《Journal of Marine Science and Engineering》：Simulation of a Method for Detecting and Determining the Phase of Weak Underwater Acoustic Signals Based on the Analysis of the Spectrum of the Hydrophone Array Signal Matrix
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海底电缆在水下与水文领域发挥着关键作用，是国家和地区之间传输海量数据、实现全球互联目标的重要基础设施。然而，这些电缆因诸多威胁其完整性的因素而高度脆弱。近年来相关威胁日益重要，事故可造成通信完全或部分中断，导致互联网断网与电力供应中断。水下领域正在兴起一个新域
海底电缆在水下与水文领域发挥着关键作用，是国家和地区之间传输海量数据、实现全球互联目标的重要基础设施。然而，这些电缆因诸多威胁其完整性的因素而高度脆弱。近年来相关威胁日益重要，事故可造成通信完全或部分中断，导致互联网断网与电力供应中断。水下领域正在兴起一个新域：海床域已成为地缘政治关键区域，其中已铺设基础设施的保护对全球安全至关重要。地缘政治与水文空间数据的分析是航线工程中缓解风险的基本要素。本综述旨在呈现海底电缆演变的图景，并突出其作为连接多地的水下结构的战略作用。1851年，英国与法国之间铺设了第一条成功的海底电报电缆。通往爱尔兰和荷兰的线路随后铺设。1854年，一条电缆从意大利铺设至科西嘉和撒丁岛。1858年，第一条跨大西洋电报电缆短暂运行，但很快因信号微弱、绝缘问题及过于激进的运行方式而失效。至1866年，电缆设计、仪器仪表及更谨慎的敷设程序的进步，加之"大东方号"成功敷设电缆，建立了可靠且商业可行的链路，标志着持续跨大西洋电报通信的开端[1]。海底电缆技术的一项重要发展是古塔胶的引入，这是一种从马来半岛原生树木中获得的天然绝缘材料。由于其良好的电绝缘性能和耐海水性，古塔胶成为早期海底电报电缆的主要绝缘材料，并一直广泛使用，直至聚乙烯等合成聚合物问世[2]。在此期间，电缆由七股单导体构成，外覆树胶及不同程度钢丝铠装，浅水段保护更为厚重。多年来，连接不同地点、传输信息与能源的需求催生了多种海底电缆原型，例如1857年至1858年间的首个电缆工程[3]，这些不同工程在多年间使电缆长度和数据传输速度均得以提升[4]。第一条海底电话线路是1891年伦敦与巴黎之间电路中的一段链路。1921年，深水电话电缆敷设于基韦斯特与哈瓦那之间[5,6]。迄今安装的各类海底电缆总长度估计超过350万公里（图1[7]）。海底电缆在全球电信与能源传输中发挥着关键作用。如今，经过多年研究，根据数据传输或电力用途及敷设深度的不同，存在多种类型的海底电缆。海底光纤电缆通过提供洲际间高容量连接，构成全球数字通信的骨干[8,9]。据国际电信联盟（ITU）估计，海底通信电缆承载超过99%的国际数据流量[10]，是全球数字基础设施的基本组成部分。相比之下，海底电力电缆在电能传输中发挥关键作用，可实现海上可再生能源的整合、国家电网间的互联以及岛屿和偏远地区的供电[11,12]。海底电缆的生命周期涉及若干相互关联的阶段，包括设计、制造、安装、运行、检查与维护，以及最终的退役[13]。每个阶段都带来特定的技术、环境和运营挑战，必须加以考虑以确保电缆在整个使用寿命期内具有 adequate 性能。一个特别重要的额外方面是海底电缆与周围海洋环境的相互作用。