KR20240103114A - System for detecting a buried depth of a submarine cable and method for detecting a a buried depth of a submarine cable with using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 해저케이블의 매설깊이를 실시간으로 간편하고 정확히 탐지함으로써 매설깊이가 불충분해 해저케이블이 해저면에서 부분적으로 노출됨으로써 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a submarine cable burial depth detection system and a submarine cable burial depth detection method using the same. Specifically, the present invention provides a submarine cable burial depth detection system that can easily and accurately detect the burial depth of a submarine cable in real time, effectively preventing damage to the submarine cable by being partially exposed on the sea floor due to insufficient burial depth, and the same. This relates to a method for detecting the buried depth of submarine cables.
Description
본 발명은 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 해저케이블의 매설깊이를 실시간으로 간편하고 정확히 탐지함으로써 매설깊이가 불충분해 해저케이블이 해저면에서 부분적으로 노출됨으로써 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a submarine cable burial depth detection system and a submarine cable burial depth detection method using the same. Specifically, the present invention provides a submarine cable burial depth detection system that can easily and accurately detect the burial depth of a submarine cable in real time, effectively preventing damage to the submarine cable by being partially exposed on the sea floor due to insufficient burial depth, and the same. This relates to a method for detecting the buried depth of submarine cables.
바다를 가로질러 대륙 사이를 연결하거나 육지와 해상 구조물 사이를 연결하는 해저케이블은 적어도 부분적으로 바닷물 속에 포설되는데, 이러한 포설 환경에서 어업활동이나 선박의 닻내림 등으로 손상될 수 있기 때문에 해저면 토양 내부에 일정깊이로 매설되는 방식으로 포설되고 있다.Submarine cables that connect continents across the ocean or between land and offshore structures are laid at least partially in seawater, and in this laying environment, they can be damaged by fishing activities or ships' anchoring, so they are damaged inside the soil of the seafloor. It is laid in a way that it is buried at a certain depth.
한편, 해저지형은 파도, 해류, 지진, 해일 등에 의해 변화하기 때문에 이러한 해저면 토양 내부에 매설된 해저케이블의 매설깊이 역시 지속적으로 변화할 수 있고, 상기 매설깊이가 초기 포설시에 비해 낮아지게 되면 해저케이블이 부분적으로 노출되어 외부 충격에 의해 손상될 가능성이 있다.On the other hand, since the seafloor topography changes due to waves, currents, earthquakes, tsunamis, etc., the burial depth of the submarine cable buried inside the seafloor soil may also continuously change, and if the burial depth becomes lower than at the time of initial laying, the seafloor There is a possibility that the cable may be partially exposed and damaged by external impact.
따라서, 종래에는 잠수 로봇을 이용해 해저케이블이 포설된 위치를 따라 이동하면서 상기 해저케이블로부터의 자기장을 분석해 상기 해저케이블의 매설깊이를 탐지했으나, 이러한 방법은 해저케이블의 매설깊이를 실시간으로 탐지할 수 없고 토양 내부에서 포설시와 다른 형상으로 해저케이블이 굴곡되거나 변형되는 경우 탐지한 매설깊이에 오차가 발생하여 정확한 탐지가 어려운 문제가 있다.Therefore, conventionally, the burial depth of the submarine cable was detected by analyzing the magnetic field from the submarine cable while moving along the location where the submarine cable was laid using a diving robot, but this method cannot detect the burial depth of the submarine cable in real time. If the submarine cable is bent or deformed inside the soil to a different shape than when laid, errors may occur in the detected burial depth, making accurate detection difficult.
그러므로, 해저케이블의 매설깊이를 실시간으로 간편하고 정확히 탐지함으로써 매설깊이가 불충분해 해저케이블이 해저면에서 부분적으로 노출됨으로써 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, by simply and accurately detecting the buried depth of the submarine cable in real time, the submarine cable buried depth detection system can effectively prevent the submarine cable from being damaged by being partially exposed on the sea floor due to insufficient burial depth, and the submarine cable buried using the same. There is an urgent need for depth detection methods.
본 발명은 해저케이블의 매설깊이를 실시간으로 간편하고 정확히 탐지함으로써 매설깊이가 불충분해 해저케이블이 해저면에서 부분적으로 노출됨으로써 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a submarine cable burial depth detection system that can effectively prevent damage by partially exposing the submarine cable to the seafloor due to insufficient burial depth by simply and accurately detecting the buried depth of the submarine cable in real time, and a submarine cable using the same. The purpose is to provide a burial depth detection method.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,
내부에 광유닛이 구비된 해저케이블; 상기 해저케이블 일단에서 상기 광유닛에 신호를 입력하고 상기 해저케이블의 타단에서 돌아온 광산란 신호를 분석하는 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치; 및 상기 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치로부터 분석한 광산란 신호로부터 광유닛의 온도를 추정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 연산장치를 포함하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템을 제공한다.Submarine cable equipped with an optical unit inside; An optical time domain reflectometer (OTDR) device that inputs a signal to the optical unit at one end of the submarine cable and analyzes a light scattering signal returned from the other end of the submarine cable; And a calculation device for detecting the burial depth of the submarine cable by estimating the temperature of the optical unit from the light scattering signal analyzed from the optical time domain reflectometer (OTDR) device. It provides a submarine cable burial depth detection system.
여기서, 상기 해저케이블은 도체와 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 하나 이상의 코어를 포함하고, 상기 연산장치는 열회로를 이용해 상기 광유닛의 온도로부터 상기 도체의 온도를 추정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템을 제공한다.Here, the submarine cable includes one or more cores including a conductor and an insulating layer surrounding the conductor, and the calculation device estimates the temperature of the conductor from the temperature of the optical unit using a thermal circuit to determine the burial depth of the submarine cable. It provides a submarine cable burial depth detection system, characterized in that it detects.
