AIS系统在海洋遥感卫星的应用与设计优化

目前国际和国内已普遍采用星载船舶自动识别系统（Automatic Identification System,AIS）接收系统提升针对全球船只信息的采集和监测能力。本文主要介绍了国内外星载AIS系统发展的主要进展及取得的成果,重点针对目前星载AIS系统存在的近海船只密集区域信号碰撞导致检测概率降低的技术问题,通过建模仿真找到具体原因,给出后续AIS星载载荷针对此问题在设计和应用上的优化建议。本文可作为后续星载AIS系统设计的参考。     

南海海底光缆废弃方式实例浅析

随着海底光缆技术的快速发展,我国废弃的旧海缆越来越多。文章介绍各种海缆的废弃原因和废弃方式,并以泰越港海缆和亚太网络B17段海缆为实例,从对海洋环境、海洋功能区和海洋开发活动3个方面的影响分析比较其废弃方式的利弊;随着保护海洋生态环境和提高海底空间资源利用率的要求不断提高,全线打捞回收废弃海缆的方案为最优方案。     

基于材料非线性的两种海缆弯曲限制器的有限元分析与试验验证

海缆在使用过程中,受到洋流冲击及自身重量的影响,容易过度弯曲,从而影响海缆的寿命,造成经济损失。弯曲限制器是防止海缆过度弯曲的重要附件。文中建立海缆弯曲限制器A、B两种不同结构的模型,通过有限元模拟分析,比较在相同弯矩载荷下两种结构的锁紧弯曲半径及应力、应变情况,并通过试验验证两种结构的实际使用情况和模拟分析结果的一致性,为海缆弯曲限制器的优化改进提供了参考。计算结果表明:随着弯矩的增大,两种结构的锁定弯曲半径的变化趋势一致,但相同的弯曲半径下所能承受的载荷和两种结构曲率的平缓度有着较大的差异;在相同的应用环境下,B型结构能够更好地保护海缆,限制海缆的最小弯曲半径。     

走滑断层作用下光纤复合海底电缆的力学响应规律研究

作为一种长距离传输电力和信息的有效工具,海缆难免需跨越断层活动区域。为深入研究断层作用下海缆的力学响应规律与其破坏机制,以典型的走滑断层为依托,利用ABAQUS建立了海床-海缆相互作用的数值仿真模型,得到了海缆典型结构层的位移、应变以及应力等的变化规律。研究结果表明:在走滑断层作用下,海缆的变形大体呈"Z"字形,海缆外被层、铜导体的轴向塑性应变随断层错动位移的增加而增加;海缆外被层可发生明显的开裂甚至剥离变形,同时尽管XLPE绝缘层与镀锌钢丝铠装层的截面变形量均先随断层错动位移的增加先增加而后缓慢下降,但两者变化并不同步;由于断层错动位移所引起的拉-剪应力,海缆整体上表现为张拉破坏。研究方法和成果可为跨断层光纤复合海底电缆的设计和运营维护提供一定的技术指导。     

计及复杂海洋环境适应性的海缆敷设故障特征提取模型构建

海缆作为连接海上风电场和陆上集中控制中心的“纽带”,承担着整个风电场的电力传输和通信任务。本文以实时监测海缆运行状态、提高海缆故障诊断效果为目标,构建计及复杂海洋环境适应性的海缆敷设故障特征提取模型。本文基于复杂海洋环境对海缆敷设的影响,分析布里渊频移与电缆温度、应变的关系,构建三者之间的线性方程;结合拉曼散射信号的温...     

子母管结构中海缆涡激振动特性研究

采用流固耦合分析方法,对某海洋石油开采项目采用的子母管结构进行涡激振动特性研究,并与相同海缆在自由悬跨状态下振动特性进行比较。数值仿真结果显示,受母管影响,子母管中海缆由于涡街效应产生的升力振幅随时间变化不一致,而单根海缆升力幅值稳定;子母管中海缆产生的拖曳力高出单根海缆65%,振动幅值加大,并且沿整根海缆尾流中湍动能分布呈现随机性,导致水动力沿整根海缆分布不均匀。提取海缆升力与垂直水流方向振幅进行比较,发现涡激升力是导致垂直方向振动的主要原因。子母管中海缆在水流阻力和涡激升力共同作用下产生较大的位移和应变,应进一步调整夹具间距和剩余张力来减缓海缆疲劳损伤。     

基于AIS的海洋环境目标监测技术研究

介绍了由多种AIS监测平台获取船舶信息的方法,探讨基于AIS的海洋环境目标监测技术。介绍了AIS信息获取和融合技术,提出了同类传感器多源融合与异类传感器多源融合的模型,描述了船只目标信息提取与应用技术。通过收集处理AIS信息,可以大大扩展船舶的监视范围,对于提高船舶动态的监控能力和海上安全的保障能力具有很重要的意义。     