自最早的海底电缆安装以来，对电缆损坏的担忧便已存在，历史记录记载了与鲸鱼缠绕、鱼类交互和鲨鱼咬噬相关的故障[14]。然而，人类活动是現代海底电缆最重要的外部威胁之一，特别是渔业作业、锚泊和海事活动。这些相互作用可能导致磨损、弯曲、拉伸载荷、冲击或电缆完全失效，凸显了适当的航线规划、保护系统、监测和维护策略的重要性。在此背景下，本综述概述了海底电缆技术的现状，兼顾通信电缆和电力电缆。特别关注电缆类型与结构配置、生命周期阶段、损坏机制与外部相互作用、材料与保护系统、环境影响以及与海上结构的连接技术。最后，讨论了新兴技术和未来挑战，特别强调SMART电缆的发展、集成传感与监测系统，以及海底电缆网络在海洋观测和互联海上基础设施中不断演变的作用。本研究采用结构化批判性综述方法，并以文献计量分析为支撑。文献收集过程旨在识别有关海底和海底电缆的科学贡献，特别关注电缆设计、力学行为、安装、失效与损坏机制、监测与检查技术、可靠性、维护以及新兴传感应用。在Scopus数据库中使用Article title、Abstract、Keywords字段进行了结构化检索。检索覆盖2000—2026年期间，限于以英文发表的文章、综述论文和会议论文。检索策略考虑了与海底和海底电缆系统相关的术语组合，包括电力与通信电缆、结构与力学行为、海上应用、检查技术及光学传感。对检索到的出版物根据其标题、摘要和关键词进行了与综述范围相关性的筛选。经过此筛选过程，保留200篇Scopus索引出版物用于文献计量分析。标准、技术报告、书籍、机构文件及其他支持性来源在适当处保留于手稿中，但排除于文献计量数据集之外。随后使用VOSviewer（版本1.6.21，莱顿大学科学技术研究中心，荷兰莱顿）对所选科学文献进行分析，以识别出版物之间的主要主题关系。采用全计数法对所有关键词进行了关键词共现分析。应用了最小出现阈值为五的准则。使用VOSviewer同义词库对等效关键词进行标准化，合并单复数形式和术语变体，并排除可能影响网络解释的通用或不相关术语。所得网络由43个项目、521条链接、总链接强度1666和五个主题聚类组成。所得关键词网络如图2所示。分析识别出五个主要主题聚类。第一聚类主要与海底电缆技术、海上应用电力电缆、动态电缆行为、疲劳、振动和数值建模相关。第二聚类涉及力学性能与结构行为，包括拉伸、扭转、刚度、铠装组件和海上风电应用。第三聚类聚焦于海底电缆系统、光纤、电信和检查技术，包括自主水下航行器、声学方法和损伤检测。第四聚类与电缆材料和绝缘系统相关，包括聚乙烯、交联聚乙烯、热绝缘和电缆护套。最后，第五聚类与海底电力电缆及其结构设计相关，突出电缆工程、数值分析与力学性能之间的关系。通过文献计量分析识别的主题结构随后用于支撑批判性综述的组织以及文献中报告的主要研究方法、应用和局限性的比较。海底电缆可根据不同参数分类，包括其功能、力学行为和安装环境。从功能角度，可分为三大类：海底电力电缆（SPC）、海底光纤电缆（SFOC）和混合电缆。SPC用于电能传输，包括用于海上配电的中压（MV）电缆、用于中距离传输的高压交流（HVAC）电缆，以及用于长距离互联的高压直流（HVDC）电缆，后者可实现降低的传输损耗和改善的效率。SFOC实现高容量数据传输，是国际电信基础设施的基本组成部分。混合电缆在同一结构内结合电力与数据传输，日益应用于海上装置和先进海底系统。海底电力电缆的设计与配置取决于其预期应用、工作电压、传输要求和安装条件。表1列出了交流和直流输电系统的五种代表性海底电力电缆配置。海底光纤电缆（SFOC）的主要类型列于表2。合适电缆配置的选择取决于水深、海床特征和暴露于外部机械危害（包括渔业活动、锚泊和磨损）的程度。