또한, 상기 해저케이블은 복수 개의 코어 및 상기 복수 개의 코어 사이의 공간에 개재를 포함하고, 상기 코어는 각각 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 금속차폐층 및 상기 금속차폐층을 감싸는 고분자 시스를 포함하며, 상기 광유닛은 상기 개재 내부에 배치되고, 상기 열회로는 상기 도체, 상기 절연층, 상기 금속차폐층, 상기 고분자 시스 및 상기 개재로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 열용량, 열저항 및 열손실로 구성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템을 제공한다.In addition, the submarine cable includes a plurality of cores and an intervening space between the plurality of cores, and the cores each include a conductor, an insulating layer surrounding the conductor, a metal shielding layer surrounding the insulating layer, and the metal shielding layer. It includes a surrounding polymer sheath, wherein the optical unit is disposed inside the interposition, and the thermal circuit includes at least one heat capacity selected from the group consisting of the conductor, the insulating layer, the metal shielding layer, the polymer sheath, and the interposition, It provides a submarine cable burial depth detection system, which is characterized by consisting of thermal resistance and heat loss.
나아가, 상기 열회로는 아래 회로도와 같이 구성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템을 제공한다.Furthermore, it provides a submarine cable burial depth detection system, wherein the thermal circuit is configured as shown in the circuit diagram below.
상기 회로도에서, Qc는 도체의 열용량, Qi는 절연층의 열용량, Qj는 고분자 시스의 열용량, Qf는 개재의 열용량을 나타내고, T1은 절연층의 열저항, Tj는 고분자 시스의 열저항, Tf는 개재의 열저항을 나타내며, Wc는 도체의 열손실, Wd는 절연층의 열손실, Ws는 금속차폐층의 열손실을 나타내고, θc는 도체의 온도, θj는 고분자 시스의 온도, θs는 금속차폐층의 온도, θoptic은 광유닛의 온도이다.In the circuit diagram, Q c represents the heat capacity of the conductor, Q i represents the heat capacity of the insulating layer, Q j represents the heat capacity of the polymer sheath, Q f represents the heat capacity of the intervention, T 1 represents the thermal resistance of the insulating layer, and T j represents the heat capacity of the polymer sheath. The thermal resistance, T f represents the thermal resistance of the intervention, W c is the heat loss of the conductor, W d is the heat loss of the insulating layer, W s represents the heat loss of the metal shielding layer, θ c is the temperature of the conductor, θ j is the temperature of the polymer sheath, θ s is the temperature of the metal shielding layer, and θ optic is the temperature of the optical unit.
한편, 상기 광산란 신호는 라만 산란(Raman Scattering) 신호 또는 브릴루앙 산란(Brillouin Scattering) 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템을 제공한다.Meanwhile, the light scattering signal provides a submarine cable burial depth detection system, wherein the light scattering signal includes a Raman scattering signal or a Brillouin scattering signal.
또한, 상기 광유닛은 루즈튜브 내의 빈 공간에 하나 이상의 광섬유가 실장되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템을 제공한다.In addition, the optical unit provides a submarine cable burial depth detection system, characterized in that one or more optical fibers are mounted in the empty space within the loose tube.
한편, 포설초기시 해저케이블 내부의 초기온도를 예상하는 단계; 해저케이블의 광유닛 온도를 측정하는 단계; 및 상기 초기온도를 기준으로 상기 광유닛의 온도변화를 분석하여 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 단계를 포함하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법을 제공한다.Meanwhile, the step of predicting the initial temperature inside the submarine cable at the beginning of laying; Measuring the temperature of the optical unit of the submarine cable; and detecting the buried depth of the submarine cable by analyzing the temperature change of the optical unit based on the initial temperature.
여기서, 해저케이블 내부의 초기온도를 예상하는 단계는 해저케이블의 매설깊이와 내부온도의 관계를 기준으로 포설초기 해저케이블의 매설깊이에 따라 내부온도를 예상하고, 예상한 내부온도가 포설초기 측정한 광유닛 온도와 상이한 경우 상기 관계를 수정하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법을 제공한다.Here, the step of predicting the initial temperature inside the submarine cable is to predict the internal temperature according to the buried depth of the submarine cable at the beginning of laying based on the relationship between the buried depth of the submarine cable and the internal temperature, and the expected internal temperature is measured at the beginning of laying. A method for detecting the buried depth of a submarine cable is provided, characterized in that the above relationship is corrected when it is different from the optical unit temperature.
또한, 열회로를 이용해 상기 광유닛의 온도로부터 해저케이블 도체의 온도를 추정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법을 제공한다.In addition, a method for detecting the buried depth of a submarine cable is provided, characterized in that the buried depth of the submarine cable is detected by estimating the temperature of the submarine cable conductor from the temperature of the optical unit using a thermal circuit.
나아가, 탐지한 해저케이블의 매설깊이가 기준값 이하로 얕은 부분이 존재하는 경우 디스플레이를 통해 해저케이블의 위험 부분을 표시하거나 작업자에게 알람을 보내는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법을 제공한다.Furthermore, if there is a shallow part of the detected submarine cable below the standard value, a method for detecting the buried depth of the submarine cable is provided, which is characterized in that it displays the dangerous part of the submarine cable through a display or sends an alarm to the worker.
본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템 및 이를 이용한 해저케이블 매설깊이 탐지 방법은 해저케이블에 포함된 광케이블 유닛의 광섬유에 신호를 주입하고 되돌아 오는 광신호를 분석하는 광 시간영역 반사계 장치를 이용해 광케이블 유닛의 온도 또는 이로부터 추정된 도체의 온도로부터 해저케이블의 매설깊이를 실시간으로 간편하고 정확히 탐지함으로써 매설깊이가 불충분해 해저케이블이 해저면에서 부분적으로 노출됨으로써 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.The submarine cable burial depth detection system according to the present invention and the submarine cable burial depth detection method using the same use an optical time-domain reflectometer device that injects a signal into the optical fiber of the optical cable unit included in the submarine cable and analyzes the returning optical signal. An excellent effect that can effectively prevent damage due to partial exposure of the submarine cable on the sea floor due to insufficient burial depth by simply and accurately detecting the buried depth of the submarine cable in real time from the temperature of the unit or the temperature of the conductor estimated from this. represents.
도 1은 본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템의 개요도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템에서 해저케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 방법의 하나의 실시예에 관한 흐름도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a submarine cable burial depth detection system according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of one embodiment of a submarine cable in the system shown in Figure 1.
