給海底海纜裝上一雙“監控的眼睛”

——我?！皬秃虾＠|在線監測系統”攻克海纜安全監測難題

為實時掌握海底復合海纜運行狀況，保障海上采油平臺電網安全穩定運行，上海海事大學信息工程學院安博文教授科研團隊與中海石油（中國）有限公司天津分公司合作、歷時兩年多研發的“復合海纜在線監測系統” 日前獲得成功，并正式投入使用。

該系統在無需改造現有海纜結構、不影響海纜正常工作方式前提下，利用海纜中冗余的光纖進行溫度、應變傳感，連續實時地對海纜異常溫度升高及錨掛等外部危害進行安全預警，就像給復合海纜裝上了一雙“監控的眼睛”，實現了對海纜亞健康狀態早發現、早告警的全天候、分布式監控。這一科研成果填補了敷埋海纜缺乏安全監控的技術空白，為海底海纜國內首次實施，徹底攻克了海底復合海纜安全監測難題，可謂技術革新、節約成本、安全升級一舉三得。

現狀：缺乏技術方案? 海纜安全“聽天由命”

海底光電復合海纜主要用于大陸與海島、海島與海島、大陸與海洋石平臺、石油平臺與石油平臺之間的電力供應和通信傳輸。每根海纜造價都在億元左右，長度可達幾十千米或數千米。海纜通常埋在海底1米至2米深的位置，海纜裝運敷設的難度極大，必須借助專門起吊、運輸設備來完成。但敷埋在海底的海纜時常遭受船錨或捕魚設備等機械損傷，或因電流引起的異常發熱導致海纜擊穿燒壞。

據介紹，之前海纜埋到海底后，因缺乏技術方案，無法實現安全監管，海纜安全完全“聽天由命”。復合海纜每年都有損壞，一旦損壞就得停產，然后打撈重修。因為完全沒有預防性，什么時候壞了不知道，總讓人措手不及，維修代價十分高昂，單次高達數百萬元以上。因此，對復合海纜安全監測進行研究是一項非常有實際意義的科研項目。

研究：機緣巧合? 科研與市場對接

2010年，安博文老師隨信息工程學院王曉峰院長到中海石油（中國）有限公司天津分公司（簡稱中海油）調研時，偶然了解到海底復合海纜安全現狀后，向對方提出基于布里淵散射的海底電纜安全監測技術方案——可以利用光纖進行傳感，實時監測整條海纜每一點位置的發熱、受力情況。這一方案引起中海油領導極大興趣和高度關注。

機緣巧合，在提供方案的當月，中海油渤海作業區兩條海纜損壞，于是對方敦促加快研究速度，在最短的時間內把該科研項目做出來。之后，科研團隊先后在上海、北京、天津開展了四次場地試驗，對項目可行性進行論證。2010年12月17日，在天津塘沽召開的項目研究與應用可行性方案審查會上，“復合海纜在線監測系統”方案通過了中海油研究總院專家答辯，被列為2011年中國海洋石油總公司重點技改項目。專家一致認為“海纜在線監測事關平臺供電安全，方案具有可行性，同意立項”，并指定在綏中36-1CEP采油平臺至旅大5-2平臺開展研究工作。

在信息工程學院二樓實驗室里，放著一段約5米長的海纜。安博文老師介紹說，復合海纜內部既有動力電纜，又有通信光纜，其中光纜中一般有16根或32根光纖成對排放，通常情況下只有10根用于通信，從多余的光纖中挑出一對光纖構成閉合鏈路用于監測傳感和傳輸。

“監測系統對光纖傳感傳輸的數據進行分析，可以得到海纜工作時內部溫度及外部應變的全時、分布式數據。通過信息處理技術對海纜的工作狀態進行判斷，并利用電子海圖等相關技術，可視化顯示海纜正常工作時的參數?！卑怖蠋熃忉尩?，該系統相當于給海底復合海纜裝上了一雙“監控的眼睛”。實際工作時，對于發生故障的海纜，利用監測獲取的數據進行故障原因分析，為故障原因劃分和安全生產提供參考建議。

?“復合海纜在線監測系統”能實現一天24小時不間斷監測，現有系統每44秒完成一次監測。系統能對測出數據自動分析，不需要人工介入。一旦監測到安全問題時，系統便會自動進行聲光報警，以便及時采取應對措施。

應用：實地調研? 促進技術轉化

項目研究取得階段性成果，下一步的重要任務便是促進技術轉化。2012年5月，安博文老師和他的科研團隊來到天津塘沽開展外景實驗。他們進入中海油渤海石油采油平臺，現場開展安裝調研工作。

“在四周全是茫茫大海，面積僅有60米 × 50米的調研采油平臺上，‘海大人’第一次通過這種方式，近距離感受大海的魅力和科研的樂趣，亦震撼人類改造大自然之手筆?！卑膊┪恼f，開展調研的綏中36-1CEP采油平臺，分為工作區和生活區。工作區管線縱橫交錯，機器轟鳴，生活區遠小于工作區，狹小擁擠。防靜電工服、沉重的含防護鋼板、半高筒工鞋、防爆眼鏡及安全帽是他們每次離開生活區進入工作區時必備的行頭。

該項目研究得到學校、學院的高度重視和大力支持，信息工程學院從實驗場地、人員安排等方面給予全力支持，去年暑假，黃有方校長對項目組進行慰問。

2012年10月18日，復合海纜在線監測項目通過中期驗收，專家認為項目取得預期成果，同意安裝。2012年11月8日至14日，項目組陳元林老師等再次來到綏中36-1CEP采油平臺，現場安裝調試。

推廣：技術創新填補空白? 中海油領域逐步推廣

2012年12月26日，“復合海纜在線監測系統”科研項目通過專家驗收，專家一致認為項目成果具有重要技術價值和經濟效益。該系統的開發與應用，變事故后緊急搶修為事故前監測預警，大大提高了海纜運行維護的智能化水平，為海纜故障檢測和日常維護節省大量人力物力，建議在中海油內推廣。

?“目前，監測系統運行平穩。在原有基礎上，今年中海油給我們提出了三點要求：一是具備同時監測兩條長度超過5km的海纜，發揮監測系統最大效益；二是申報天津市科技進步獎；三是做好監測信息聯網發布，將監測結果發布到中海油內部信息系統，讓中海油的管理者在中海油所有位置，包括陸地、海上，都能看到海纜運行安全狀況。”安博文教授說，他們希望能與中海油繼續攜手合作，讓“復合海纜在線監測系統”發揮更大的社會價值，為我國的海纜安全監測做出貢獻。