轻量（LW）和轻量保护（LWP）电缆通常用于深水环境，其中人为损坏风险相对有限，而单铠装（SA）、双铠装（DA）和岩石铠装（RA）配置在较浅或更暴露区域提供增强的机械保护[16,17]。根据ITU-T G.978，LW和LWP电缆的典型应用深度大于1000 m，SA电缆为20–1500 m，DA电缆为0–100 m，RA电缆为0–20 m[18]。这些范围应视为指示性而非绝对限制，因为所需铠装水平还取决于当地海床条件、外部机械危害和安装要求。从力学角度，海底电缆分为静态或动态。静态电缆通常敷设于海床上或埋设于海床内，安装后承受相对较低的机械载荷。它们常用于固定海上装置，电缆以固定位置置于海床上。相比之下，动态电缆连接浮式海上结构，暴露于波浪、海流和平台运动引起的持续循环载荷。因此，这些电缆需要先进的力学设计和增强的疲劳抗力。海底电缆的结构配置也差异显著。在深水环境中，无铠装电缆通常已足够，因为水深提供了对外部机械危害的保护。然而，在浅水和沿海区域，采用配备一层或多层钢丝铠装的铠装电缆，以抵抗锚、渔业活动和海床相互作用可能造成的损坏。最后，海底电缆按其安装环境区分。根据海床条件和运营要求，电缆可通过犁耕或射流技术埋设、直接敷设于海床表面、通过抛石或混凝土垫保护，或通过海上结构附近的J型管布线。除这些常规类别外，还出现了专用电缆系统，包括配备集成传感器用于实时监测的智能电缆、设计用于海底生产系统流动保障的加热电缆，以及将电力、控制和流体传输结合于单一复合结构中的脐带缆。海底电缆的设计旨在保护其信息承载部件免受水、压力、波浪、海流及其他影响海床和上覆水体的自然力的作用。其中大多数力随深度变化。温度变冷、压力增大、波浪效应减弱，但强海流作用可在任何深度发生。电缆设计的第一步是评估电缆容量，以确定所选系统电压和所需功率传输的适当导体尺寸。设计过程通常基于模拟环境中的分析。例如，解析方法或数值方法，如有限元方法（FEM），使用COMSOL Multiphysics或ANSYS等软件[19,20]。大多数情况下采用二维模型。当需要三维分析时，建模的航线长度通常限于几米，因为要同时捕捉电缆的复杂构造和纵向延伸，需要极其庞大的网格，其单元跨越毫米级（电缆组件）至米级（沿航线）的悬殊尺度[21]。关于SPC安装和运行相关的环境问题已在Fang, P.等人的文献中提供。虽然安装和运行阶段的环境影响已有充分记录，但与退役废弃海底电缆系统（通常设计寿命为20–25年）相关的潜在影响亦值得关注。回收海底电缆可能对海洋环境产生影响，因为对于埋设电缆，抓钩可能扰动海床。穿透深度取决于海床基质的类型和阻力。此外，这些作业可引起沉积物再悬浮，导致现存生物位移和损坏。因此，通常更倾向于将电缆留在原位，因为它们可成为能够容纳多种海洋生物的结构。另一方面，回收海底电缆可以回收通常质量较高的组件，具有强大的再利用或再循环潜力。欧洲—北美电力海底电缆连接的潜在成本效益通过技术经济负荷潮流分析进行了估算，表明年度效益可完全证明互联器的投资和运营成本合理[22]。如 图3 和 图4[23] 所示，SPC由以下主要组件构成：导体层。通常由铜或铝制成，该层负责电力传输。绝缘层。围绕导体，由交联聚乙烯（XLPE）等高性能绝缘材料组成，提供电绝缘并防止泄漏和短路。同心中性层。布置于绝缘层周围，通常由铜制成，该层为短路电流提供返回路径并有助于电缆的机械强度。光纤。用于风力涡轮机与控制室之间的数据传输，是电缆系统中最敏感的组件之一。径向屏障外护套，保护电缆免受机械损伤，并即使在短路条件下也作为有效的绝缘屏障。螺旋铠装层。由多根螺旋缠绕的钢丝组成，通常布置为两个反向缠绕层，提供对不同载荷条件（拉伸、扭转和压缩）的抵抗力并提供额外屏蔽。