Figure 3 is a flowchart of one embodiment of the method for detecting the depth of submarine cable burial according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure will be thorough and complete, and so that the spirit of the invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템의 개요도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a submarine cable burial depth detection system according to the present invention.
본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템은 해저케이블(1000), 상기 해저케이블(1000) 일단에서 광유닛에 신호를 입력하고 상기 해저케이블의 타단에서 돌아온 광산란 신호를 분석하는 광 시간영역 반사계(Optical Time Domain Reflectometer; OTDR) 장치(2000), 상기 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치(2000)로부터 분석한 광산란 신호로부터 광유닛 또는 도체의 온도를 추정해 해저케이블(1000)의 매설깊이를 탐지하는 연산장치(3000)를 포함할 수 있다.The submarine cable burial depth detection system according to the present invention is a submarine cable 1000, an optical time-domain reflectometer ( Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) device (2000), detects the buried depth of the submarine cable (1000) by estimating the temperature of the optical unit or conductor from the light scattering signal analyzed by the optical time domain reflectometer (OTDR) device (2000). It may include an arithmetic device 3000.
여기서, 해저케이블(1000)의 매설깊이는 해저케이블(1000)의 상단으로부터 수직 방향의 해저면까지의 길이를 의미한다.Here, the burial depth of the submarine cable 1000 refers to the length from the top of the submarine cable 1000 to the sea floor in the vertical direction.
도 2는 도 1에 도시된 시스템에서 해저케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view of one embodiment of a submarine cable in the system shown in Figure 1.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 해저케이블(1000)은 전력 유닛으로서 복수의 코어(100)를 포함하고, 상기 각각의 코어(100)는 도체(110), 내부반도전층(130), 절연층(120), 외부반도전층(140), 금속차폐층(150), 고분자 시스(160) 등을 포함할 수 있다.As shown in Figure 2, the submarine cable 1000 includes a plurality of cores 100 as a power unit, and each core 100 includes a conductor 110, an internal semiconducting layer 130, and an insulating layer. (120), an external semiconducting layer 140, a metal shielding layer 150, a polymer sheath 160, etc. may be included.
상기 도체(110)는 전력을 전송하기 위해 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 전력 손실을 최소화할 수 있도록 도전율이 우수하고 해저케이블 제조 및 사용에 적절한 강도와 유연성을 가진 소재, 예를 들어 구리 또는 알루미늄 등으로 이루질 수 있다. The conductor 110 serves as a path through which current flows to transmit power, and is made of a material that has excellent conductivity to minimize power loss and has appropriate strength and flexibility for manufacturing and using submarine cables, such as copper or aluminum. etc. can be achieved.
상기 도체(110)는 복수 개의 원형소선을 연선하여 원형으로 압축한 원형 압축도체일 수 있고, 원형의 중심소선과 상기 원형 중심소선을 감싸도록 연선된 평각소선으로 이루어진 평각소선층을 구비하며 전체적으로 원형의 단면을 가지는 평각도체일 수 있으며, 상기 평각도체는 원형 압축도체에 비하여 점적율이 상대적으로 높아 해저케이블 외경을 축소할 수 있는 장점이 있다.The conductor 110 may be a circular compressed conductor obtained by stranding a plurality of circular wires and compressing them into a circle, and has a rectangular wire layer made up of a circular center wire and a square wire stranded to surround the circular center wire, and has an overall circular shape. It may be a rectangular conductor with a cross-section of, and the rectangular conductor has a relatively high space factor compared to a circular compressed conductor, so it has the advantage of being able to reduce the outer diameter of the submarine cable.
그러나, 상기 도체(110)는 그 표면이 평활하지 않아 전계가 불균일할 수 있으며, 부분적으로 코로나 방전이 일어나기 쉽다. 또한 상기 도체(110) 표면과 후술하는 절연층(120) 사이에 공극이 생기게 되면 상기 공극에 전계가 집중됨으로써 절연 성능이 저하될 수 있다.However, the surface of the conductor 110 is not smooth, so the electric field may be non-uniform, and corona discharge is likely to occur locally. Additionally, if a gap is created between the surface of the conductor 110 and the insulating layer 120, which will be described later, the electric field may be concentrated in the gap, thereby deteriorating the insulation performance.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 도체(110) 외부에는 내부반도전층(130)이 형성될 수 있다. 상기 내부반도전층(130)은 절연성 물질에 카본블랙, 카본 나노튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등의 도전성 입자가 첨가되어 반도전성을 가질 수 있다. In order to solve the above problems, an internal semiconducting layer 130 may be formed outside the conductor 110. The internal semiconducting layer 130 may have semiconductivity by adding conductive particles such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, and graphite to an insulating material.
상기 내부반도전층(130)은 상기 도체(110)와 후술하는 절연층(120) 사이에서 급격한 전계변화가 발생하는 것을 방지하여 절연성능을 안정화하는 기능을 수행한다. 또한 도체면의 불균일한 전하분포를 억제함으로써 전계를 균일하게 하고, 도체(110)와 절연층(120) 간의 공극 형성을 방지하여 코로나 방전, 절연파괴 등을 억제할 수 있다.The internal semiconducting layer 130 functions to stabilize insulation performance by preventing sudden changes in electric field between the conductor 110 and the insulating layer 120, which will be described later. In addition, by suppressing non-uniform charge distribution on the conductor surface, the electric field can be made uniform and the formation of voids between the conductor 110 and the insulating layer 120 can be prevented, thereby suppressing corona discharge, insulation breakdown, etc.
상기 절연층(120)은 상기 내부반도전층(130)의 바깥쪽에 구비되어 상기 도체(110)를 따라 전류가 외부로 누설되지 않도록 외부와 전기적으로 절연시켜 준다. 일반적으로 상기 절연층(120)은 파괴전압이 높고, 절연성능이 장기간 안정적으로 유지될 수 있어야 한다. 나아가 유전손실이 적으며 내열성 등의 열에 대한 저항 성능을 지니고 있어야 한다. 따라서 상기 절연층(120)은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지가 사용될 수 있으며, 나아가 폴리에틸렌 수지가 바람직하다. 여기서, 상기 폴리에틸렌 수지는 가교수지로 이루어질 수 있다.The insulating layer 120 is provided outside the internal semiconducting layer 130 to electrically insulate it from the outside to prevent current from leaking to the outside along the conductor 110. In general, the insulating layer 120 must have a high breakdown voltage and maintain its insulating performance stably for a long period of time. Furthermore, it must have low dielectric loss and have heat resistance properties such as heat resistance. Therefore, the insulating layer 120 may be made of polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, and polyethylene resin is preferred. Here, the polyethylene resin may be made of crosslinked resin.