抛锚对海缆的撞击概率分析

船锚是威胁海缆的一大重要因素,为准确衡量船锚对海缆的威胁大小,提高海缆系统风险评估精准度,针对抛锚威胁的发生概率,提出了运用概率论中正态分布对其进行计算的方法,并给出了计算实例。     

微分有限元海缆磁异常探测方法研究

海缆在长久的电力信息输送过程中,损坏故障等突发事故经常发生,研究海缆在地磁背景下环境周围产生磁异常扰动信号,确定海底海缆轨迹和埋设深度,能够在突发状况之后迅速针对该区域内的海缆进行定位,及时对海缆进行维修。基于微元磁偶极子有限元仿真建立海缆磁场模型,探究了检测距离(D_CPA)、海缆长度(L)、背景磁场对海缆磁异常特性的影响规律。通过研究可知：D_CPAD_CPA>L时衰减指数约为–2.8,D_CPA>3L时衰减指数约为–3;D_CPA固定时,海缆磁异常随长度明显增加到一定程度会趋向稳定,信号发生畸变;背景磁场分量改变不仅可能改变海缆磁异常信号的强度,还可能改变其信号波形特征。     

计算分析潮流对海缆路由稳定性的影响

通过野外勘察和室内试验分析结果,了解琼州海峡北海—临高段海缆路由区浅层海底土分布特征和路由区及其附近海区的潮流特征,利用计算的方法分析了10 a和50 a一遇的潮流对海缆路由区冲刷破坏的可能性。结果发现,在琼州海峡海缆路由区海底砂性土平均起动流速(23.2~58.9 cm/s)小于10 a一遇(75.2~93.8 cm/s)和50 a一遇(85.4~113.7 cm/s)的预测流速;海底粘性土的平均起动流速(64.8 cm/s)也小于10 a一遇(76.2 cm/s)和50 a一遇(87.4 cm/s)的预测流速。路由区海底土会因潮流冲刷作用而发生失稳破坏,影响埋设在海底土中海缆的安全。同时,结果还发现潮流对砂性海底土的影响大于对粘性海底土的影响。     

Study on submarine cable tension during laying

In order to design submarine optical-fiber cable, it is very important to clarify the cable tension and fiber elongation during laying because the fiber elongation allowance is very small. When submarine cable is being laid from a cable ship, cable weight in water plus such additional tension as bottom tension caused by the negative slack and tension due to ship motion work upon the cable [1]. Cable tension changes during laying were theoretically studied. This paper quantitatively clarifies bottom tension dependence at the touchdown point caused by the negative slack upon both water depth and ship velocity. It is shown that the shallower the water depth is and the faster the ship velocity is, the larger the bottom tension is. The theoretical bottom tension showed good agreement with the experimental value measured during sea trials on laying submarine optical-fiber cable [2], [3]. This paper also describes the correlation between cable, ship motion, and cable tension vibration by examining experimental results. It quantitatively clarifies the tension vibration magnitude.     

埕岛海上石油平台周边海底管道与电缆的探测技术研究

海上石油平台周边海底管缆密集,管线状废弃物多,且有相互交叉现象,常有管道与电缆分辨不清或将管线状废弃物误判成海底管缆等情况发生。这严重影响了生产运行和作业平台就位的安全,给指挥作业平台插桩、就位、船舶抛锚带来了很多困难和安全隐患。在埕岛油田平台附近海底管道电缆探测技术研究中,利用目前世界上已有的、对海底管缆探测较为有效的各种仪器设备和方法手段,进行了试点研究,从中寻求适合埕岛油田海区海底管道、电缆位置和埋设状况探测的最佳方法和手段。通过试点研究,对探测海底管道和电缆的各种仪器的探测性能、探测方法、探测过程中应注意的事项以及存在的问题进行了较全面的介绍。     

地形地貌检测在琼州海峡500kV海底电缆运维中的应用

简要介绍了琼州海峡500 kV海底电缆地形地貌特点及保护方式,分析了侧扫声呐及多波束检测的基本原理,对侧扫声呐在海底电缆裸露及悬空检测的原理进行了重点阐述。结合海南联网500 kV海底电缆近几次检测数据,通过侧扫声呐地貌检测结果,重点对海底电缆裸露情况、抛石坝及铸铁套管保护状况、海底电缆周围异常进行了分析,能够正常检测出海底电缆的裸露、抛石坝的坍塌及周围异物等异常情况。通过多波束地形检测结果,分析了海底电缆路由区域整体地形状况及抛石坝整体状况、通过Kriging插值方法生成不同的DEM(数字高程模型,Digital Elevation Model),分别从宏观和微观角度对海底电缆路由区域地形冲淤变化进行了分析,并对沙波稳定性进行了分析。结论认为,部分区域地形冲刷严重,容易造成海底电缆裸露、悬空,需要及早关注并采取防冲刷措施。     

