水下電纜敷設(shè)技術(shù)專利綜述

勾艷鳳

摘 要：文章從國際申請量、敷設(shè)裝置及方法、海纜監(jiān)控及風險評估三個方面對水下電纜敷設(shè)技術(shù)進行了分析，并總結(jié)該領(lǐng)域的發(fā)展狀況，為相關(guān)領(lǐng)域的專利審查工作提供技術(shù)支持，并為相關(guān)技術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：水下電纜；海底電纜；海纜監(jiān)控；敷設(shè)

中圖分類號：TN913 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）09-0017-02

Abstract： This paper analyzes the underwater cable laying technology from the aspects of international application quantity， laying device and method， submarine cable monitoring and risk assessment， and summarizes the development of this field， which provides technical support for patent examination in related fields and provides reference basis for related technologies.

Keywords： underwater cable； submarine cable； submarine cable monitoring； laying

1 水下電纜敷設(shè)技術(shù)概述

海底電纜按功能用途可分為通訊電纜（含海底電報電纜、電話電纜）和動力電纜（含交流動力電纜、直流動力電纜）兩大類[1]，海底電力電纜是目前世界上重要的電能傳輸工具之一[2]。海纜工程的建設(shè)受地域建設(shè)、海洋工程、施工設(shè)備等條件的限制，其涉及技術(shù)領(lǐng)域廣泛，規(guī)模較大，施工技術(shù)復(fù)雜[3]。

我國海域遼闊，大大小小的島嶼星羅棋布，有著極為豐富的海洋資源，隨著我國海洋油氣開發(fā)、沿海城市工農(nóng)業(yè)建設(shè)，以及國內(nèi)國際郵電通信事業(yè)的不斷發(fā)展，我國海底動力、通信電纜的施工作業(yè)量日趨增多，而目前，我國在海纜生產(chǎn)、施工技術(shù)及其運行水平和國外相差較大，但隨著我國綜合實力的不斷增強，相信未來我國在海底電纜敷設(shè)這一領(lǐng)域的技術(shù)會日漸成熟。

2 國際申請量分析

圖1顯示了國內(nèi)外在水下電纜敷設(shè)，尤其是海底電纜敷設(shè)領(lǐng)域?qū)＠暾埩康内厔輬D，從圖中可以看出，國外關(guān)于水下電纜敷設(shè)尤其是海底電纜敷設(shè)技術(shù)的專利申請起步較早，并大致可以分為三個階段[4]：1960-1980年為起步階段，隨著海底電纜通訊工程及海洋資源開發(fā)利用方面的廣泛應(yīng)用，水下電纜敷設(shè)尤其是海底電纜敷設(shè)技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，但受限于海底作業(yè)環(huán)境的惡劣性和復(fù)雜性以及當時的施工技術(shù)，水下電纜敷設(shè)技術(shù)沒有得到很好的發(fā)展；1980-2000年為發(fā)展階段，多國開始從事海底電纜敷設(shè)技術(shù)的研究，海底電纜敷設(shè)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，專利申請量也迅速增加，并在較長一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定，于2000年達到峰值；2000年至今為穩(wěn)定階段，在2000年以后，專利申請量有一定的減少，主要由于海底電纜敷設(shè)技術(shù)日漸成熟，在海纜埋設(shè)、海纜監(jiān)控以及海底電纜維修、回收等方面都日漸成熟。

相比之下，我國的專利申請起步較晚，最早出現(xiàn)在1985年以后，主要原因在于我國1985年4月1日才開始正式實施《專利法》。且結(jié)合圖1可以看出，在1985-2000時間段內(nèi)，專利申請量一直較少，而在2000年以后，隨著我國海洋經(jīng)濟的興起，海島與大陸聯(lián)網(wǎng)工程的建設(shè)，我國在海底電纜敷設(shè)技術(shù)方面迅速崛起，專利申請量也迅速增長。

3 敷設(shè)裝置及方法

在1960-1980年，海底電纜敷設(shè)技術(shù)還處于起步階段，常用的敷設(shè)方法為噴嘴充挖法，但受海底復(fù)雜環(huán)境以及浮力等各方面的影響，敷設(shè)裝置并不能在水下保持平衡，很容易發(fā)生傾斜，進而影響敷設(shè)工作，因此，對水下敷設(shè)裝置的姿態(tài)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)運而生，但由于監(jiān)控技術(shù)條件有限，并不能實現(xiàn)實時監(jiān)控，最終影響敷設(shè)效率。后來，隨著中繼器的出現(xiàn)，海底電纜敷設(shè)技術(shù)有了很大進步，中繼器的使用能夠?qū)５茁裨O(shè)裝置實時監(jiān)控。而后，隨著ROV的出現(xiàn)，由于ROV可以在水深小于2500m的海域?qū)５坠饫|進行沖埋、修理和維護，因此其得到了廣泛的應(yīng)用。

4 海纜監(jiān)控及風險評估

由于海纜埋設(shè)在海底的特殊性質(zhì)，海纜維修需要投入大量的金錢與時間，因此，對海纜敷設(shè)工作的監(jiān)測工作是必不可少的，引入安全有效的監(jiān)測防護措施是保持其位置、路徑、埋深與損壞程度的必要手段。

早期，海纜監(jiān)控裝置主要通過超聲波進行數(shù)據(jù)傳輸，具體設(shè)置方式是在海纜上間隔設(shè)置一定數(shù)量的應(yīng)答器（transponders），在海面上設(shè)置有接收信號的勘探船，兩者通過超聲波進行通信，期間具有代表性的專利為US4388710（參見圖2）。而隨著科學(xué)技術(shù)的進步，金屬探測器由于具有探測面積大、掃面速度快、靈敏度極高等優(yōu)點而應(yīng)用于海底電纜監(jiān)控領(lǐng)域，同一時期，聲吶技術(shù)也隨著科技的進步應(yīng)運而生，且由于聲吶穿透力強，在水中傳播的衰減很小，其廣泛應(yīng)用于海洋勘探領(lǐng)域，兩種技術(shù)的代表性專利有JP特開平6-102358A（參見圖3）、JP特開平7-31042A（參見圖4）。之后，隨著ROV技術(shù)的成熟，在ROV上配置攝像頭、多功能機械手，并攜帶多種用途和功能的聲學(xué)探測儀器及專業(yè)工具成為海底電纜敷設(shè)領(lǐng)域最為廣泛的監(jiān)控技術(shù)[5]，具有代表性的專利文獻為US2001/0172562A1（參見圖5），其中圖標130為ROV，由于水下機器人可以集多種模塊為一體，因此其在海底電纜監(jiān)控領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合水下電纜敷設(shè)專利申請趨勢梳理了水下電纜敷設(shè)裝置及方法、海纜監(jiān)控及風險評估兩個主要技術(shù)分支的發(fā)展情況，并對水下電纜敷設(shè)領(lǐng)域的重要專利進行分析，且隨著科技的進步，相信我國在海纜敷設(shè)方面將取得更大的進步。

參考文獻：

[1]張國光.海底電纜安全及其施工埋設(shè)技術(shù)研究[J].海洋技術(shù)，1992（11）.

[2]李冰.海底電力電纜風險因素分析及其評價[D].大連理工大學(xué)，2014.

[3]王裕霜.世界各國海底電纜輸電工程發(fā)展概述[J].科技和產(chǎn)業(yè)，2012（12）.

[4]江成龍.海底電纜專利技術(shù)分析[J].科技展望，2017（9）.

[5]黃明泉.水下機器人ROV在海底管線檢測中的應(yīng)用[J].海洋地質(zhì)前沿，2012（28）.