상기 절연층(120)의 외부에는 외부반도전층(140)이 구비될 수 있다. 상기 외부반도전층(140)은 내부반도전층(130)과 같이 절연성 물질에 도전성 입자, 예를 들면 카본블랙, 카본나뉴튜브, 카본나노플레이트, 그라파이트 등이 첨가되어 반도전성을 가지는 물질로 형성되어, 상기 절연층(120)과 후술하는 금속시스(150) 사이의 불균일한 전계 분포를 억제하여 절연 성능을 안정화한다. 또한, 상기 외부반도전층(140)은 해저케이블에 있어서 절연층(120)의 표면을 평활하게 하여 전계집중을 완화시켜 코로나 방전을 방지하며, 상기 절연층(120)을 물리적으로 보호하는 기능도 수행할 수 있다.An external semiconducting layer 140 may be provided outside the insulating layer 120. The outer semiconducting layer 140, like the inner semiconducting layer 130, is formed of a semiconducting material by adding conductive particles, such as carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoplates, and graphite, to an insulating material, Insulating performance is stabilized by suppressing non-uniform electric field distribution between the insulating layer 120 and the metal sheath 150, which will be described later. In addition, the external semiconducting layer 140 smoothes the surface of the insulating layer 120 in submarine cables to alleviate electric field concentration to prevent corona discharge, and also performs the function of physically protecting the insulating layer 120. can do.
상기 코어(100)는 해저케이블 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 수분 흡수부(미도시)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 수분 흡수부는 도체(110)를 구성하는 소선 사이 및/또는 도체(110)의 외부에 형성될 수 있다. 상기 수분 흡수부는 해저케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 구성되어 해저케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 수분 흡수부는 또한 급격한 전계 변화를 방지하기 위하여 반도전성을 가질 수 있다.The core 100 may additionally be provided with a moisture absorption portion (not shown) to prevent moisture from penetrating into the submarine cable. The moisture absorption portion may be formed between wires constituting the conductor 110 and/or on the outside of the conductor 110. The moisture absorbing part is composed of a powder, tape, coating layer, or film containing super absorbent polymer (SAP), which has a high rate of absorbing moisture penetrating into the submarine cable and has an excellent ability to maintain the absorption state. It serves to prevent moisture from penetrating along the length of the submarine cable. The moisture absorbing portion may also have semiconductivity to prevent sudden changes in electric field.
상기 외부반도전층(140)의 외부에는 금속차폐층(150) 및 고분자 시스(160)를 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 금속차폐층(150) 및 고분자 시스(160)는 해저케이블의 전력 전송 성능에 영향을 미칠 수 있는 수분침투, 기계적 외상, 부식 등의 다양한 환경요인 및 사고전류로부터 상기 해저케이블 전력유닛을 보호할 수 있다.A metal shielding layer 150 and a polymer sheath 160 may be additionally provided outside the external semiconducting layer 140. The metal shielding layer 150 and the polymer sheath 160 protect the submarine cable power unit from accident currents and various environmental factors such as moisture penetration, mechanical trauma, and corrosion that may affect the power transmission performance of the submarine cable. You can.
상기 금속차폐층(150)은 해저케이블 단부에서 접지되어 지락 또는 단락 등의 사고 발생시 사고 전류가 흐르는 통로 역할을 하며, 외부의 충격으로부터 해저케이블을 보호하고, 전계가 해저케이블 외부로 방전되지 않도록 차폐할 수 있다.The metal shielding layer 150 is grounded at the end of the submarine cable and serves as a passage through which fault current flows in the event of an accident such as a ground fault or short circuit, protects the submarine cable from external shock, and shields the electric field from being discharged outside the submarine cable. can do.
또한, 해저 등의 환경에 부설되는 해저케이블의 경우, 상기 금속차폐층(150)이 상기 코어(100)를 실링하도록 형성되어 수분과 같은 이물질이 침입하여 절연 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 코어(100) 외부에 용융된 금속을 압출하여 이음새가 없는 연속적인 외면을 가지도록 형성함으로써 차수성능을 향상시킬 수 있다. 상기 금속으로는 납(Lead) 또는 알루미늄을 사용하며, 특히 해저케이블의 경우에는 해수에 대한 내식성이 우수한 납을 사용하는 것이 바람직하고, 기계적 성질을 보완하기 위해 금속 원소를 첨가한 합금연(Lead alloy)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the case of a submarine cable laid in an environment such as the seabed, the metal shielding layer 150 is formed to seal the core 100 to prevent foreign substances such as moisture from entering and deteriorating insulation performance. For example, water protection performance can be improved by extruding molten metal to the outside of the core 100 to form a continuous outer surface without seams. Lead or aluminum is used as the metal. In particular, in the case of submarine cables, it is preferable to use lead, which has excellent corrosion resistance to seawater, and lead alloy with metal elements added to supplement the mechanical properties. ) is more preferable to use.
상기 금속차폐층(150)의 외부에는 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(polyethylene) 등과 같은 수지로 구성된 고분자 시스(160)가 형성되어 해저케이블의 내식성, 차수성 등을 향상시키고, 기계적 외상 및 열, 자외선 등의 기타 외부 환경 요인으로부터 해저케이블을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 특히, 해저케이블의 경우에는 차수성이 우수한 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 난연성이 요구되는 환경에서는 폴리염화비닐 수지를 사용하는 것이 바람직하다. On the outside of the metal shielding layer 150, a polymer sheath 160 made of resin such as polyvinyl chloride (PVC), polyethylene, etc. is formed to improve the corrosion resistance and water resistance of the submarine cable, and to protect against mechanical trauma and heat. , can perform the function of protecting submarine cables from other external environmental factors such as ultraviolet rays. In particular, in the case of submarine cables, it is preferable to use polyethylene resin with excellent water resistance, and in environments where flame retardancy is required, it is preferable to use polyvinyl chloride resin.