海底有缆在线观测系统研究与应用综述

获取高质量海洋观测数据是维护国家安全和权益、保障人类生存与可持续发展、应对全球气候变化、开发利用海洋资源、防灾减灾等的重要基础。随着海底观测技术的发展,海底有缆观测已成为地球观测的第三个平台。通过借鉴国内外海底观测网的成熟技术,设计研发单节点海底有缆在线观测系统,主要包含海底观测、电力信息传输和陆上人机交互信息管理等三个子系统,具有高度可扩展性,可根据监测需求集成安装常用的各类海洋观测仪器和水下高清摄像头,从而实现海洋环境和水下生物资源的原位、长期、连续、稳定的在线观测。研发的海底有缆在线观测系统构造简单、扩展性强、经济成本低,已广泛应用于山东省海洋牧场观测网的海洋生态环境和渔业资源、辽东湾的冬季海冰、海洋牧场与海上风电的融合效应、河流入海口水质、海上溢油等不同领域的业务化监测中,为我国海洋生态环境保护与修复、海洋资源开发利用、海洋防灾减灾等提供了高质量的科学数据支撑。海底有缆在线观测系统是业务化海洋在线观测技术领域里的创新研究,具有重要科学意义和广泛应用前景。     

深海海底光缆敷设施工余量控制的原理和控制软件的应用

为解决深海有中继海底光缆项目技术难题,中国海底电缆建设有限公司开发了海底光缆敷设施工控制软件,填补我国相关领域的空白。文章介绍海底光缆敷设施工余量控制的原理和控制软件的操作流程:海底光缆余量包括区域余量、底部余量和释放余量,余量控制是海底光缆敷设施工中最关键的核心技术环节,应用控制软件可极大地降低计算量和提高计算精确度,并可通过在施工中不断调整计划,从而极大地提高施工质量,具有传统人工计算不可比拟的优势。     

中韩海底光缆(西段)弃置方案可行性研究

中韩海底光缆已于2005年7月宣布废弃.中韩海底光缆是我国宣布废弃的第一条国际海底光缆.通过对中韩海底光缆多种可能的弃置方案进行分析,对比研究了各种弃置方案的利弊及可行性.通过比选,提出了全线打捞回收方案是最佳方案;领海以内打捞回收方案次之,是具有现实性和可操作性的方案;原地弃置方案是最不适合中韩光缆弃置的方案.     

Submarine cables: a challenge for ocean management

The international submarine cable industry is a major component of the global telecommunications system, providing important services and requiring increased levels of protection for the maintenance of global economic and maritime security, broadly defined. An overview is given of the submarine cable industry, including its technological developments, legal aspects, security considerations, and implications for integrated ocean planning and management. In the context of multiple ocean use, submarine cables can cause spatial conflicts with other ocean users, particularly the fishing industry. Issues to be examined include compensation for lost or damaged gear, legal liability for cable damage, and regulation and licensing of cables on the seabed of the continental shelf and the high seas. Recent industry-to-industry agreements and programs for compensation to fishers in the USA and Canada are significant advancements in the implementation of integrated approaches to ocean management and planning. The development of transparent and stable interdepartmental processes for the coordinated planning, management and regulation of submarine cables is required for national EEZs. The regulation of international cable industry practices must be harmonized with national management approaches.     

北极海缆路由工程地质勘察问题探析

跨北极海缆以其铺设成本低、海缆传输距离短、信息传输速率高等优点成为多个国家优先选择的海缆线路。文章简要介绍了环北极国家和我国的北极海缆建设现状。探讨了海冰对工程地质勘察区域的限制、海冰对工程地质调查取样的影响、海雾对工程地质勘察进度的影响和北极地缘政治对工程地质勘察的制约。提出增强调查船舶破冰性能、加速勘察技术革新、提升海冰气象预报能力和深化国际合作等建议,以提升我国北极区域海上综合勘察能力。     

引航员登离船安全防护装置研究

引航员登离软梯过程中,使用手动方式上下移动安全带实现引航员安全防护较为繁琐,且会出现二次伤害风险。为此,提出一种新型登离船安全防护装置,包括姿态监控装置和攀爬防护装置。姿态监控装置通过姿态传感器MPU(Multi-chipUnit)-9250获取人体姿态信息,并实现人体步数的判断;攀爬防护装置以直流电机作为装置驱动源,配合爬绳同步轮组,设计攀爬防护装置机械结构、锁紧结构和电控装置,实现了引航员登离船过程中装置跟随人体的自动跟随功能。实验结果表明:该装置相对于传统手动攀爬方式具有更好的智能性、便携性、安全性。