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CN105044864B - 一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆 - Google Patents

一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，它包括缆芯、传感光纤及外铠装加强保护层，缆芯具有绝缘护层，绝缘护层分为内绝缘层和外绝缘层，内绝缘层和外绝缘层之间隐形植入传感光纤，传感光纤以适当的节距绕包在内绝缘层上并用扎纱缠绕绑扎。利用在绝缘护层中隐形植入的传感光纤，配以适用的探测仪器和系统，不但能分布式地在线监测到缆本身的位置移动和弯曲、扭转等缆体形态的应变，还能灵敏地探测到离海底光缆一定范围内的水声、地震波、船艇接近、船锚勾拉等信息，由于传感光纤隐形植入在缆芯绝缘层中并与绝缘层粘连，能及时识别开剥缆芯的行为，有效地防止通信光纤被窃听，是集通信和传感为一体的反窃听智能海底光缆。

Description

一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆
技术领域
本发明涉及海底光缆，尤其涉及一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆。
背景技术
海底光缆的工作环境非常复杂，容易受水流影响而发生位置改变、受船舶航行和渔业及养殖业活动（如船锚勾拉等）产生受牵拉、扭转、扭结等变形而降低传输信号质量和光缆寿命，严重时导致断纤和断缆。
海底光缆系统承载着海量信息，但海底光缆是可以被窃听的。目前，窃听海底光缆的主要方法是剥离所有的保护结构露出光纤，对光纤非破坏性地施加微弯，用高灵敏的接收器探测光纤弯曲部位泄漏的光信号并进行分析和处理。
为在常规海底光缆上附加对自身和对周边的监测及反窃听功能，现有的技术方案主要是：
1）利用缆中己有的通信光纤构成分布式传感系统，但由于光缆中的通信光纤处于中心位置且受多重结构的保护，除非光纤衰减增大或断裂，它对缆本身的形变（或应变）不灵敏，用于监测周边环境信息时接收到的外界信号会很弱，很难准确可靠地判断光缆周边的扰动和被窃听。
2）在海缆线路上每隔一段距离（例如为1000米）设置由耐压壳体保护的各类光电传感器（类似于海底光缆的接头盒），虽然这些传感器的灵敏度可很高，但含传感器的耐压壳体破坏了海底光缆的连续性还有较大的自身监测盲区（两个传感器之间的缆段，因而不是分布式的），因壳体暴露在明处且外观上数量众多，为非法窃听者提供了找到和打开这些壳体暴露出光纤的机会。
3）在海底光缆各结构层中设置光或电的传感单元，这些传感器的灵敏度可较高且是连续分布式或准分布式监测，但由于这些传感单元是可辨认的，对训练有素的非法窃听者而言，在开剥光缆时使用特殊工具分离这些可辨识的传感单元并不会十分困难。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆。因传感光纤与绝缘层融为一体，传感光纤隐形在绝缘层中，不但对自身和周边事件的分布式监测具有足够的灵敏度，还有效阻止绝缘层被开剥从而反窃听。
为解决上述技术问题，本发明的一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，它包括缆芯、传感光纤及外铠装加强保护层，所述缆芯具有绝缘护层，所述绝缘护层分为内绝缘层和外绝缘层，所述内绝缘层和外绝缘层之间隐形植入传感光纤，传感光纤以适当的节距绕包在内绝缘层上并用扎纱缠绕绑扎。
所述缆芯由通信光纤单元、内铠加强件及挤包在内铠加强件绞层外的绝缘护层构成；所述通信光纤单元包括各类通信光纤、阻水化合物及在外的通信光纤保护管；所述内铠加强件是绞合在通信光纤单元外的一层或多层金属或非金属单线，各单线间和各绞层间填充阻水材料；所述绝缘护层挤包在内铠加强件外。
所述通信光纤保护管为不锈钢管或铜管。
所述传感光纤是多根平行排列的光纤带或者是在这种光纤带外加有与绝缘层材料相同扁平护套的带状光缆。
所述外铠装加强保护层包括填充防腐沥青的一层或多层外铠加强件及绕包在外的外被层。
所述外铠加强件为钢丝绞线组成的绞层；所述外被层是一层或多层由多根聚丙烯绳组成的绞层。
本发明的有益效果：在常规海底光缆的外形、主要机械性能和光通信传输性能保特不变的前提下，在绝缘护层中隐形植入传感光纤，利用适用的探测仪器和系统，不但能分布式在线监测到缆本身的位置移动和弯曲、扭转等缆体形态的应变，还能灵敏地探测到离海底光缆一定范围内的水声、地震波、船艇接近、船锚勾拉等信息，由于传感光纤隐形植入在缆芯绝缘层中并与绝缘层粘连，能及时识别开剥缆芯的行为，有效地防止通信光纤被窃听，是集通信和传感为一体的反窃听智能海底光缆。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：A、缆芯，B、外铠装加强保护层，
1、通信光纤单元，1-1、通信光纤，1-2、阻水化合物，1-3、通信光纤保护管，2、内铠加强件，3、绝缘护层，3-1、内绝缘层，3-2、外绝缘层，4、传感光纤，5、扎纱，6、外铠加强件，7、防腐沥青，8、外被层，9、阻水材料。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
如图1所示，本发明的一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，它包括缆芯A、传感光纤4及外铠装加强保护层B，缆芯A具有绝缘护层3，绝缘护层3分为内绝缘层3-1和外绝缘层3-2，内绝缘层3-1和外绝缘层3-2之间隐形植入传感光纤4，传感光纤4以适当的节距绕包在内绝缘层3-1上并用扎纱5缠绕绑扎。
缆芯A由通信光纤单元1、内铠加强件2及挤包在内铠加强件2绞层外的绝缘护层3构成；通信光纤单元1包括各类通信光纤1-1、阻水化合物1-2及在外的通信光纤保护管1-3；内铠加强件2是绞合在通信光纤单元1外的一层或多层金属或非金属单线，各单线间和各绞层间填充阻水材料9；绝缘护层3挤包在内铠加强件2外。
通信光纤单元1在专用设备上制造，由若干通信光纤1-1和阻水化合物1-2及通信光纤保护管1-3组成。通信光纤保护管1-3为不锈钢管或铜管，通信光纤1-1是各类用于光通信的单模或多模光纤，在管内的最大数量由光纤特性和保护管的内径决定，光纤在管内应有合适的余长；阻水化合物1-2应与光纤相容，在管内的填充率不低于75%；通信光纤保护管1-3由不锈钢带或铜带经成型、焊接和拉拔制成，通信光纤1-1和阻水化合物1-2在金属带材焊接成管前的成型过程中同步输入至通信光纤保护管1-3中。
内铠加强件2利用绞线机将一层或多层金属或非金属单线（图1中为一层）直按绞合在通信光纤单元1外，金属单线通常是镀锌钢线、铜线或它们的组合，每层单线覆盖率不低于95%；各单线间和各绞层间填充阻水材料9，其材质应与绞线材料相容。
绝缘护层3的材质通常是高密度聚乙烯或其他热塑性材料，分为内绝缘层3-1和外绝缘层3-2两部分。先将内绝缘层3-1挤包在内铠加强件2绞层外，然后用成缆机将传感光纤4以适当的节距绕包在内绝缘层上并用扎纱5缠绕绑扎，扎纱5是聚乙烯纤维、纺纶纤维或其他适用的纤维，随后用与内绝缘层3-1相同的材料挤制外绝缘层3-2形成缆芯A，由于内外两层绝缘层和扁平带状光缆护套的熔融温度相同，传感光纤4与两层绝缘层粘结为一体从而隐形。
传感光纤4是多根平行排列的经UV涂料固化成的光纤带或者是在这种光纤带外加有与绝缘层材料相同扁平护套的带状光缆。传感用光纤是常规光纤或对某些参数敏感的特种光纤。
外铠装加强保护层B包括填充防腐沥青7的一层或多层外铠加强件6及绕包在外的外被层8；外铠装加强保护层B在海缆外铠装生产线上完成。在缆芯A上绞合一层或多层外铠加强件6（图1中为一层），外铠加强件6通常是镀锌钢线绞线组成的绞层，每层单线覆盖率不低于95%，各单线间和各绞层间填充防腐沥青7，最后绕包外被层8，外被层是一层或多层由多根聚丙烯绳组成的绞层。
在常规海底光缆的外形、主要机械性能和光通信传输性能保特不变的前提下，在绝缘护层中隐形植入传感光纤，利用适用的探测仪器和系统，不但能分布式在线监测到缆本身的位置移动和弯曲、扭转等缆体形态的应变，还能灵敏地探测到离海底光缆一定范围内的水声、地震波、船艇接近、船锚勾拉等信息，由于传感光纤隐形植入在缆芯绝缘层中并与绝缘层粘连，能及时识别开剥缆芯行为，有效地防止通信光纤被窃听，是集通信和传感为一体的反窃听智能海底光缆。