또한, 상기 코어(100)는 상기 외부반도전층(140) 내부 또는 외부에 동선직입 테이프(미도시) 내지 수분 흡수층(미도시)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 동선직입 테이프는 동선(Copper wire)과 부직포 테이프 등으로 구성되어 외부반도전층과 금속 시스 간의 전기적 접촉을 원활히 하는 작용을 할 수 있다. 상기 수분 흡수층(미도시)은 해저케이블에 침투한 수분을 흡수하는 속도가 빠르고, 흡수 상태를 유지하는 능력이 우수한 고흡수성 수지(super absorbent polymer; SAP)를 포함하는 분말, 테이프, 코팅층 또는 필름 등의 형태로 이루어질 수 있다. 이에 따라 상기 수분 흡수층은 해저케이블 길이방향으로 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 수분 흡수층에서의 급격한 전계 변화를 방지하기 위해 수분 흡수층에 동선을 포함시켜 구성할 수도 있다.In addition, the core 100 may be additionally provided with a copper wire direct tape (not shown) or a moisture absorption layer (not shown) inside or outside the external semiconducting layer 140. The copper wire direct-injection tape is composed of copper wire and non-woven tape, and can function to facilitate electrical contact between the external semiconducting layer and the metal sheath. The moisture absorption layer (not shown) is a powder, tape, coating layer, or film containing super absorbent polymer (SAP), which has a high rate of absorbing moisture penetrating into the submarine cable and has an excellent ability to maintain the absorption state. It can be done in the form of . Accordingly, the moisture absorption layer can prevent moisture from penetrating in the longitudinal direction of the submarine cable. Additionally, in order to prevent sudden changes in electric field in the moisture absorption layer, the moisture absorption layer may be configured to include a copper wire.
한편, 상기 해저케이블(1000)은 바다와 같은 해저를 가로질러 설치되므로 바다 속의 해수, 염분 등과 같은 가혹한 환경에서도 내부 구성요소를 보호하기 위한 보호층(200)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(200)은 상기 복수의 코어(100)를 전체적으로 감싸는 철선외장(210)과 상기 철선외장(210)의 내측에 구비되고 폴리프로필렌 얀(polypropylene yarn) 등으로 구성되는 베딩층(220) 및 상기 철선외장(210)의 외측에 구비되는 외부 자켓(230)을 포함할 수 있다.Meanwhile, since the submarine cable 1000 is installed across the seafloor, such as the sea, it can be provided with a protective layer 200 to protect internal components even in harsh environments such as seawater and salt in the sea. For example, the protective layer 200 includes a steel wire exterior 210 that entirely surrounds the plurality of cores 100, and a bedding provided on the inside of the steel wire exterior 210 and made of polypropylene yarn, etc. It may include a layer 220 and an external jacket 230 provided on the outside of the steel wire exterior 210.
다만, 상기 베딩층(220)을 형성하는 폴리프로필렌 얀들은 해저케이블 내부에 다수 배치시킬때 상기 복수의 코어(100)들과 연합하여 형성하는 경우 이들을 소정의 피치로 연합하기 위한 장비에 폴리프로필렌 얀들이 끼이는 현상이 발생되는 문제가 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 해저케이블에 삽입되는 얀의 수를 감소시켜 연합 작업을 실시하고 있으나 보호층 형성 공정시 작용하는 압력에 의해 해저케이블의 전체 횡단면이 원형 단면이 되지 못하고 일부 영역에서 일그러지는 문제가 발생된다.However, when the polypropylene yarns forming the bedding layer 220 are formed by combining them with the plurality of cores 100 when placed in large numbers inside a submarine cable, the polypropylene yarns are used in equipment for combining them at a predetermined pitch. There is a problem of jamming, and in order to solve this problem, the number of yarns inserted into the submarine cable is reduced and combined work is performed. However, the entire cross-section of the submarine cable is reduced due to the pressure applied during the protective layer formation process. A problem arises where the cross section is not circular and is distorted in some areas.
상기와 같이, 해저케이블의 횡단면이 원형이 되지 못할 경우, 생산 후 턴테이블에 권취된 해저케이블의 하중이 균일하게 분포되지 못하여, 보관 또는 이송 등의 과정에서 해저케이블이 파괴되는 문제가 있으며, 해저케이블 포설 과정에서 해저케이블 굽힘에 의해 작용되는 인장력이 해저케이블 전체 단면에 고루 작용되지 못하고, 이러한 현상은 결국 해저케이블의 장시간 사용시 보다 큰 인장력이 작용하는 부분에서 해저케이블의 손상을 일으키는 원인이 된다.As described above, if the cross-section of the submarine cable is not circular, the load of the submarine cable wound on the turntable after production is not uniformly distributed, resulting in the problem of the submarine cable being destroyed during storage or transportation, etc. The tensile force applied by bending of the submarine cable during the laying process is not applied evenly to the entire cross section of the submarine cable, and this phenomenon ultimately causes damage to the submarine cable in areas where greater tensile force is applied when the cable is used for a long time.
따라서, 상기 해저케이블(1000)은 진원도를 유지하고, 생산 전후의 적재와 운송을 위한 선/환적 및 포설시, 그리고 포설 후 운용시 해저케이블(1000)에 작용하는 굽힘응력, 포설장력, 인장력 등을 균일하게 분산시켜 코어(100)의 손상 또는 파손을 방지하기 위해 상기 코어(100)와 상기 보호층(200) 사이에 개재(300)를 구비할 수 있고, 상기 개재(300)는 상기 보호층(200) 내부에서 인접한 2개의 코어(100) 사이의 빈공간에서 상기 코어(100)와 일체로 거동할 수 있게 상기 코어(1000에 밀착한 상태로 배치될 수 있으며 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 고분자 수지로 이루어질 수 있다.Therefore, the submarine cable 1000 maintains its roundness, and the bending stress, laying tension, tensile force, etc. that act on the submarine cable 1000 during shipping/transshipment and laying for loading and transportation before and after production, and during operation after laying. In order to prevent damage or breakage of the core 100 by uniformly distributing the (200) It can be placed in close contact with the core (1000) so that it can move as one body with the core (100) in the empty space between two adjacent cores (100), and can be made of polyethylene (PE), polypropylene ( It may be made of polymer resin such as PP).