铠装钢丝通常镀锌或嵌入沥青以防止腐蚀。填充层。主要由聚合物材料制成，填充内部组件之间的空隙，确保结构稳定性。护套层（内护套和外护套）。通常由高密度聚乙烯（HDPE）制造[24]，这些层保护电缆免受化学腐蚀、水侵入和故障电流。因此，SPC所用材料如下：铜（导体）或铝（导体）、XLPE（绝缘）、聚丙烯（填充）、钢（铠装）、HDPE（护套层）。对由绝缘电缆获得的XLPE（交联聚乙烯）和PP（聚丙烯）样品进行了力学测试[25]。海底光纤电缆由多个同心层组成，每层承担特定的功能角色。电缆中心是 optical core，包含若干负责数据传输的单模光纤。这些光纤通常容纳于金属管（通常由不锈钢或铜制成）内，并嵌入阻水凝胶中以保护其免受湿气和机械损伤。围绕光学核心的是功率导体，通常由铜制成，为沿电缆路线分布的光学中继器提供直流电。接下来是水屏障层，通常由铝、铜或不锈钢制成的连续金属护套或带材组成，防止海水侵入并确保长期环境保护。其后是由聚合物材料制成的电绝缘层，将导体电隔离并增强介电性能。在浅水应用中，施加一层或多层由螺旋缠绕钢丝组成的铠装层，以提供高抗拉强度和对外部危害（如锚、渔具和海床相互作用）的保护。在深水环境中，电缆可保持无铠装，因为深度提供了自然保护。在铠装之上，通常添加浸渍沥青化合物的外被层，以提高耐腐蚀性并减少机械磨损。最后，整个组件封闭于外保护护套内，通常由聚乙烯或聚丙烯制造，保护电缆免受化学侵蚀、机械磨损和环境退化。海底电缆终端系统及相关保护附件对于确保海上装置的机械完整性和长期可靠性至关重要。常规解决方案包括机械终端单元（MTU）、电缆悬挂系统、J型管、弯曲加强器和弯曲限制器，它们在安装和运行期间提供机械支撑、控制电缆曲率并减少局部应力。特别是，弯曲加强器常用于缓解动态加载电缆段中的弯曲应力，而弯曲限制器设计用于防止过度曲率。J型管密封在电缆进入点提供保护，而干式和湿式连接器可在不同安装和运行条件下实现电气或光学连接[26,27]。除这些常规技术外，海上结构可能需要异种金属材料之间的专用连接。爆炸焊接（EXW）是一种固态连接技术，能够在传统熔焊方法难以连接的金属之间产生冶金结合[28]。该技术已在多种应用中研究，包括造船和结构过渡接头[29]。EXW也可考虑用于与电缆穿透器组件相关的特定刚性金属过渡部件，其中铜或铝与钢等异种材料必须连接。图5展示了包含EXW接头的穿透器的示意性配置。水下爆炸焊接（UWEW）是该连接技术的进一步专业发展，尽管其在海底电缆终端系统中的应用仍然有限，需要专门鉴定。对于光纤电缆，还存在其他类型的穿透器；电缆终端的设计通常采用外护套为高密度聚乙烯、导体绝缘为中密度聚乙烯的铠装电缆[30]。SPC在安装和运行期间暴露于热应力和电应力以及机械应力，这些应力使电缆绝缘退化并降低电力传输的可靠性。SPC在生产、运输、敷设和运行期间承受静态和动态机械载荷。电缆承受不同载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转）的组合以及外部压力，这些由海流、安装类型和平台运动等环境条件产生[31]。图6展示了施加于地下和海底电力电缆的机械应力。拉伸、扭转和压缩载荷的耦合效应必须在海底电缆的分析和设计中仔细考虑，如FEA结果所证明[32,33]。如上所述，动态电缆在连接运动浮式结构时必须承受严酷且持续的循环载荷，这些结构暴露于波浪和海流；因此，它们特别容易发生疲劳相关失效。对三根无外部金属铠装的动态电力电缆进行了疲劳测试，以良好理解其疲劳抗力[34]。另一项疲劳测试证实，弯曲刚度的变化显著影响动态电缆的疲劳寿命，尤其是随着浮式海上平台的日益采用[35]。