Claims (4)

1.一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，其特征在于：它包括缆芯、传感光纤及外铠装加强保护层，所述缆芯具有绝缘护层，所述绝缘护层分为内绝缘层和外绝缘层，所述内绝缘层和外绝缘层之间隐形植入传感光纤，传感光纤以适当的节距绕包在内绝缘层上并用扎纱缠绕绑扎；所述缆芯由通信光纤单元、内铠加强件及挤包在内铠加强件绞层外的绝缘护层构成；所述通信光纤单元包括各类通信光纤、阻水化合物及在外的通信光纤保护管；所述内铠加强件是绞合在通信光纤单元外的一层或多层金属或非金属单线，各单线间和各绞层间填充阻水材料；所述绝缘护层挤包在内铠加强件外；所述传感光纤是多根平行排列的光纤带外加有与绝缘层材料相同扁平护套的带状光缆；先将内绝缘层挤包在内铠加强件绞层外，然后用成缆机将传感光纤以适当的节距绕包在内绝缘层上并用扎纱缠绕绑扎，随后用与内绝缘层相同的材料挤制外绝缘层形成缆芯，内外两层绝缘层和扁平带状光缆护套的熔融温度相同，传感光纤与两层绝缘层粘结为一体从而隐形。
2.根据权利要求1所述的一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，其特征在于：所述通信光纤保护管为不锈钢管或铜管。
3.根据权利要求1所述的一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，其特征在于：所述外铠装加强保护层包括填充防腐沥青的一层或多层外铠加强件及绕包在外的外被层。
4.根据权利要求3所述的一种在缆芯绝缘层中隐形植入传感光纤的智能海底光缆，其特征在于：所述外铠加强件为钢丝绞线组成的绞层；所述外被层是一层或多层由多根聚丙烯绳组成的绞层。
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