특히, 상기 개재(300)는 광유닛(400)을 포함할 수 있고, 상기 광유닛(400)은 루즈튜브 내의 빈 공간에 하나 이상의 광섬유가 실장되고 추가로 상기 광섬유를 보호하기 위한 젤리 컴파운드가 충진된 루즈튜브형 광유닛일 수 있다.In particular, the intervention 300 may include an optical unit 400, wherein one or more optical fibers are mounted in an empty space within a loose tube and additionally filled with a jelly compound to protect the optical fibers. It may be a loose tube type optical unit.
한편, 상기 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치(2000)는 상기 해저케이블(1000)에 구비된 광유닛(400)에 신호를 입력하고 상기 해저케이블(1000)의 타 말단에서 돌아오는 광신호 중 라만 산란(Raman Scattering) 또는 브릴루앙 산란(Brillouin Scattering) 신호를 분석함으로써, 상기 광유닛(400)의 온도를 분석한다.Meanwhile, the optical time domain reflectometer (OTDR) device 2000 inputs a signal to the optical unit 400 provided on the submarine cable 1000 and selects one of the optical signals returning from the other end of the submarine cable 1000. The temperature of the optical unit 400 is analyzed by analyzing Raman scattering or Brillouin scattering signals.
구체적으로, 상기 라만 산란(Raman Scattering) 또는 브릴루앙 산란(Brillouin Scattering) 신호는 상기 광유닛(400)에 포함되는 광섬유의 온도 변화를 반영한다. 즉, 상기 광섬유의 온도 변화에 의해 상기 라만 산란(Raman Scattering) 또는 브릴루앙 산란(Brillouin Scattering) 신호가 영향을 받기 때문에, 상기 라만 산란(Raman Scattering) 또는 브릴루앙 산란(Brillouin Scattering) 신호를 분석하면 상기 광섬유 및 이를 포함하는 광유닛(400)의 온도 변화를 추정할 수 있다.Specifically, the Raman scattering or Brillouin scattering signal reflects the temperature change of the optical fiber included in the optical unit 400. That is, since the Raman scattering or Brillouin scattering signal is affected by temperature changes in the optical fiber, when analyzing the Raman scattering or Brillouin scattering signal, The temperature change of the optical fiber and the optical unit 400 including it can be estimated.
또한, 상기 연산장치(PC)(3000)는 상기 광유닛(400)의 온도 또는 이로부터 추정된 도체(110)의 온도로부터 상기 해저케이블(1000)의 매설깊이를 분석한다. 구체적으로, 해저면 아래 토양에 매설된 해저케이블(1000)의 온도는 매설깊이에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 해저케이블(1000)의 매설깊이가 얕을수록 차가운 해수와 인접하게 되어 온도가 내려가는 반면, 매설깊이가 깊을수록 차가운 해수와 멀어지게 되어 온도가 올라간다.In addition, the computing device (PC) 3000 analyzes the burial depth of the submarine cable 1000 from the temperature of the optical unit 400 or the temperature of the conductor 110 estimated therefrom. Specifically, the temperature of the submarine cable 1000 buried in the soil below the sea floor may vary depending on the burial depth. For example, the shallower the buried depth of the submarine cable 1000 is, the closer it is to cold seawater and the temperature decreases, while the deeper the burial depth is, the farther away it is from cold seawater, the higher the temperature.
즉, 상기 해저케이블(1000)의 포설시 설정된 매설깊이에서의 온도를 기준으로 온도가 상승하게 되면 상기 해저케이블(1000)의 매설깊이는 깊어진 것이고, 반대로 온도가 하강하게 되면 상기 해저케이블(1000)의 매설깊이는 얕아진 것으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 해저케이블(1000) 내부의 광유닛 또는 도체의 온도를 실시간으로 분석하여 온도변화를 감지함으로써 상기 해저케이블(1000)의 길이방향으로 부분별 매설깊이를 간단하고 정확히 탐지할 수 있다.That is, if the temperature rises based on the temperature at the burial depth set when laying the submarine cable 1000, the burial depth of the submarine cable 1000 becomes deeper, and on the contrary, if the temperature falls, the buried depth of the submarine cable 1000 increases. The burial depth can be seen as shallow. Therefore, by analyzing the temperature of the optical unit or conductor inside the submarine cable 1000 in real time and detecting temperature changes, the burial depth of each part in the longitudinal direction of the submarine cable 1000 can be simply and accurately detected.
상기 해저케이블(1000)은 해저에 포설시 상기 코어(100)와 상기 보호층(200) 사이의 공간에 해수가 침투할 수 있고, 침투한 해수는 상기 공간에 배치된 광유닛(400)의 온도를 일정하게 유지시키려고 하기 때문에, 상기 광유닛(400)의 온도로부터 해저케이블(1000)의 매설깊이를 탐지하기 보다는 상기 금속차폐층(150)에 의해 해수가 침투하지 못하는 상기 도체(110)의 온도로부터 해저케이블(1000)의 매설깊이를 탐지하는 것이 더욱 정확할 수 있다.When the submarine cable 1000 is laid on the seabed, seawater may penetrate into the space between the core 100 and the protective layer 200, and the penetrated seawater may be used to control the temperature of the optical unit 400 disposed in the space. Since trying to keep constant, rather than detecting the burial depth of the submarine cable 1000 from the temperature of the optical unit 400, the temperature of the conductor 110 through which seawater cannot penetrate by the metal shielding layer 150 is determined. It may be more accurate to detect the burial depth of the submarine cable 1000.
따라서, 상기 도체(110)의 온도는 열회로를 통해 계산할 수 있고, 상기 열회로는 온도의 변화량 기울기를 나타내는 캐패시턴스와 온도 상승량에 영향을 미치는 열저항을 구성 성분으로 한다. 예를 들어, 상기 열회로는 아래 회로도와 같이 구성될 수 있다.Therefore, the temperature of the conductor 110 can be calculated through a thermal circuit, and the thermal circuit consists of capacitance representing the slope of the change in temperature and thermal resistance that affects the amount of temperature increase. For example, the thermal circuit may be configured as shown in the circuit diagram below.
