（2020年度“華蘇杯”獲獎(jiǎng)?wù)撐娜泉?jiǎng)）光纜鼠咬現(xiàn)象的分析與防鼠措施的研究

呂永波 張 玲 林 天

中通維易科技服務(wù)有限公司

0 引言

通信光纜作為信息傳輸?shù)摹爸鲃?dòng)脈”，一般由內(nèi)部纜芯和護(hù)層兩大部分組成，其中護(hù)層又包括護(hù)套和可能有的外護(hù)層。其室外敷設(shè)方式一般為架空、直埋、管道和水下敷設(shè)，除水下敷設(shè)外，其他敷設(shè)方式在全國(guó)范圍內(nèi)均有不同程度的鼠類損害光纜的情況，嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)安全穩(wěn)定，同時(shí)鼠害帶來(lái)的高故障率以及增加的維護(hù)成本也成為運(yùn)營(yíng)商比較關(guān)注的問(wèn)題。

1 光纜鼠害介紹

1.1 鼠類簡(jiǎn)單介紹

鼠類是一種具有強(qiáng)繁殖能力和生命力的嚙齒類動(dòng)物，采用架空、管道、直埋方式進(jìn)行光纜敷設(shè)時(shí)，鼠害已成為破壞光纖光纜線路的主要原因之一。這主要是因?yàn)槭箢愄焐袨榱吮３盅例X鋒利而磨牙的習(xí)性，而且光纜護(hù)套所散發(fā)的獨(dú)特氣味也會(huì)吸引著鼠類。

1.2 不同敷設(shè)條件下鼠害對(duì)比情況

從局端到用戶側(cè)，光纜受鼠咬位置如圖1所示。

圖1 光纜受鼠咬位置示意圖

（1）管道敷設(shè)

管道敷設(shè)一般采用塑料管材等埋入地下或布置于城市地下管路中的施工方式，可以有效減小敷設(shè)空間，更適用于城區(qū)。家鼠種群龐大，且有體型小、易生存等特點(diǎn)，通?；顒?dòng)于地下管道環(huán)境，因此敷設(shè)于地下管道內(nèi)的光纜經(jīng)常會(huì)由于家鼠的啃咬而導(dǎo)致線路故障。

目前除采用特殊防鼠光纜外，一般可采用減小管道直徑或采用金屬網(wǎng)進(jìn)行管道封堵的方式避免家鼠的進(jìn)入，從而達(dá)到防鼠效果。

（2）直埋敷設(shè)

直埋敷設(shè)是將光纜通過(guò)挖溝渠埋纜的方式直接敷設(shè)在地下，如果敷設(shè)的土質(zhì)較松軟或者溝渠深度不夠，鼴鼠、地鼠等便有可能穿過(guò)土壤對(duì)光纜進(jìn)行破壞。直埋敷設(shè)一般采用挖深溝渠等方式進(jìn)行防鼠。

（3）架空敷設(shè)

架空敷設(shè)一般采用桿體、鋼絞線、掛鉤等方式進(jìn)行敷設(shè)，由于敷設(shè)時(shí)需要占用相應(yīng)空間，所以一般適用于城郊、農(nóng)村、山林等區(qū)域。通信桿塔樹立高度一般為6～12m左右，這與松鼠的筑巢高度有一定的重合，松鼠可以沿樹木、吊線攀爬后接觸到光纜并產(chǎn)生破壞。

相較于家鼠，松鼠的軀體更為細(xì)長(zhǎng)，牙齒扁狹尖銳，咬合力更大，因此對(duì)光纜的破壞性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于家鼠，圖2是在宜興某區(qū)域拍攝的實(shí)地照片。

圖2 架空敷設(shè)光纜受損實(shí)拍照片

與管道和直埋方式相比，架空敷設(shè)的防鼠措施相對(duì)較少，外部一般可采用金屬網(wǎng)對(duì)光纜包裹，光纜本身可選用雙護(hù)層鋼帶鎧裝光纜，但這會(huì)大大增加采購(gòu)和施工維護(hù)成本。因此本文采用普通架空光纜和新型特制防鼠光纜進(jìn)行對(duì)比，著重針對(duì)架空敷設(shè)的防鼠效果進(jìn)行試驗(yàn)探究。

