水下電纜敷設技術專利綜述

勾艷鳳

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

關鍵詞：水下電纜；海底電纜；海纜監(jiān)控；敷設

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 水下電纜敷設技術概述

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]。海纜工程的建設受地域建設、海洋工程、施工設備等條件的限制，其涉及技術領域廣泛，規(guī)模較大，施工技術復雜[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)、沿海城市工農業(yè)建設，以及國內國際郵電通信事業(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、施工技術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這一領域的技術會日漸成熟。

2 國際申請量分析

圖1顯示了國內外在水下電纜敷設，尤其是海底電纜敷設領域專利申請量的趨勢圖，從圖中可以看出，國外關于水下電纜敷設尤其是海底電纜敷設技術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)利用方面的廣泛應用，水下電纜敷設尤其是海底電纜敷設技術受到越來越多的關注，但受限于海底作業(yè)環(huán)境的惡劣性和復雜性以及當時的施工技術，水下電纜敷設技術沒有得到很好的發(fā)展；1980-2000年為發(fā)展階段，多國開始從事海底電纜敷設技術的研究，海底電纜敷設技術得到了迅猛的發(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技術日漸成熟，在海纜埋設、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》。且結合圖1可以看出，在1985-2000時間段內，專利申請量一直較少，而在2000年以后，隨著我國海洋經濟的興起，海島與大陸聯(lián)網工程的建設，我國在海底電纜敷設技術方面迅速崛起，專利申請量也迅速增長。

3 敷設裝置及方法

在1960-1980年，海底電纜敷設技術還處于起步階段，常用的敷設方法為噴嘴充挖法，但受海底復雜環(huán)境以及浮力等各方面的影響，敷設裝置并不能在水下保持平衡，很容易發(fā)生傾斜，進而影響敷設工作，因此，對水下敷設裝置的姿態(tài)監(jiān)控技術應運而生，但由于監(jiān)控技術條件有限，并不能實現實時監(jiān)控，最終影響敷設效率。后來，隨著中繼器的出現，海底電纜敷設技術有了很大進步，中繼器的使用能夠對海底埋設裝置實時監(jiān)控。而后，隨著ROV的出現，由于ROV可以在水深小于2500m的海域對海底光纜進行沖埋、修理和維護，因此其得到了廣泛的應用。

4 海纜監(jiān)控及風險評估

由于海纜埋設在海底的特殊性質，海纜維修需要投入大量的金錢與時間，因此，對海纜敷設工作的監(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據傳輸，具體設置方式是在海纜上間隔設置一定數量的應答器（transponders），在海面上設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）。而隨著科學技術的進步，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)點而應用于海底電纜監(jiān)控領域，同一時期，聲吶技術也隨著科技的進步應運而生，且由于聲吶穿透力強，在水中傳播的衰減很小，其廣泛應用于海洋勘探領域，兩種技術的代表性專利有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探測儀器及專業(yè)工具成為海底電纜敷設領域最為廣泛的監(jiān)控技術[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)控領域得到了廣泛應用。

5 結束語

本文結合水下電纜敷設專利申請趨勢梳理了水下電纜敷設裝置及方法、海纜監(jiān)控及風險評估兩個主要技術分支的發(fā)展情況，并對水下電纜敷設領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技術研究[J].海洋技術，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，2014.

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

[4]江成龍.海底電纜專利技術分析[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用[J].海洋地質前沿，2012（28）.