水下电缆敷设技术专利综述

勾艳凤

摘 要：文章从国际申请量、敷设装置及方法、海缆监控及风险评估三个方面对水下电缆敷设技术进行了分析，并总结该领域的发展状况，为相关领域的专利审查工作提供技术支持，并为相关技术提供参考依据。

关键词：水下电缆；海底电缆；海缆监控；敷设

中图分类号：TN913 文献标志码：A 文章编号：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 水下电缆敷设技术概述

海底电缆按功能用途可分为通讯电缆（含海底电报电缆、电话电缆）和动力电缆（含交流动力电缆、直流动力电缆）两大类[1]，海底电力电缆是目前世界上重要的电能传输工具之一[2]。海缆工程的建设受地域建设、海洋工程、施工设备等条件的限制，其涉及技术领域广泛，规模较大，施工技术复杂[3]。

我国海域辽阔，大大小小的岛屿星罗棋布，有着极为丰富的海洋资源，随着我国海洋油气开发、沿海城市工农业建设，以及国内国际邮电通信事业的不断发展，我国海底动力、通信電缆的施工作业量日趋增多，而目前，我国在海缆生产、施工技术及其运行水平和国外相差较大，但随着我国综合实力的不断增强，相信未来我国在海底电缆敷设这一领域的技术会日渐成熟。

2 国际申请量分析

图1显示了国内外在水下电缆敷设，尤其是海底电缆敷设领域专利申请量的趋势图，从图中可以看出，国外关于水下电缆敷设尤其是海底电缆敷设技术的专利申请起步较早，并大致可以分为三个阶段[4]：1960-1980年为起步阶段，随着海底电缆通讯工程及海洋资源开发利用方面的广泛应用，水下电缆敷设尤其是海底电缆敷设技术受到越来越多的关注，但受限于海底作业环境的恶劣性和复杂性以及当时的施工技术，水下电缆敷设技术没有得到很好的发展；1980-2000年为发展阶段，多国开始从事海底电缆敷设技术的研究，海底电缆敷设技术得到了迅猛的发展，专利申请量也迅速增加，并在较长一段时间内保持稳定，于2000年达到峰值；2000年至今为稳定阶段，在2000年以后，专利申请量有一定的减少，主要由于海底电缆敷设技术日渐成熟，在海缆埋设、海缆监控以及海底电缆维修、回收等方面都日渐成熟。

相比之下，我国的专利申请起步较晚，最早出现在1985年以后，主要原因在于我国1985年4月1日才开始正式实施《专利法》。且结合图1可以看出，在1985-2000时间段内，专利申请量一直较少，而在2000年以后，随着我国海洋经济的兴起，海岛与大陆联网工程的建设，我国在海底电缆敷设技术方面迅速崛起，专利申请量也迅速增长。

3 敷设装置及方法

在1960-1980年，海底电缆敷设技术还处于起步阶段，常用的敷设方法为喷嘴充挖法，但受海底复杂环境以及浮力等各方面的影响，敷设装置并不能在水下保持平衡，很容易发生倾斜，进而影响敷设工作，因此，对水下敷设装置的姿态监控技术应运而生，但由于监控技术条件有限，并不能实现实时监控，最终影响敷设效率。后来，随着中继器的出现，海底电缆敷设技术有了很大进步，中继器的使用能够对海底埋设装置实时监控。而后，随着ROV的出现，由于ROV可以在水深小于2500m的海域对海底光缆进行冲埋、修理和维护，因此其得到了广泛的应用。

4 海缆监控及风险评估

由于海缆埋设在海底的特殊性质，海缆维修需要投入大量的金钱与时间，因此，对海缆敷设工作的监测工作是必不可少的，引入安全有效的监测防护措施是保持其位置、路径、埋深与损坏程度的必要手段。

早期，海缆监控装置主要通过超声波进行数据传输，具体设置方式是在海缆上间隔设置一定数量的应答器（transponders），在海面上设置有接收信号的勘探船，两者通过超声波进行通信，期间具有代表性的专利为US4388710（参见图2）。而随着科学技术的进步，金属探测器由于具有探测面积大、扫面速度快、灵敏度极高等优点而应用于海底电缆监控领域，同一时期，声呐技术也随着科技的进步应运而生，且由于声呐穿透力强，在水中传播的衰减很小，其广泛应用于海洋勘探领域，两种技术的代表性专利有JP特开平6-102358A（参见图3）、JP特开平7-31042A（参见图4）。之后，随着ROV技术的成熟，在ROV上配置摄像头、多功能机械手，并携带多种用途和功能的声学探测仪器及专业工具成为海底电缆敷设领域最为广泛的监控技术[5]，具有代表性的专利文献为US2001/0172562A1（参见图5），其中图标130为ROV，由于水下机器人可以集多种模块为一体，因此其在海底电缆监控领域得到了广泛应用。

5 结束语

本文结合水下电缆敷设专利申请趋势梳理了水下电缆敷设装置及方法、海缆监控及风险评估两个主要技术分支的发展情况，并对水下电缆敷设领域的重要专利进行分析，且随着科技的进步，相信我国在海缆敷设方面将取得更大的进步。

参考文献：

[1]张国光.海底电缆安全及其施工埋设技术研究[J].海洋技术，1992（11）.

[2]李冰.海底电力电缆风险因素分析及其评价[D].大连理工大学，2014.

[3]王裕霜.世界各国海底电缆输电工程发展概述[J].科技和产业，2012（12）.

[4]江成龙.海底电缆专利技术分析[J].科技展望，2017（9）.

[5]黄明泉.水下机器人ROV在海底管线检测中的应用[J].海洋地质前沿，2012（28）.