裝或者開啟AIS系統(tǒng)的船舶，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)船舶*********、全天候、無盲區(qū)、無漏洞的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。
  ■埋深和裸露沖刷監(jiān)測(cè)：運(yùn)用光纖溫度和振動(dòng)傳感技術(shù)進(jìn)行海纜埋深和裸露沖刷監(jiān)測(cè)，在實(shí)時(shí)計(jì)算出海纜埋深變化的同時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為客戶決策提供參考。

三、SWLC8000海纜綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)軟件

    海纜綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)軟件集海纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)、區(qū)域船只監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制等功能于一體。通過海纜內(nèi)置光纖感知海纜溫度、載流量以及海纜受錨害、捕魚作業(yè)引起的異常擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)海纜狀態(tài)的360°在線監(jiān)測(cè)。結(jié)合電子海圖對(duì)船只的位置、航向和航速等進(jìn)行預(yù)判，提前警告進(jìn)入海纜警戒區(qū)域的船只不要在海纜區(qū)域逗留和拋錨，避免海纜遭受錨害。同時(shí)記錄每只過往船只的信息和航行動(dòng)態(tài)，為后續(xù)事故索賠提供證據(jù)。

軟件功能
    海纜綜合在線監(jiān)測(cè)軟件為全中文界面， 操作界面友好。軟件可記錄、動(dòng)態(tài)顯示海纜溫度、海纜擾動(dòng)、海纜應(yīng)力、AIS船只動(dòng)態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)，可對(duì)實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行査詢、刪除、備份以及打印報(bào)表等。

軟件特點(diǎn)
    對(duì)操作人員隱藏了系統(tǒng)的復(fù)雜分析、計(jì)算細(xì)節(jié)，采用報(bào)警提示和輸出診斷信息的方式，并通過不同顏色（綠、黃、紅）指示不同狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的易用性；
對(duì)系統(tǒng)維護(hù)人員和高級(jí)用戶分配不同的配置權(quán)限，使他們可以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)査看-參數(shù)設(shè)置-設(shè)備控制的多種類操作任務(wù)。
開放式集成平臺(tái)軟件，可裁剪，可擴(kuò)展，可兼容第三方廠家；軟件具有高度開放性，內(nèi)置國(guó)際通用的通訊協(xié)議（IEC61850 、Modbus TCP等），可方便的與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、電力綜合監(jiān)控系統(tǒng)等無縫對(duì)接。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
    報(bào)警數(shù)據(jù)：產(chǎn)生報(bào)警的異常情況，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行******保存；
******數(shù)據(jù)：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和特征提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障發(fā)展趨勢(shì)的掌握。

四、海纜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
    利用海纜內(nèi)置光纖來感應(yīng)海纜的實(shí)時(shí)溫度變化，并通過光纖測(cè)溫主機(jī)解調(diào)溫度數(shù)據(jù)，傳送給集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)，當(dāng)海纜溫度異常時(shí)立即報(bào)警并******定位異常點(diǎn)，避免海纜******運(yùn)行在過熱狀態(tài)下導(dǎo)致絕緣老化和絕緣失效，保障海纜安全運(yùn)行。
    海纜溫度測(cè)量系統(tǒng)由光纖測(cè)溫主機(jī)、測(cè)溫光纖、監(jiān)控管理軟件及相關(guān)附件組成，能******探測(cè)海纜沿線所有測(cè)量點(diǎn)的溫度，具有實(shí)時(shí)在線、測(cè)溫精度高、本質(zhì)安全和不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。我司采用光纖測(cè)溫技術(shù)來測(cè)量海纜溫度，不受應(yīng)力的影響，測(cè)溫******，可靠性高，通過優(yōu)化的光學(xué)解調(diào)算法使得測(cè)量距離******可達(dá)100公里。

