海上风电装机规模连续多年领跑全球的背后,一条潜行于波涛之下的“水下生命线”正面临日益严峻的安全考验。海流冲刷、地质演变与人类活动交织作用,使得深埋海床的电缆频频裸露悬空,传统探测手段在此复杂工况下往往力不从心。

 

面对这一行业性难题,大连交通大学轨道交通智能感知与控制技术科研创新团队交出了一份颇具分量的答卷:他们融合电磁感知、声呐成像与水下机器人自主控制技术,成功研制出拥有完全自主知识产权的海缆智能探测系统,不仅让水下巡检告别了“大海捞针”式的粗放作业,更标志着我国在高端海缆探测装备领域实现了从长期依赖进口到自主可控的关键跨越。

 

破解“大海捞针”式的技术困局

 

海缆之所以被称为海洋工程的“血管”与“神经”,正在于它承载着电力输送与信息传输的双重使命,然而,这条潜行于海底的生命线,自敷设之日起便面临着持续不断的自然侵袭——海流冲刷、地质演变、渔业活动交织作用,使得原本深埋于海床之下的电缆频频裸露、悬空甚至断裂;此外,海水浑浊、泥沙覆盖与海底地形错综复杂,也会导致海缆的实际位置往往与设计路由之间存在不容忽视的偏差。对于维护作业而言,这无异于一场“大海捞针”式的考验

 

大连交通大学科研团队正是从这一现实困境出发,自2017年起将攻关方向锁定在渤海浅海与深海的过渡海域。他们所要解决的,并非某一项单一技术的改良,而是一套覆盖“探测—定位—追踪—埋设”全链条的系统性难题,经过数年持续攻关,团队最终交出了一份融合电磁探测、声呐感知与水下机器人控制技术的集成方案。

 

这套系统的精妙之处,在于为水下作业平台构建了“感知—决策—执行”的完整闭环。作业过程中,电磁传感器率先发力,通过捕获海缆自身辐射的特征信号实现快速目标识别,声呐系统同步开启对海底地形及周边环境的全景扫描,对海缆路由进行连续追踪与空间定位。两种探测手段分工明确又互为补充:声呐负责在浑浊水域中完成大范围的目标搜索,电磁传感器则承担精准锁定走向的“临门一脚”。通过多源信息的融合与智能分析,系统能够准确判断海缆的位置、走向及埋设状态,即便在海缆被泥沙深埋的情况下,这一组合方案定位误差可控制在5%以内。

 

海底环境中充斥着复杂的工频干扰,微弱的海缆信号往往淹没在强烈的背景噪声之中。针对这一行业共性难题,团队于2022年自研了相位抵消技术与小波去噪算法,并搭建起DSP与ARM协同处理的高性能计算平台。这一算法层面的深度优化,相当于在嘈杂的“声场”中为微弱信号开辟出一条干净的通道,使水下机器人的决策反应速度提升了40%。在工程指标上,这套系统已实现在300米水深处24小时不间断作业,并在复杂海流的冲击下保持稳定运行。

 

从实验室到“战场”,一场场硬仗打出来的技术信任

 

任何一项前沿技术,从实验室走向工程现场,都必须经历一个漫长而严苛的验证过程。大连交通大学团队的这套智能探测系统,正是在一次次国家重点工程的实战淬炼中,才最终站稳了脚跟。

 

2021年,团队承接海南文昌国际光缆登陆段后埋设施工项目,解决了复杂礁石区的埋设难题;同年,完成浙江南麂岛海缆登陆段后埋设施工任务,设备在东海急流中保持稳定运行。据大连交通大学公开成果数据,其自主研发的水喷式海缆智能追踪定位埋设机在挖沟深度3.5m时,埋设速度最高可达11.6m/min

 

从海南的礁石区到东海的急流带,从广东的深水区到行业的效率巅峰,这三个工程节点串起了一条清晰的技术成熟曲线。

 

值得注意的是,海缆工程安全的守护者远不止大连交通大学一家。2025年8月,国家能源集团龙源电力自主研发的我国首套海上风电综合探测平台“国能海测1号”通过权威专家组验收。该项目创新融合海洋工程中动态定位悬停等先进技术,自研高精度探测装置,对海缆进行“声、光、电、磁一体化”综合扫测,并对海底地形地貌进行高精度三维建模。该平台开创了“水上无人船+水下机器人”的无人化海上作业模式,大幅缩短了海缆故障定位时间与停电周期。

 

此前,龙源电力的“海上风电海缆运行状态监测与快速故障诊断关键技术研究”项目成果已通过中国电机工程学会鉴定,总体技术达到国际领先水平。

 

海缆产业全面崛起,规模、格局与技术三重突破

 

长期以来,海底电缆领域的高端探测、敷设与施工技术多被国外少数企业垄断,传统人工摸排方式不仅效率低下,更难以应对复杂多变的海况。然而,随着中国海上风电的爆发式增长与海洋经济的纵深推进,这一格局正在发生根本性扭转。

 

从市场规模来看,中国海底电缆行业正经历前所未有的高速增长期。据《海上风电回顾与展望》报告,截至2025年底,我国海上风电累计并网容量达到5204.2万千瓦,占据全球总量的56%,持续领跑世界;2025年全年,中国海上风电新增并网容量达719.2万千瓦,占全球新增总量的78%,已连续八年蝉联全球海上风电年度新增装机榜首。海上风电装机的迅猛扩张,直接拉动了海缆需求的井喷式增长。据行业研究机构统计,2025年中国海缆行业市场规模达到249.80亿元,同比增长20.62%。这一轮扩张的核心驱动力,正是深远海风电开发的加速推进——离岸距离的延长与电压等级的提升,推动单位GW装机对应的海缆投资价值大幅攀升。

 

从竞争格局来看,中国海缆行业已形成高度集中的寡头垄断态势。中天科技、东方电缆和亨通光电三家头部企业稳居行业第一梯队,这三家企业不仅在技术能力和交付经验上构筑起坚实的竞争壁垒,更凭借超高压交直流海缆等高端产品的技术突破,成功打入国际市场。2025年,中天科技中标海洋系列项目金额合计约17.88亿元,亨通光电中标海洋能源项目约18.68亿元,东方电缆中标海陆缆产品及敷设施工项目合计约23.74亿元。充沛的订单储备与持续的工程交付,充分彰显了中国海缆龙头企业的全球竞争力。

 

从技术自主来看,中国海缆产业正从“规模领先”迈向“技术引领”。目前,国产海缆已在全球电压等级、输送容量和应用规模上达到世界先进水平,形成从220kV至500kV的完整技术体系。2025年12月,国内首条采用国产绝缘材料的220千伏海底电缆在北部湾涠洲岛海域完成敷设,一举破解了高压海缆绝缘料长期依赖进口的“卡脖子”难题。中国信息通信研究院发布的报告亦指出,我国已初步建立起较完善的海缆产业链,海缆企业已成为全球海缆设备生产、系统集成、施工和维护的重要参与力量。从材料到装备、从探测到敷设、从运维到标准,中国海缆产业链的自主可控能力正在全方位提升。

 

展望未来,前景更为广阔。“十五五”规划纲要首次将“规范有序推进深远海风电开发写入国家规划,明确提出海上风电累计并网装机规模达到1亿千瓦以上。这一目标的实现,意味着未来五年海上风电新增装机规模将较“十四五”期间实现倍增,由此催生的海缆需求将达到前所未有的量级。深远海风电的大规模开发,将对动态海缆、超高压直流海缆等高端产品提出更迫切的需求,也将推动海缆探测、敷设、运维等全链条技术的持续升级。