2 不同防鼠措施對(duì)比分析

經(jīng)分析，光纜的防鼠措施主要有兩類：（1）內(nèi)部層面，從光纜本身入手，如改變光纜結(jié)構(gòu)，換用堅(jiān)硬耐咬的材料，在機(jī)械物理層面對(duì)光纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，或者采用化學(xué)方式在護(hù)套內(nèi)添加鼠類驅(qū)避劑等。（2）外部層面，從施工設(shè)計(jì)入手，如采用防鼠套管、防鼠擋板、金屬防護(hù)網(wǎng)等措施進(jìn)行防護(hù)。針對(duì)主要防鼠措施進(jìn)行具體的對(duì)比分析如表1所示。

2.1 光纜本身

通過(guò)對(duì)光纜本身材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改變，使其具有防鼠的功能。目前主流使用的防鼠光纜是尼龍防鼠光纜以及雙護(hù)層鋼帶鎧裝光纜。

尼龍防鼠光纜是利用尼龍材質(zhì)的高強(qiáng)度和耐磨性替代PE護(hù)套，對(duì)纜芯起到良好的保護(hù)作用。但由于尼龍材質(zhì)本身硬度較大，會(huì)導(dǎo)致光纜的彎曲半徑的增大，給施工帶來(lái)一定不便。雙護(hù)層鋼帶鎧裝光纜則是利用鋼帶本身的硬度及厚度進(jìn)行保護(hù)，但應(yīng)注意鋼帶銹蝕及搭接處松散導(dǎo)致保護(hù)效果降低的情況。目前主要通過(guò)不銹鋼帶以及在鋼帶外繞包緊固繩予以保護(hù)，同時(shí)應(yīng)考慮到雙護(hù)層鋼帶鎧裝光纜的成本以及重量，大大增加了采購(gòu)施工成本，而且被咬穿的部分裸露的金屬帶對(duì)線路防雷也有很大影響。

除以上兩種防鼠光纜外，還有新型扁平防鼠光纜和FRP鎧裝圓形防鼠光纜。這幾種新型防鼠光纜內(nèi)部均通過(guò)FRP（非金屬纖維材料）鎧裝，利用FRP材質(zhì)對(duì)鼠類口腔的扎傷感來(lái)達(dá)到防鼠效果。由于光纜全部采用非金屬材質(zhì)，也能夠適用于高雷暴日下架空敷設(shè)的使用場(chǎng)景。但由于內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)，扁平防鼠光纜的施工相對(duì)麻煩，施工時(shí)需注意彎曲半徑和光纜扭絞問(wèn)題。

2.2 外部防護(hù)

外部防護(hù)主要通過(guò)調(diào)整光纜的施工設(shè)計(jì)，增加防鼠設(shè)施，將鼠類與被保護(hù)的光纜進(jìn)行有效隔離來(lái)達(dá)到防鼠效果。外部防護(hù)主要有兩種方式：

（1）敷設(shè)線路規(guī)劃。通過(guò)選擇合理線路及敷設(shè)方式，避開鼠類活動(dòng)頻繁的區(qū)域。該方式可能會(huì)導(dǎo)致建設(shè)成本的大大增加。同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件的限定，如市區(qū)復(fù)雜管路及鼠類的不確定分布，無(wú)法確定合理有效的敷設(shè)線路，因此這種方式只針對(duì)特定區(qū)域有效。

（2）施工配套防鼠設(shè)施。施工時(shí)采用配套的防鼠鋼絲網(wǎng)、防鼠擋板以及防鼠套管等防鼠設(shè)施對(duì)光纜進(jìn)行保護(hù)。目前已有不少運(yùn)營(yíng)商采用這種防鼠方式，但是這些措施同樣增加了施工維護(hù)成本。