상기 회로도에서, Qc는 도체(110)의 열용량, Qi는 절연층(120)의 열용량, Qj는 고분자 시스(160)의 열용량, Qf는 개재(300)의 열용량을 나타내고, T1은 절연층(120)의 열저항, Tj는 고분자 시스(160)의 열저항, Tf는 개재(300)의 열저항을 나타내며, Wc는 도체(110)의 열손실, Wd는 절연층(120)의 열손실, Ws는 금속차폐층(150)의 열손실을 나타내고, θc는 도체(110)의 온도, θj는 고분자 시스(160)의 온도, θs는 금속차폐층(150)의 온도, θoptic은 광유닛(400)의 온도이다.In the circuit diagram, Q c represents the heat capacity of the conductor 110, Q i represents the heat capacity of the insulating layer 120, Q j represents the heat capacity of the polymer sheath 160, Q f represents the heat capacity of the intervention 300, and T 1 is the thermal resistance of the insulating layer 120, T j is the thermal resistance of the polymer sheath 160, T f is the thermal resistance of the intervening layer 300, W c is the heat loss of the conductor 110, and W d is the insulation. The heat loss of the layer 120, W s represents the heat loss of the metal shielding layer 150, θ c is the temperature of the conductor 110, θ j is the temperature of the polymer sheath 160, and θ s is the metal shielding layer. The temperature of (150), θ optic , is the temperature of the optical unit (400).
즉, 상기 열회로를 통해 광유닛(400)의 온도(θoptic)를 입력하면 도체(110)의 온도(θc)를 계산할 수 있기 때문에, 실시간으로 도체(110)의 온도변화를 분석할 수 있으며, 이로부터 더욱 정확히 해저케이블(1000)의 매설깊이 변화를 실시간으로 탐지할 수 있게 된다.That is, since the temperature (θ c ) of the conductor 110 can be calculated by inputting the temperature (θ optic ) of the optical unit 400 through the thermal circuit, the temperature change of the conductor 110 can be analyzed in real time. From this, it is possible to more accurately detect changes in the buried depth of the submarine cable (1000) in real time.
도 3은 본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 방법의 하나의 실시예에 관한 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart of one embodiment of the method for detecting the depth of submarine cable burial according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저케이블 매설깊이 탐지 방법은 초기 포설조건에 따른 해저케이블 내부의 초기온도를 예상하는 단계, 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치 및 연산장치를 이용해 광유닛 또는 도체의 온도를 측정하는 단계, 및 연산장치를 이용해 상기 초기온도를 기준으로 상기 광유닛 또는 도체의 온도변화를 분석하여 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 단계를 포함할 수 있다.As shown in Figure 3, the submarine cable burial depth detection method according to the present invention includes the steps of predicting the initial temperature inside the submarine cable according to the initial laying conditions, and optical time domain reflectometer (OTDR) device and calculation device. It may include measuring the temperature of the unit or conductor, and detecting the burial depth of the submarine cable by analyzing the temperature change of the optical unit or conductor based on the initial temperature using a calculation device.
구체적으로, 해저케이블은 매설깊이를 파라미터로 내부의 온도가 변화하는 관계 때문에, 포설초기의 해저케이블 매설깊이를 기준으로 해저케이블 내부의 초기온도를 예상할 수 있다. 여기서, 예상한 초기온도와 포설초기 상기 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치 및 연산장치를 이용해 측정한 광유닛 또는 도체의 측정온도가 상이한 경우 이러한 오차를 감소시키거나 제거하기 위해 해저케이블의 매설깊이와 내부의 온도 사이의 관계를 수정할 수 있다.Specifically, because the internal temperature of a submarine cable changes with the buried depth as a parameter, the initial temperature inside the submarine cable can be predicted based on the buried depth of the submarine cable at the beginning of laying. Here, if the expected initial temperature and the measured temperature of the optical unit or conductor measured using the optical time-domain reflectometer (OTDR) device and calculation device at the beginning of laying are different, the burial depth of the submarine cable must be adjusted to reduce or eliminate such errors. The relationship between and internal temperature can be modified.
또한, 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치 및 연산장치를 이용해 상기 광유닛의 온도를 측정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지할 수 있고, 더욱 정확한 탐지를 위해 앞서 기술한 열회로를 이용해 상기 광유닛의 온도로부터 상기 도체의 온도를 계산하고 이러한 도체의 온도로부터 해저케이블의 매설깊이를 탐지할 수 있다.In addition, the buried depth of the submarine cable can be detected by measuring the temperature of the optical unit using an optical time domain reflectometer (OTDR) device and computing device, and for more accurate detection, the thermal circuit described above can be used to detect the optical unit. The temperature of the conductor can be calculated from the temperature of and the burial depth of the submarine cable can be detected from the temperature of the conductor.
해저케이블의 매설깊이를 탐지한 결과 상기 매설깊이가 기준값 이하로 얕은 부분이 존재한다고 판단되는 경우 상기 연산장치는 디스플레이를 통해 해저케이블의 위험 부분을 표시하거나 작업자에게 알람을 보낼 수 있고, 작업자는 포설위험 부분에서 해저케이블의 매설깊이를 더 깊게 하는 포설 공사를 수행할 수 있다.As a result of detecting the buried depth of the submarine cable, if it is determined that there is a part where the buried depth is shallower than the standard value, the calculation device can display the dangerous part of the submarine cable through the display or send an alarm to the worker, and the worker can lay the cable. In hazardous areas, laying work can be carried out to deepen the depth of the submarine cable.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although this specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. It will be possible to implement it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
1000 : 해저케이블 2000 : 광 시간영역 반사계 장치
3000 : 연산장치1000: submarine cable 2000: optical time domain reflectometer device
3000: Operation device
Claims (10)
상기 해저케이블 일단에서 상기 광유닛에 신호를 입력하고 상기 해저케이블의 타단에서 돌아온 광산란 신호를 분석하는 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치; 및
상기 광 시간영역 반사계(OTDR) 장치로부터 분석한 광산란 신호로부터 광유닛의 온도를 추정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 연산장치를 포함하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템.Submarine cable equipped with an optical unit inside;
An optical time domain reflectometer (OTDR) device that inputs a signal to the optical unit at one end of the submarine cable and analyzes a light scattering signal returned from the other end of the submarine cable; and
A submarine cable burial depth detection system comprising a computing device that detects the burial depth of the submarine cable by estimating the temperature of the optical unit from the light scattering signal analyzed from the optical time domain reflectometer (OTDR) device.