五、海纜載流量評(píng)估系統(tǒng)
    采用有限元算法，通過分布式光纖測(cè)得海纜絕緣層溫度，結(jié)合海纜結(jié)構(gòu)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，******計(jì)算出海纜的芯線溫度、所允許的******穩(wěn)態(tài)載流量，并可預(yù)測(cè)海纜加載任意動(dòng)態(tài)載流量時(shí)芯線溫度的變化情況和加載某一應(yīng)急負(fù)荷可持續(xù)的最長(zhǎng)時(shí)間。配備載流量評(píng)估系統(tǒng)的意義在于：
  ■對(duì)海纜的實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，并計(jì)算海纜芯線溫度（精度達(dá)2.0℃ ）,有效的避免海纜絕緣層在過熱狀態(tài)下運(yùn)行，從而延長(zhǎng)海纜使用壽命。
  ■對(duì)海纜的剩余負(fù)荷能力（載流量）進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，幫助調(diào)度人員在未來的負(fù)荷分配中做出更合理的決策。當(dāng)供電系統(tǒng)某個(gè)局部出現(xiàn)電力緊缺時(shí)，可利用剩余負(fù)載能力大的海纜在短時(shí)間內(nèi)提供對(duì)故障線路的負(fù)載支援，保證不間斷供電。
  ■通過挖掘海纜的剩余負(fù)荷能力實(shí)現(xiàn)海纜動(dòng)態(tài)增容，減少輸電線路建設(shè)投資。

六、海纜擾動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
    利用海纜中的內(nèi)置式單模光纖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海纜上的擾動(dòng)，對(duì)船只落錨振動(dòng)和掛纜拖拽所引起的海纜擾動(dòng)進(jìn)行報(bào)警并******定位。系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)船只引起的異常擾動(dòng)，提前預(yù)警和定位，避免海纜遭受破壞。
1、擾動(dòng)監(jiān)測(cè)原理
  海纜擾動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用相位敏感光時(shí)域反射（φ-OTDR）技術(shù)，從光纖的一端注入光脈沖，探測(cè)后向散射光的干涉強(qiáng)度有無變化來判斷是否有擾動(dòng)發(fā)生。當(dāng)光纖線路上受到外界干擾時(shí)，對(duì)應(yīng)位置光纖的折射率會(huì)發(fā)生變化，這將導(dǎo)致該位置光相位的變化。光相位的變化又會(huì)引起后向散射光的干涉強(qiáng)度的變化，據(jù)此即可判斷是否有擾動(dòng)發(fā)生。

七、AIS船舶識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)
    AIS船舶識(shí)別預(yù)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收海纜區(qū)域過往船只信息，結(jié)合電子海圖對(duì)船只的位置、航向和航速等進(jìn)行預(yù)判，提前警告進(jìn)入海纜警戒區(qū)域的船只不要在海纜區(qū)域逗留和拋錨，避免海纜遭受錨害。同時(shí)記錄每只過往船只的信息和航行動(dòng)態(tài)，為后續(xù)事故索賠提供證據(jù)。

八、海纜故障在線預(yù)警與定位系統(tǒng)
    海纜在運(yùn)行過程中受海洋環(huán)境影響易引起海纜絕緣層的老化受損，在受損******產(chǎn)生持續(xù)性的瞬時(shí)性放電故障，******會(huì)導(dǎo)致海纜絕緣層擊穿，造成絕緣故障，同時(shí)海水灌入會(huì)進(jìn)一步加劇海纜絕緣層的腐蝕。由于海纜的分布電容太大，采用陸纜常用的行波測(cè)距法測(cè)試時(shí)，測(cè)試信號(hào)衰減很大，回波極弱，誤差較大。
我司的海纜故障在線預(yù)警與定位系統(tǒng)基于雙端行波測(cè)距原理，專門針對(duì)海纜的特性設(shè)計(jì)研發(fā)。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端分別安裝在海纜線路的兩端，采集線路上傳輸?shù)男胁ㄐ盘?hào)，并發(fā)送回后臺(tái)中心站，定位結(jié)果可以短信及WEB方式及時(shí)通知相關(guān)人員，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)排除故障。系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜線路絕緣狀態(tài)，******定位故障點(diǎn)，解決了以往困擾運(yùn)維人員的故障預(yù)警與定位難題，保障海纜平穩(wěn)運(yùn)行。

