（2020年度“華蘇杯”獲獎論文三等獎）光纜鼠咬現象的分析與防鼠措施的研究

呂永波 張 玲 林 天

中通維易科技服務有限公司

0 引言

通信光纜作為信息傳輸的“主動脈”，一般由內部纜芯和護層兩大部分組成，其中護層又包括護套和可能有的外護層。其室外敷設方式一般為架空、直埋、管道和水下敷設，除水下敷設外，其他敷設方式在全國范圍內均有不同程度的鼠類損害光纜的情況，嚴重影響通信系統安全穩定，同時鼠害帶來的高故障率以及增加的維護成本也成為運營商比較關注的問題。

1 光纜鼠害介紹

1.1 鼠類簡單介紹

鼠類是一種具有強繁殖能力和生命力的嚙齒類動物，采用架空、管道、直埋方式進行光纜敷設時，鼠害已成為破壞光纖光纜線路的主要原因之一。這主要是因為鼠類天生有為了保持牙齒鋒利而磨牙的習性，而且光纜護套所散發的獨特氣味也會吸引著鼠類。

1.2 不同敷設條件下鼠害對比情況

從局端到用戶側，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

管道敷設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，可以有效減小敷設空間，更適用于城區。家鼠種群龐大，且有體型小、易生存等特點，通常活動于地下管道環境，因此敷設于地下管道內的光纜經常會由于家鼠的啃咬而導致線路故障。

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進行管道封堵的方式避免家鼠的進入，從而達到防鼠效果。

（2）直埋敷設

直埋敷設是將光纜通過挖溝渠埋纜的方式直接敷設在地下，如果敷設的土質較松軟或者溝渠深度不夠，鼴鼠、地鼠等便有可能穿過土壤對光纜進行破壞。直埋敷設一般采用挖深溝渠等方式進行防鼠。

（3）架空敷設

架空敷設一般采用桿體、鋼絞線、掛鉤等方式進行敷設，由于敷設時需要占用相應空間，所以一般適用于城郊、農村、山林等區域。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生破壞。

相較于家鼠，松鼠的軀體更為細長，牙齒扁狹尖銳，咬合力更大，因此對光纜的破壞性要遠遠大于家鼠，圖2是在宜興某區域拍攝的實地照片。

圖2 架空敷設光纜受損實拍照片

與管道和直埋方式相比，架空敷設的防鼠措施相對較少，外部一般可采用金屬網對光纜包裹，光纜本身可選用雙護層鋼帶鎧裝光纜，但這會大大增加采購和施工維護成本。因此本文采用普通架空光纜和新型特制防鼠光纜進行對比，著重針對架空敷設的防鼠效果進行試驗探究。

2 不同防鼠措施對比分析

經分析，光纜的防鼠措施主要有兩類：（1）內部層面，從光纜本身入手，如改變光纜結構，換用堅硬耐咬的材料，在機械物理層面對光纜結構進行加強，或者采用化學方式在護套內添加鼠類驅避劑等。（2）外部層面，從施工設計入手，如采用防鼠套管、防鼠擋板、金屬防護網等措施進行防護。針對主要防鼠措施進行具體的對比分析如表1所示。

2.1 光纜本身

通過對光纜本身材料及結構設計的改變，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層鋼帶鎧裝光纜。

尼龍防鼠光纜是利用尼龍材質的高強度和耐磨性替代PE護套，對纜芯起到良好的保護作用。但由于尼龍材質本身硬度較大，會導致光纜的彎曲半徑的增大，給施工帶來一定不便。雙護層鋼帶鎧裝光纜則是利用鋼帶本身的硬度及厚度進行保護，但應注意鋼帶銹蝕及搭接處松散導致保護效果降低的情況。目前主要通過不銹鋼帶以及在鋼帶外繞包緊固繩予以保護，同時應考慮到雙護層鋼帶鎧裝光纜的成本以及重量，大大增加了采購施工成本，而且被咬穿的部分裸露的金屬帶對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部均通過FRP（非金屬纖維材料）鎧裝，利用FRP材質對鼠類口腔的扎傷感來達到防鼠效果。由于光纜全部采用非金屬材質，也能夠適用于高雷暴日下架空敷設的使用場景。但由于內部特殊結構，扁平防鼠光纜的施工相對麻煩，施工時需注意彎曲半徑和光纜扭絞問題。

2.2 外部防護

外部防護主要通過調整光纜的施工設計，增加防鼠設施，將鼠類與被保護的光纜進行有效隔離來達到防鼠效果。外部防護主要有兩種方式：

（1）敷設線路規劃。通過選擇合理線路及敷設方式，避開鼠類活動頻繁的區域。該方式可能會導致建設成本的大大增加。同時由于現場施工條件的限定，如市區復雜管路及鼠類的不確定分布，無法確定合理有效的敷設線路，因此這種方式只針對特定區域有效。

（2）施工配套防鼠設施。施工時采用配套的防鼠鋼絲網、防鼠擋板以及防鼠套管等防鼠設施對光纜進行保護。目前已有不少運營商采用這種防鼠方式，但是這些措施同樣增加了施工維護成本。

