[发明专利]光电复合海缆埋深监测方法

权利要求书

1.一种光电复合海缆埋深监测方法，其特征在于，该监测方法包含以下步骤：

步骤1 根据光电复合海缆的结构参数以及敷设环境参数，建立海缆的几何实体模型；

步骤2 根据光电复合海缆的各层材料特性，建立海缆的材料物性参数模型；

步骤3 根据光电复合海缆各个结构层的材料分布情况，将几何实体模型与材料物性参数模型相匹配；

步骤4 定义网格划分的方式，对已匹配完成的光电复合海缆的几何实体模型进行全区域的网格划分，建立起光电复合海缆的有限元模型；

步骤5 定义有限元分析类型为稳态热分析；

步骤6 设置光电复合海缆的环境温度以及边界上的对流换热系数；

步骤7 取不同的负载电流，在有限元模型中的导体区域施加电流载荷；

步骤8 求解光电复合海缆的有限元模型温度云图，将模型求解的光纤温度输出到温度数据库中；

步骤9 建立光电复合海缆负载电流、光纤温度与环境温度关系的数据库，形成光纤温度与环境温度的映射表；

步骤10 利用光电复合海缆中内置的单模光纤，并采用布里渊光时域分析技术实时监测光电复合海缆中光纤的温度，并求取沿线光纤温度均值为T_m,利用电流互感器（CT）测量海缆的负载电流，通过查阅步骤9的映射表得到初始埋深的环境温度T_a；

步骤11 取某一位置点的实时光纤温度T_x,查阅步骤9的映射表得到当前埋深对应的环境温度T_b;

步骤12 利用海底测温设备获取海床表面温度T_c；

步骤13 在已知初始埋深的环境温度T_a、当前埋深的环境温度T_b、海床表面温度T_c和初始埋深H的情况下，通过线性插值的方式可计算得到海缆当前的埋深h。

2.如权利要求1所述的光电复合海缆埋深监测方法，其特征在于，所述步骤1中敷设环境参数包括环境温度，光电复合海缆周围介质，土壤介质的导热系数，流体与光电复合海缆表面的对流换热情况；环境温度包含埋深处土壤的温度、海水与空气的温度；光电复合海缆周围介质包含土壤、海水、空气。

3.如权利要求1所述的光电复合海缆载流量计算方法，其特征在于，所述步骤2中材料物性参数包含：密度、比热容、导热系数。

4. 如权利要求1所述的光电复合海缆埋深监测方法，其特征在于，所述步骤8中计算光电复合海缆温度云图的计算公式如下：

（1）

式中，p为材料的密度，单位kg/m³；c为材料的比热，单位J/(kg·℃)；T为物体的瞬态温度，单位℃；τ为过程进行的时间，单位s；λ为材料的导热系数，单位W/(m·℃)；q_v为材料的内热源，单位W/m³。

5.如权利1所述的光电复合海缆埋深监测方法，其特征在于，所述步骤13

计算海缆当前埋深的公式为：

（2）

式中，h为海缆实际埋深，单位m；H为海缆初始埋深，单位m；T_a为初始埋深的环境温度，单位℃；T_b为实际埋深的环境温度，单位℃；T_c海床表面温度，单位℃。