九、雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)
    通過岸基雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)掃描和監(jiān)視海纜警戒區(qū)域內(nèi)過往船只的動(dòng)態(tài)航行信息，尤其是那些沒有安裝或者沒有開啟AIS系統(tǒng)的船舶，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)船舶*********、全天候、無盲區(qū)、無漏洞的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。該系統(tǒng)可全天時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且能夠在惡劣天氣下正常運(yùn)行。
系統(tǒng)設(shè)備采用固態(tài)發(fā)射機(jī)和脈沖壓縮技術(shù)，大幅度提高了對(duì)目標(biāo)檢測(cè)能力與系統(tǒng)可靠性，通過雷達(dá)信號(hào)處理算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海纜路由區(qū)域海面船舶目標(biāo)的全自動(dòng)探測(cè)及跟蹤監(jiān)控。海纜監(jiān)測(cè)平臺(tái)可無縫接入岸基雷達(dá)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在電子海圖上顯示警示區(qū)域內(nèi)的船只等移動(dòng)目標(biāo)，跟蹤并建立目標(biāo)航行軌跡，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)和視頻的聯(lián)動(dòng)功能。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)岸基多站點(diǎn)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大批次目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤，為海纜路由海域檢測(cè)、管理、執(zhí)法任務(wù)提供實(shí)時(shí)可靠的幫助。

十、埋深和裸露沖刷監(jiān)測(cè)
    海纜在敷設(shè)過程中一般采用了深埋敷設(shè)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，在登陸段、礁石區(qū)和交越區(qū)等也額外采用了其他方式進(jìn)行保護(hù)，但是隨著時(shí)間的推移和外界的侵蝕，海纜存在裸露的風(fēng)險(xiǎn)，裸露的海纜容易受到錨、漁網(wǎng)、鯊魚等外界因素的破壞，且受力不均，外界水流和沙石持續(xù)沖刷，加速海纜老化和絕緣層損傷，所以監(jiān)測(cè)海纜的埋深，尤其是******反映海纜裸露和沖刷的風(fēng)險(xiǎn)是很有必要的。
    對(duì)于被埋設(shè)的海纜，如何確定其實(shí)際的埋設(shè)深度，目前并沒有統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范或通用做法，傳統(tǒng)的聲吶探測(cè)、淺地層剖面探測(cè)及ROV后調(diào)査方式不僅耗時(shí)長(zhǎng)，測(cè)量精度不高，而且測(cè)試方法復(fù)雜，費(fèi)用高，難以滿足海纜日常運(yùn)維過程中埋深和沖刷的持續(xù)性監(jiān)測(cè)需求。
我司開發(fā)了基于分布式光纖溫度和振動(dòng)傳感技術(shù)的海纜埋深和裸露沖刷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)海纜初始埋深、環(huán)境信息與熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)二維有限元熱力學(xué)建模，通過有限元分析，計(jì)算海纜埋深分布，結(jié)合海纜溫度數(shù)據(jù)和外界環(huán)境溫度的變化進(jìn)行持續(xù)分析，在實(shí)時(shí)計(jì)算出海纜埋深變化的同時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為客戶決策提供參考。該系統(tǒng)還可對(duì)整條海纜上各個(gè)區(qū)域的聲場(chǎng)強(qiáng)弱以及頻率等瞬態(tài)信息進(jìn)行深入分析，并為客戶提供一份可信的海纜裸露風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估分析報(bào)告，為海纜的運(yùn)維提供強(qiáng)大的技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。