3 扁平結構及FRP鎧裝防鼠光纜試驗

關于光纜防鼠，國內外不少生產制造企業以及科研機構都做過相關的試驗，但大都采用SD大鼠，或者采用仿真牙進行機械模擬鼠咬法，直接采用松鼠進行試驗的比較少，也沒有相應的試驗標準。為了體現松鼠與大白鼠間的差異化，本文中的試驗均采用松鼠直接進行測試。試驗方法參考了《GB/T 29199-2012光纜防鼠性能測試方法》以及《JB/T 10696.10-2011電線電纜機械和理化性能試驗方法第10部分》，但在試驗鼠的種類、數量、樣品狀態以及試驗評定等方面進行了調整。采用松鼠直接進行試驗也是一次創新嘗試，通過試驗對普通架空光纜和新型特制防鼠光纜（扁平結構及FRP鎧裝）進行對照分析，驗證在同種環境下不同光纜防鼠性能的差異。試驗共分為兩個部分：室內試驗和野外試驗。

3.1 室內試驗

（1）試驗情況介紹

試驗基本情況如表2所示。

表2 室內試驗基本情況

室內試驗共為期12周，兩個籠中分別放入4根500mm長度的不同種光纜，普通架空光纜作為對照樣品。樣品采用間隔捆綁，捆綁高度使得松鼠站立時可以輕松觸碰，為避免捆綁位置對結果的影響，每周對光纜的位置進行更換，最終實現4種光纜在編號區域上的時間一致。

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》，對試樣表面咬痕進行三個等級的描述記錄，規定：無齒痕或輕齒痕（指護層表面有啃咬的痕跡，但啃咬深度小于1mm），重齒痕（護層被啃咬深度不小于1mm，護層未被咬穿）、護層被咬穿。

（2）試驗結果

最終試驗結果如表3所示。

表3 室內試驗對比結果

（3）試驗小結

通過綜合比較防鼠光纜與普通架空光纜的咬痕數量及嚴重程度，被破壞嚴重程度由強到弱排序：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

為進一步驗證扁平防鼠結構以及FRP鎧裝光纜的實際防松鼠性能，我們在野外敷設了2條光纜線路進行對比試驗，具體試驗情況如下：

選取宜興兩處鼠害嚴重地區，分別敷設800米和1000米長度的光纜架空線路，每條線路各布置4根光纜，光纜型號分別為：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），通過對3種特制防鼠光纜以及普通架空光纜進行試驗，定期采用光時域反射儀對敷設光纜的所有芯數進行斷點測試。

試驗總計持續2年時間，共計8根光纜進行實際敷設試驗，其中防鼠型的6根光纜線路均正常，未發現斷裂現象。但2根普通架空光纜均出現斷纖現象，經檢查內部光纖已全部斷裂。

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（3）試驗小結

通過綜合比較防鼠光纜與普通架空光纜的咬痕數量及嚴重程度，被破壞嚴重程度由強到弱排序：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

為進一步驗證扁平防鼠結構以及FRP鎧裝光纜的實際防松鼠性能，我們在野外敷設了2條光纜線路進行對比試驗，具體試驗情況如下：

選取宜興兩處鼠害嚴重地區，分別敷設800米和1000米長度的光纜架空線路，每條線路各布置4根光纜，光纜型號分別為：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），通過對3種特制防鼠光纜以及普通架空光纜進行試驗，定期采用光時域反射儀對敷設光纜的所有芯數進行斷點測試。

試驗總計持續2年時間，共計8根光纜進行實際敷設試驗，其中防鼠型的6根光纜線路均正常，未發現斷裂現象。但2根普通架空光纜均出現斷纖現象，經檢查內部光纖已全部斷裂。

通過野外實地試驗，對比4種光纜的實際防鼠效果，進一步驗證了扁平結構以及通過FRP材質鎧裝的防鼠光纜在防鼠性能上要明顯優于普通架空光纜。當然，由于試驗時間、線路選取以及鼠類習性等因素，無法全面代表所有山林架空敷設防鼠情況，后期會采取更多的試驗線路以及更多品種的防鼠光纜進行試驗。

4 結束語

本文對光纜各種防鼠措施做了對比分析，創新采用松鼠直接進行試驗，對幾種防鼠光纜與普通架空光纜做了對比試驗，同時通過野外實際使用對比，進一步驗證了光纜采用扁平結構及采用FRP鎧裝或尼龍外護層對防鼠有較大作用。但直接利用真實鼠類進行測試存在著飼養成本較高、試驗周期長、野外試驗選點困難、結果不確定性高等局限，針對不同防鼠措施，野外試驗可以作為室內防鼠試驗的有效補充，通過實際線路敷設后的比對進一步驗證不同光纜的防鼠性能。同時，選擇光纜防鼠措施時，在保證防鼠效果的同時應綜合考慮施工和維護成本，以達到最優效果。最后，希望行業內積極探索，促進運營商、科研機構、生產企業開展多領域合作，在光纜防鼠措施上取得更大的突破。