3 扁平結(jié)構(gòu)及FRP鎧裝防鼠光纜試驗(yàn)

關(guān)于光纜防鼠，國(guó)內(nèi)外不少生產(chǎn)制造企業(yè)以及科研機(jī)構(gòu)都做過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)，但大都采用SD大鼠，或者采用仿真牙進(jìn)行機(jī)械模擬鼠咬法，直接采用松鼠進(jìn)行試驗(yàn)的比較少，也沒(méi)有相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為了體現(xiàn)松鼠與大白鼠間的差異化，本文中的試驗(yàn)均采用松鼠直接進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)方法參考了《GB/T 29199-2012光纜防鼠性能測(cè)試方法》以及《JB/T 10696.10-2011電線電纜機(jī)械和理化性能試驗(yàn)方法第10部分》，但在試驗(yàn)鼠的種類、數(shù)量、樣品狀態(tài)以及試驗(yàn)評(píng)定等方面進(jìn)行了調(diào)整。采用松鼠直接進(jìn)行試驗(yàn)也是一次創(chuàng)新嘗試，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)普通架空光纜和新型特制防鼠光纜（扁平結(jié)構(gòu)及FRP鎧裝）進(jìn)行對(duì)照分析，驗(yàn)證在同種環(huán)境下不同光纜防鼠性能的差異。試驗(yàn)共分為兩個(gè)部分：室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)。

3.1 室內(nèi)試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)情況介紹

試驗(yàn)基本情況如表2所示。

表2 室內(nèi)試驗(yàn)基本情況

室內(nèi)試驗(yàn)共為期12周，兩個(gè)籠中分別放入4根500mm長(zhǎng)度的不同種光纜，普通架空光纜作為對(duì)照樣品。樣品采用間隔捆綁，捆綁高度使得松鼠站立時(shí)可以輕松觸碰，為避免捆綁位置對(duì)結(jié)果的影響，每周對(duì)光纜的位置進(jìn)行更換，最終實(shí)現(xiàn)4種光纜在編號(hào)區(qū)域上的時(shí)間一致。

保證充足的食物與水，每周觀察并記錄光纜啃咬情況，記錄要求參照《JB/T 10696.10-2011》，對(duì)試樣表面咬痕進(jìn)行三個(gè)等級(jí)的描述記錄，規(guī)定：無(wú)齒痕或輕齒痕（指護(hù)層表面有啃咬的痕跡，但啃咬深度小于1mm），重齒痕（護(hù)層被啃咬深度不小于1mm，護(hù)層未被咬穿）、護(hù)層被咬穿。

（2）試驗(yàn)結(jié)果

最終試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

（3）試驗(yàn)小結(jié)

通過(guò)綜合比較防鼠光纜與普通架空光纜的咬痕數(shù)量及嚴(yán)重程度，被破壞嚴(yán)重程度由強(qiáng)到弱排序：普通架空光纜＞圓形防鼠光纜＞扁平防鼠光纜＞尼龍外套防鼠光纜。

3.2 野外試驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證扁平防鼠結(jié)構(gòu)以及FRP鎧裝光纜的實(shí)際防松鼠性能，我們?cè)谝巴夥笤O(shè)了2條光纜線路進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，具體試驗(yàn)情況如下：

選取宜興兩處鼠害嚴(yán)重地區(qū)，分別敷設(shè)800米和1000米長(zhǎng)度的光纜架空線路，每條線路各布置4根光纜，光纜型號(hào)分別為：普通架空光纜、扁平防鼠光纜（防鼠型+FRP桿）、圓形防鼠光纜（圓形+FRP桿）、扁平防鼠光纜（防鼠型+扁平FRP），通過(guò)對(duì)3種特制防鼠光纜以及普通架空光纜進(jìn)行試驗(yàn)，定期采用光時(shí)域反射儀對(duì)敷設(shè)光纜的所有芯數(shù)進(jìn)行斷點(diǎn)測(cè)試。