用于执行海底电力电缆（SPC）局部力学分析的解析、数值和实验方法在[36]中进行了综述。关于海上风电电力电缆力学性能的现有数值和实验研究的概述已在[37]中提供，其报告了海上风电电力电缆各种力学性能与其复杂截面结构形式之间的关系。电缆是由圆柱元件和螺旋缠绕组件构成的柔性结构；因此，其力学行为与钢丝绳表现出若干相似性[38]。此外，螺旋分层架构赋予电缆强烈的非线性弯曲刚度，可显著影响其动态响应和疲劳寿命。在安装期间及后续运行全程，海底电缆的配置可能发生变化，导致因海床不规则而形成自由悬跨段[39,40]。在此条件下，当海流引起的振动频率接近结构固有频率时，可增加疲劳失效风险[41]。与敷设于海床的电缆（主要承受静态载荷）相比，连接海上结构（包括风电场）的电缆必须承受更高的应力，这些应力源于波浪和海流在全水深范围内引起的拉伸、弯曲和扭转载荷组合循环。在此背景下，可识别出两个特别关键的区域：与结构的连接区域，以及更远处电缆从海床抬升、形成悬跨并导致电力电缆伸长的位置（图7）。海底电缆安装在过去20年中在许多方面取得了进步，这在很大程度上得益于海底光纤电缆行业的繁荣，推动了海底电缆敷设的技术进步。安装海底电缆需要精心规划，考虑电缆特性、航线特征和安装机械的能力。安装阶段如下：临时航线选择；电缆设计；主管机构授权；航线勘测；电缆安装（敷缆船）；安装后检查；通知主管机构。通常，海底电缆安装过程由静态和动态两部分组成。静态部分是电缆安装船（CLV）上的部分以及在不稳定环境条件下安装于海床上的部分，而动态部分则由CLV上存储鼓与电缆在海床上稳定区域之间的电缆段代表。CLV是任何敷缆作业的核心。CLV尺寸和配置各异，设备套件多样。CLV的概述由[42]提供。全球仅有少数完全装备且高度专业化用于安装大型电力电缆的船只，例如C/S Skagerrak和C/S Giulio Verne，其有效载荷能力超过6000吨电缆。典型的电缆安装船剖面如图8所示。转盘具有垂直轴，可容纳大型海底电力电缆，这些电缆由于其扭转刚度可能不适合通过盘绕存储于固定罐中。海底电缆通常存储于转盘、笼式绞盘或电缆鼓上，并使用专用电缆处理设备逐步展开，包括张紧器、绞盘、滚轮和过舷滑槽或滑轮。在安装期间，必须仔细控制电缆放出速度、轴向张力、出射角和最小弯曲半径（MBR），以防止过度的机械应力和电缆结构损坏。S-Lay和J-Lay[44]传统上与刚性海上管道安装相关，其中管段在船上组装和焊接[45]。在S-Lay作业中，管道通过支撑托管架展开，在船舶与海床之间形成S形配置。相反，J-Lay涉及通过近垂直安装塔展开，产生J形悬垂配置，特别适用于深水管道安装。尽管柔性海底电缆可能根据出射角和水深表现出类似的悬垂几何形状，但其安装程序与刚性管道显著不同。特别是，电缆通常以连续制造长度敷设，无需海上焊接，其力学响应由电缆特定的张力限制、弯曲限制以及放出设备与悬垂电缆段之间的相互作用所决定。张紧器和绞盘的使用，加上受控的船舶运动，确保稳定的电缆展开和沿计划海床航线的准确定位[46]。在近岸，电缆使用电缆埋设机埋设以防止可能的损坏。电缆埋设机，也称为电缆埋设犁，是一种高效自动化设备，常用于海底光缆安装。它由钢制成，包括犁头和犁体。犁内部有一管状通道，容纳海底同轴通信电缆及其中继器。犁头主要提供平衡并携带机械传感器，指示机器在海床上的位置、挖沟深度及其他关键参数。在埋设开始前，机器从海底电缆敷设船部署至海床。拖缆连接至犁的底部，脐带缆连接至顶部，并在两根缆绳与导向笼之间安装可拆卸引导缆，以便海底同轴通信电缆和中继器穿过。当船舶沿海床拖曳机器时，犁刀通过机械挤压和挖掘切出V形沟槽，海底同轴通信电缆埋设其中。