光纤振动传感器在海底光缆安全防护的应用

由于光纤振动传感器通过捕捉光纤内粒子介质散射回波获取各个部位振动信息实现全光纤监测，更多技术原理本人技术博客：物联网监测之光纤振动传感器_py_free的博客-CSDN博客_光纤振动传感器

1.1 为何需要监测海底光缆

        在光纤通信系统的故障中, 线路故障率要远大于设备故障率。据统计, 因光纤线路故障造成的阻断占网络不可运行时间 90%以上, 平均每次阻断时间达 10 小时。对光纤线路实施监测、及时发现和修复故障对于降低损失、提高通信的可靠性非常有意义。

        进入20世纪90年代, 海底光纤通信已经和卫星通信成为当代洲际通信的主要手段。然而，由于海浪、洋流、海底生物及人为因素的影响，海底光缆的线路经常变化。因此，当发生信号劣化、光纤断裂等故障时，常规的OTDR测量将受到限制，频繁出现的光缆 故障仍给通信带来了巨大的损失。另外，就军事用途来说，海底光缆由于所承载的信息量十分庞大，已成为敌对国窃听和攻击的重要目标。因此，如何实现预警，在各类可能的事故发生前通过对现场环境的监测，减低事故发生的可能，就显得尤为重要。

1.2 产品在海底光缆监测的技术优势

        分布式光纤振动监测系统，在海缆的监控预警方面，不论是海底光缆还是海底电缆，该系统应能实现良好的监控与预警管理。在应用特性上，海底光缆与陆地地埋光缆有着不同的环境和事件特点，初步判断如下：

1. 可采集：光纤作为传感器，水下特殊事件能够正常采集和感知。
2. 衰耗小、监听截面大：海水作为波密介质，水下声波的传播损耗小于空气等波疏介质，监听截面半径大。
3. 环境简单：水下介质单一，密度一致，系统对水下各种波的采集，包括声波的采集和还原，将具备更优结果。
4. 监听距离远：系统当前采集距离远，可在不断纤的前提下，实现单通道50km的数据采集。
5. 事件类型少：水下环境的事件类型数量应该略小于陆地的环境。监测事件类型少，进而人工智能的数据模型更容易建立。同时，作为空间立体防护的有力补充，其告警将更加准确，系统将具备更低的误报率。

1.4 海缆预警系统设想

        系统通过对水下环境的测试与预研，针对海缆预警，水下环境感知，应可实现的相关技术指标如下：

1. 可快速部署，可利用光缆中的其中一根独立的光芯（暗光纤）即可（若无备用纤芯，亦可通过波分复用的方式，不影响现有光纤的通信）。
2. 光纤轴向方向（光缆走向方向），监听定位目标精度2--10米。
3. 光纤长度不受限，可实现侦听还原的距离50km（实验室100km）。超长距离监测，需增加一根纤芯，用于数据通信。
4. 布设水深不受限制。
5. 光纤径向方向（垂直光缆走向方向），目标探测距离50米。