試驗(yàn)總計(jì)持續(xù)2年時(shí)間，共計(jì)8根光纜進(jìn)行實(shí)際敷設(shè)試驗(yàn)，其中防鼠型的6根光纜線路均正常，未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。但2根普通架空光纜均出現(xiàn)斷纖現(xiàn)象，經(jīng)檢查內(nèi)部光纖已全部斷裂。

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（3）試驗(yàn)小結(jié)

通過(guò)綜合比較防鼠光纜與普通架空光纜的咬痕數(shù)量及嚴(yán)重程度，被破壞嚴(yán)重程度由強(qiáng)到弱排序：普通架空光纜＞圓形防鼠光纜＞扁平防鼠光纜＞尼龍外套防鼠光纜。

3.2 野外試驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證扁平防鼠結(jié)構(gòu)以及FRP鎧裝光纜的實(shí)際防松鼠性能，我們?cè)谝巴夥笤O(shè)了2條光纜線路進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，具體試驗(yàn)情況如下：

選取宜興兩處鼠害嚴(yán)重地區(qū)，分別敷設(shè)800米和1000米長(zhǎng)度的光纜架空線路，每條線路各布置4根光纜，光纜型號(hào)分別為：普通架空光纜、扁平防鼠光纜（防鼠型+FRP桿）、圓形防鼠光纜（圓形+FRP桿）、扁平防鼠光纜（防鼠型+扁平FRP），通過(guò)對(duì)3種特制防鼠光纜以及普通架空光纜進(jìn)行試驗(yàn)，定期采用光時(shí)域反射儀對(duì)敷設(shè)光纜的所有芯數(shù)進(jìn)行斷點(diǎn)測(cè)試。

試驗(yàn)總計(jì)持續(xù)2年時(shí)間，共計(jì)8根光纜進(jìn)行實(shí)際敷設(shè)試驗(yàn)，其中防鼠型的6根光纜線路均正常，未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。但2根普通架空光纜均出現(xiàn)斷纖現(xiàn)象，經(jīng)檢查內(nèi)部光纖已全部斷裂。

通過(guò)野外實(shí)地試驗(yàn)，對(duì)比4種光纜的實(shí)際防鼠效果，進(jìn)一步驗(yàn)證了扁平結(jié)構(gòu)以及通過(guò)FRP材質(zhì)鎧裝的防鼠光纜在防鼠性能上要明顯優(yōu)于普通架空光纜。當(dāng)然，由于試驗(yàn)時(shí)間、線路選取以及鼠類習(xí)性等因素，無(wú)法全面代表所有山林架空敷設(shè)防鼠情況，后期會(huì)采取更多的試驗(yàn)線路以及更多品種的防鼠光纜進(jìn)行試驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)光纜各種防鼠措施做了對(duì)比分析，創(chuàng)新采用松鼠直接進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)幾種防鼠光纜與普通架空光纜做了對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)通過(guò)野外實(shí)際使用對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證了光纜采用扁平結(jié)構(gòu)及采用FRP鎧裝或尼龍外護(hù)層對(duì)防鼠有較大作用。但直接利用真實(shí)鼠類進(jìn)行測(cè)試存在著飼養(yǎng)成本較高、試驗(yàn)周期長(zhǎng)、野外試驗(yàn)選點(diǎn)困難、結(jié)果不確定性高等局限，針對(duì)不同防鼠措施，野外試驗(yàn)可以作為室內(nèi)防鼠試驗(yàn)的有效補(bǔ)充，通過(guò)實(shí)際線路敷設(shè)后的比對(duì)進(jìn)一步驗(yàn)證不同光纜的防鼠性能。同時(shí)，選擇光纜防鼠措施時(shí)，在保證防鼠效果的同時(shí)應(yīng)綜合考慮施工和維護(hù)成本，以達(dá)到最優(yōu)效果。最后，希望行業(yè)內(nèi)積極探索，促進(jìn)運(yùn)營(yíng)商、科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)開展多領(lǐng)域合作，在光纜防鼠措施上取得更大的突破。