상기 해저케이블은 도체와 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 하나 이상의 코어를 포함하고,
상기 연산장치는 열회로를 이용해 상기 광유닛의 온도로부터 상기 도체의 온도를 추정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템.According to paragraph 1,
The submarine cable includes one or more cores including a conductor and an insulating layer surrounding the conductor,
The calculation device is a submarine cable burial depth detection system, characterized in that it detects the burial depth of the submarine cable by estimating the temperature of the conductor from the temperature of the optical unit using a thermal circuit.
상기 해저케이블은 복수 개의 코어 및 상기 복수 개의 코어 사이의 공간에 개재를 포함하고,
상기 코어는 각각 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 금속차폐층 및 상기 금속차폐층을 감싸는 고분자 시스를 포함하며,
상기 광유닛은 상기 개재 내부에 배치되고,
상기 열회로는 상기 도체, 상기 절연층, 상기 금속차폐층, 상기 고분자 시스 및 상기 개재로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 열용량, 열저항 및 열손실로 구성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템.According to paragraph 2,
The submarine cable includes a plurality of cores and an intervening space between the plurality of cores,
The core each includes a conductor, an insulating layer surrounding the conductor, a metal shielding layer surrounding the insulating layer, and a polymer sheath surrounding the metal shielding layer,
The optical unit is disposed inside the intervention,
Detection of buried depth of submarine cable, characterized in that the thermal circuit is composed of one or more types of thermal capacity, thermal resistance, and heat loss selected from the group consisting of the conductor, the insulating layer, the metal shielding layer, the polymer sheath, and the intervening. system.
상기 열회로는 아래 회로도와 같이 구성되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템.
상기 회로도에서, Qc는 도체의 열용량, Qi는 절연층의 열용량, Qj는 고분자 시스의 열용량, Qf는 개재의 열용량을 나타내고, T1은 절연층의 열저항, Tj는 고분자 시스의 열저항, Tf는 개재의 열저항을 나타내며, Wc는 도체의 열손실, Wd는 절연층의 열손실, Ws는 금속차폐층의 열손실을 나타내고, θc는 도체의 온도, θj는 고분자 시스의 온도, θs는 금속차폐층의 온도, θoptic은 광유닛의 온도이다.According to clause 3,
A submarine cable burial depth detection system, characterized in that the thermal circuit is configured as shown in the circuit diagram below.
In the circuit diagram, Q c represents the heat capacity of the conductor, Q i represents the heat capacity of the insulating layer, Q j represents the heat capacity of the polymer sheath, Q f represents the heat capacity of the intervention, T 1 represents the thermal resistance of the insulating layer, and T j represents the heat capacity of the polymer sheath. The thermal resistance, T f represents the thermal resistance of the intervention, W c is the heat loss of the conductor, W d is the heat loss of the insulating layer, W s represents the heat loss of the metal shielding layer, θ c is the temperature of the conductor, θ j is the temperature of the polymer sheath, θ s is the temperature of the metal shielding layer, and θ optic is the temperature of the optical unit.
상기 광산란 신호는 라만 산란(Raman Scattering) 신호 또는 브릴루앙 산란(Brillouin Scattering) 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템.According to any one of claims 1 to 4,
A submarine cable burial depth detection system, wherein the light scattering signal includes a Raman scattering signal or a Brillouin scattering signal.
상기 광유닛은 루즈튜브 내의 빈 공간에 하나 이상의 광섬유가 실장되는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 시스템.According to any one of claims 1 to 4,
The optical unit is a submarine cable burial depth detection system, characterized in that one or more optical fibers are mounted in an empty space within the loose tube.
해저케이블의 광유닛 온도를 측정하는 단계; 및
상기 초기온도를 기준으로 상기 광유닛의 온도변화를 분석하여 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 단계를 포함하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법.Step of predicting the initial temperature inside the submarine cable at the beginning of laying;
Measuring the temperature of the optical unit of the submarine cable; and
A method for detecting the buried depth of a submarine cable, comprising the step of detecting the buried depth of the submarine cable by analyzing the temperature change of the optical unit based on the initial temperature.
해저케이블 내부의 초기온도를 예상하는 단계는 해저케이블의 매설깊이와 내부온도의 관계를 기준으로 포설초기 해저케이블의 매설깊이에 따라 내부온도를 예상하고,
예상한 내부온도가 포설초기 측정한 광유닛 온도와 상이한 경우 상기 관계를 수정하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법.In clause 7,
The step of predicting the initial temperature inside the submarine cable is to predict the internal temperature according to the buried depth of the submarine cable at the initial stage of laying, based on the relationship between the buried depth of the submarine cable and the internal temperature.
A method for detecting the buried depth of a submarine cable, characterized in that the relationship is corrected when the expected internal temperature is different from the optical unit temperature measured at the initial stage of installation.
열회로를 이용해 상기 광유닛의 온도로부터 해저케이블 도체의 온도를 추정해 해저케이블의 매설깊이를 탐지하는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법.According to claim 7 or 8,
A method for detecting the buried depth of a submarine cable, characterized in that the buried depth of the submarine cable is detected by estimating the temperature of the submarine cable conductor from the temperature of the optical unit using a thermal circuit.
탐지한 해저케이블의 매설깊이가 기준값 이하로 얕은 부분이 존재하는 경우 디스플레이를 통해 해저케이블의 위험 부분을 표시하거나 작업자에게 알람을 보내는 것을 특징으로 하는, 해저케이블 매설깊이 탐지 방법.According to claim 7 or 8,
A method of detecting the buried depth of a submarine cable, characterized in that when the buried depth of the detected submarine cable exists in a shallow part below the standard value, the dangerous part of the submarine cable is displayed on a display or an alarm is sent to the worker.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20240103114A true KR20240103114A (en) | 2024-07-04 |
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