海底電纜在線監(jiān)測系統(tǒng),海底健康監(jiān)測系統(tǒng), BOTDA

海纜在海洋能源開發(fā)、海島經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家領(lǐng)土安全等方面都占據(jù)著重要的地位，對其溫度、應(yīng)變、擾動(dòng)等狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測，定期檢查是保障海纜系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的必要手段。由于潮汐、洋流及船舶拋錨的作用，常年累月使用在環(huán)境復(fù)雜海域中的海纜會(huì)時(shí)常受到外部牽引或擾動(dòng)而受損。由于電流引起異常發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致海纜接頭處以及上岸段海纜擊穿損壞。由于海底地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如遇海底巖石突起等特殊地形地貌常造成海纜局部受力異常、懸掛沖刷而導(dǎo)致海纜故障。開發(fā)和建設(shè)綜合監(jiān)測系統(tǒng)的平臺是解決當(dāng)前海纜監(jiān)測難題、保障海洋輸電安全的需要，是實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、智能化的監(jiān)控目標(biāo)以及多功能集成、全天候監(jiān)控的必由之路。

    BOTDA原理是從光纖的兩端分別注入脈沖光信號(probe光)和連續(xù)光信號(pump光)，當(dāng)脈沖光與連續(xù)光的頻率差與光纖中某個(gè)區(qū)間的布里淵頻移相等時(shí)，該區(qū)域就會(huì)發(fā)生受激布里淵放大效應(yīng)(Brillouin scattering),兩束光之間發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。根據(jù)光纖布里淵頻移與光纖應(yīng)變、溫度之間的關(guān)系，對兩激光的頻率進(jìn)行連續(xù)的調(diào)節(jié)，監(jiān)測從光纖一端耦合出來的連續(xù)光功率可以確定光纖各小段區(qū)域上能量轉(zhuǎn)移達(dá)到Z大時(shí)所對應(yīng)的頻率差，從而得到溫度、應(yīng)變信息，實(shí)現(xiàn)分布式測量。

海底電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)基于 BOTDA原理，當(dāng)有擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，擾動(dòng)處強(qiáng)度變化明顯，且根據(jù)不同擾動(dòng)信號變化可以建立擾動(dòng)模型，判定不同擾動(dòng)事件，降低誤報(bào)率，提高準(zhǔn)確度，（提供定值、變化速率、區(qū)域尖峰等多種靈活的報(bào)警方式，報(bào)警參數(shù)可以分級、分區(qū)域設(shè)置。當(dāng)測量數(shù)值超過閥值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲音、 LED指示燈、文字、圖像等報(bào)警信號?？稍O(shè)定分級預(yù)警和報(bào)警機(jī)制，并且可根據(jù)環(huán)境不同進(jìn)行自適應(yīng)修正。

海纜登陸后經(jīng)光電分離，利用其中的2芯單模通信光纖作為傳感器（另一端利用光纖熔接/跳線構(gòu)成測量環(huán)路），獲得整條海纜沿線任意一點(diǎn)的溫度、應(yīng)變的實(shí)時(shí)分布信息，實(shí)現(xiàn)海纜運(yùn)行溫度、張力以及海床異常在線監(jiān)測。