Статья STF Mag: как распределенное оптоволоконное зондирование способствует развитию мониторинга подводных кабелей

Sep 21, 2023

Опубликовано в сентябрьском номере журнала SubTel Forum Magazine.

Когда в 1868 году между Великобританией и Канадой было передано первое телеграфное сообщение, отправленное по подводному кабелю, из-за нехватки пропускной способности кабеля и ретрансляторов скорость передачи по кабелю была ограничена двумя словами в минуту. Несмотря на то, что сообщения поступали по частям, они доставлялись быстрее, чем следующий по скорости способ передачи: пароходы, которым потребовалось бы 10 дней, чтобы добраться между двумя точками.[1] За два года скорость передачи уже улучшилась до 20 слов в минуту. Перенесемся на 150 лет вперед: подводные кабели превратились в коммуникационные супермагистрали, отвечающие за транспортировку 99% интернет- и облачного трафика по всему миру примерно по 500 подводным кабелям, которые охватывают 1,3 миллиона километров дна океана.[2]

Подводные силовые кабели также рассматриваются как способ изменить правила игры в энергетическом секторе, поскольку они позволяют передавать электроэнергию высокого напряжения под водой. Варианты использования подводных кабелей продолжают развиваться. Они играют центральную роль в освоении морской энергии, а такие впечатляющие проекты, как недавно завершенный Северо-морской трубопровод[3], привлекают внимание к необходимости стран пожинать плоды превосходящей активности океанского ветра и производства приливной энергии. Учитывая растущую зависимость мировой экономики как от связи (Интернета и облачных технологий), так и от передачи энергии, подводные кабели становятся все более жизненно важными, поэтому крайне важно, чтобы инновации в области смягчения угроз продолжали развиваться, чтобы обеспечить надежную доставку критически важных соединений и энергии для наши сообщества.

Как и эволюция самих подводных кабелей, технологии распределенного оптоволоконного зондирования и, в частности, технологии обнаружения и измерения вибрации (VID+R) быстро развиваются и достигают переломного момента в своем внедрении. Обнаружение оптоволокна приносит пользу операторам кабельного телевидения, впервые обеспечивая мгновенное понимание угроз на каждом метре длинного линейного актива. Этот тип полезной информации в режиме реального времени обеспечивает явную экономию средств и позволяет избежать простоев. Хотя оптоволоконные датчики все чаще применяются в телекоммуникационных кабелях, они остаются менее известным решением для силовых кабелей. Ожидается, что рынок распределенного оптоволоконного зондирования (DFS) будет расти со средним годовым темпом роста 7,3% в течение следующих восьми лет, достигнув к 2030 году общей рыночной стоимости в 2553,5 миллиона долларов США[4]. обратив внимание на эту технологию в ближайшие годы.

Эволюция распределенного оптоволоконного зондирования для мониторинга подводных силовых кабелей

Несомненно, подавляющее большинство ежегодных отключений подводных кабелей вызвано внешней агрессией, в том числе перетаскиванием якоря и донным тралением рыболовных судов. Воздействие стихийных бедствий, таких как цунами, наряду с геологическими сдвигами, является еще одной основной причиной разрушения. Иногда ущерб огромен и очевиден, как, например, обрыв подводного кабеля в Средиземном море в 2008 году, в результате которого миллионы людей остались без Интернета[5], или обрыв подводного силового кабеля в 2020 году, в результате которого 18 000 домов на острове Скай остались без электричества, что вынудило провайдера обратиться к дизельной электростанции для обеспечения резервного электричества[6]. В других случаях промахи или частичные удары могут повредить кабели без немедленного отключения электроэнергии. Такое скрытое повреждение может оставаться незамеченным в течение некоторого времени, прежде чем произойдет неизбежный отказ кабеля, требующий ремонта даже спустя годы после разрушительного события. В любом случае обрывы и неисправности кабелей прерывают жизненно важное энергоснабжение. Затраты на ремонт могут достигать 10 миллионов фунтов стерлингов или 12 миллионов долларов США и обычно сопровождаются репутационным ущербом и потерей дохода помимо прямых затрат на ремонт. Обычно необходимо мобилизовать соединительное судно, а операция по соединению часто может занять от 40 до 60 дней для завершения ремонта[7], что увеличивает затраты.

Как известно операторам подводных кабельных сетей, они являются одним из немногих элементов критической инфраструктуры, которые практически невидимы после развертывания на дне океана – в отличие от почти всей другой критической инфраструктуры, владельцы подводных кабелей практически не имеют представления о том, что происходит. вокруг своих активов. Существуют методы защиты, которые отслеживают то, что происходит непосредственно над их кабелями. Традиционные методы включают мониторинг маяков АИС, патрулирование надводных кораблей и воздушную съемку; однако этих методов легко избежать (маяки AIS отключены), они имеют большие временные/пространственные пробелы в наблюдении за объектом, являются дорогостоящими, а время их работы ограничено и зависит от погоды. По сути, эти подходы к наблюдению не осуществляются непосредственно на объекте и не охватывают всю его длину 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Познакомьтесь с технологией распределенного оптоволоконного зондирования.