穿越大陆架（通常水深0至130 m）至约1000–1500 m深度的电缆，通常埋设于海床之下，以保护其免受其他海床使用者造成的损坏。电缆安装后，航线被广泛公布。相关水文办公室和受影响的私人组织被告知新航线和维修绕行路线，以便更新海图并发布航海通告[47]。许多电缆所有者还制作并分发电缆保护区（CPZ）海图[48]，免费提供给其活动可能干扰电缆的各方。这些海图及相关信息的可用性通过行业出版物、贸易展会、定期港口访问和船长会议进行推广。有多种软件工具可用于模拟和设计海底电缆航线，例如MakaiPlan（Makai Ocean Engineering, Inc., Waimanalo, HI, USA），该工具可导入所有相关项目数据并用于定义电缆沿海床将遵循的路径。与MakaiPlan（Makai Ocean Engineering, Inc., Waimanalo, HI, USA）一起使用时，MakaiLay（Makai Ocean Engineering, Inc., Waimanalo, HI, USA）（图9）也常被用作软件包，可实现海底电缆安装作业的实时监测和控制。这些系统的使用有助于防止安装期间对电缆的潜在损坏，并使敷设阶段更简单、更高效（图10）。一旦安装，海底电缆可能因各种因素而遭受损坏[50,51]。电缆失效通常可分为外部干扰、内部退化和操作错误[52]。对于海底通信电缆，失效的主要原因主要是外部人类活动，特别是渔业作业和船舶锚泊[53]。其他机制，包括铠装腐蚀、自由悬跨（无支撑电缆段）、绝缘老化和接头失效，也可能损害电缆完整性。其他外部危害包括海床磨损、疏浚、海洋建设活动、海底滑坡、火山活动和地震[54,55,56,57,58]。图11展示了全球海底通信电缆故障原因分布，突出显示了外部人为干扰的主要贡献。尽管地震和海啸等自然灾害是海底通信电缆损坏的较少见原因，但其后果可能特别严重，并可能导致长时间的服务中断。除渔业活动、锚泊和航运造成的外部损坏外，海底电缆失效还可能源于操作错误以及在制造、运输或安装期间引入的缺陷[60]。常见失效机制包括电缆处理和敷设作业期间的机械损伤、制造缺陷以及绝缘系统退化。然而，重要的是区分图11中呈现的海底通信电缆全球失效统计与海上风电场使用的海底电力电缆相关的统计。图12展示了英国海上风电行业出口和阵列间电力电缆报告的失效原因分布，其中安装相关缺陷占记录失效的46%，其次是制造缺陷（31%）、设计相关失效（15%）和外部损坏（8%）[61]。这些差异源于两个数据集所考虑的电缆应用、地理范围和失效分类标准的不同。此外，在制造或安装期间引入的缺陷可能未被发现，仅在后续电缆运行期间显现。近年来，海底电缆的建设和安全日益受到政策制定者的关注，因为据估计海底通信电缆承载超过99%的国际数据流量，支持高容量、高速通信以及每日约10万亿美元的金融交易[63]。如今，海底电缆是传输电力、尤其是承载数据和信息的战略基础设施。最近，我们经常听到故意切断电缆的事件，这可能造成严重中断并使基础设施暂时停止服务。应对这一威胁首先是依照国际海洋法和国内立法进行执法的问题。它需要有效的警务和刑事调查[64]。此外，破坏行为可能构成《联合国宪章》下的使用武力，甚至构成武装攻击以及海上非法使用武力。为防止意外失效（内部或外部）或故意失效（破坏、攻击），必须在电缆中集成各类传感器，能够在中断发生前检测潜在损坏或危害。由于它代表关键基础设施，且当今世界日益依赖基于电缆的系统，该行业使这些链路保持运行的可能性达到高达"五个九"（99.999%的时间）的可靠性水平[65]。然而，这一基础设施仍对外部攻击表现出显著脆弱性。