潜水电缆海洋状态监测的波浪水槽实验

跨越海上风电场区域的海洋状态监测对于保持结构安全、有效运行系统以及评估风电机组的环境效应至关重要。传统海洋状态传感器如浮标限制了其可观测覆盖范围；因此，在广阔区域安装许多传感器以获取足够的海洋状态信息是必要的。然而，根据成本考量，这种情况并不实用。相反，本研究提出将光纤用于海底通信电缆作为海洋状态监测传感器，采用分布式声学传感技术（DAS）。DAS是一种基于激光射出的雷利背scatter的光纤振动传感技术。它在每个空间梱口（称为沿光纤的"通道"）中实时测量动态应变。在海底的电缆中，由于波浪导致的时变水压预期会施加动态应变。这一假设激励我们验证DAS用于电缆是否可以估计海洋状态，如波浪周期、波高和到达方向。因此，作者进行了以可编程波浪发生器为条件的波浪水槽实验。实际的电缆在与底部安装的海上风电机组相同条件下安装。实验结果表明：(i) 可从频域分析中准确估计波浪周期。(ii) DAS振动功率与波高之间存在强线性关系。(iii) 当电缆至少以两种不同角度平行铺设时，可估计波浪到达方向，误差为1.5度。这些结果推动了将现有海上风电场的电缆作为海洋状态监测传感器的可行性。