此外，许多此类电缆并非国有；因此，其保护在很大程度上委托给私人行为者。图13展示了一个表格，总结了海底电缆基础设施可能面临的主要威胁——自然的、意外的和恶意的。海底电缆的主要监测和检查方法（图14）如下：集成于电缆中的光纤传感器；安装于自主水下航行器（AUV）上的外部声学和声纳传感器；遥控潜水器（ROV）；海床上固定传感器的集成系统（尤其在沿海地区）。电力海底电缆的维护传统上要么是反应性的（失效后干预），要么基于定期检查（遥控潜水器ROV/自主水下航行器AUV勘测、离线测试）。在海事领域，大量数据每天由各种记录系统收集，包括传感器[67]、卫星和无人海上航行器。应用于维护时，神经网络以这些数据为输入，可实现从计划维护向预测性维护的转变[68]。在海底电缆背景下，这意味着能够在其发生前识别和预测失效，从而提高可靠性并优化维修成本和资源。一种基于卷积神经网络双向门控循环单元（CNN-BiGRU）的预测方法应用于中国渤海的一条海底电缆[69]。结合先进的分布式传感器和多传感器系统，人工智能提供了一种预测性维护策略，可显著增强全球海底电缆基础设施的韧性。电缆维修和维护由一个独立于运营公司的行业执行。运营方和所有者与海上维护公司签订合同，后者维护电缆和设备存储仓库，并在全球战略位置保持电缆船，24/7待命以修复电缆故障[70]。大多数电缆断损发生在浅水区。这是恶劣天气最可能移动电缆直至其失效的地方，或者电缆可能缠结于拖网渔船网中的地方。海底电缆网络的维修能力和恢复选项在过去十年中有所改善。然而，在海上修复海底电缆通常困难且耗时。第一步是定位断点，可通过内置监测系统完成，无人水下航行器（UUV）也可提供协助。UUV在电缆维修中发挥日益突出作用的理由明确，从而对网络的整体韧性做出重大贡献。此外，如果损坏能够快速且相对廉价地修复，最大限度减少中断，则对海底电缆进行破坏行动的动机就会降低[71]。如多项研究报告，电缆失效[50]和服务中断的主要原因与人类活动（渔业、锚泊、破坏）有关，但也与容易升温或承受波浪运动引起的持续力的海床区域有关[72]。最关键的区域是电缆的第一段，从登陆站到约1500 m深度。基本上，电缆安装后，持续监测和检查对于防止故障或损坏发生至关重要。通常使用一系列视觉、声学和磁学技术，往往涉及ROV和AUV。一旦确定了指定用于电缆检查的区域，便使用摄像机进行初步目视检查[73]。勘测和各种照片将用于开发自主航行器操作的不同算法[74]。另一项技术涉及使用自主无人机（UAV）[75,76]。这些可支持水面监测、感兴趣区域的初步测绘、后勤监视和协调，而水下航行器（AUV和ROV）凭借专用传感器对于海床电缆的详细检查至关重要。图15展示了AUV和UAV用于电缆监测的集成使用的简化示意图。此外，检查涉及漫长而费力的程序，通常由合格操作员执行。然而，这是一项非常单调的任务，如果操作员失去注意力可能失败；因此，实施自主航行器对于确保检查工作正确执行至关重要[77]。多项研究表明，已进行一系列测试并证明可使用ROV检查水下结构。例如，一种基于视觉的算法，利用电缆本身的图案，在沿线路径跟踪期间在线估计位置和速度[78]。另一种检查是声学检查，使用声纳系统进行，可检测海床上的物体并进行电缆检查。然而，在靠近海岸和浅水区，该工具难以使用，因为悬浮颗粒和海床上其他物体的存在可能影响结果。因此，通常应用滤波器去除所获数据中的噪声[79,80]。海底电缆故障识别管理过程基本上涉及三个主要阶段。借助现代监测系统，可在电缆完全失效前反复干预，操作因电力电缆、通信电缆或用于输送液体的电缆而异。首先，确定感兴趣区域；然后，如果检测到故障存在，必须确定精确位置。随后，根据边界条件（深度、电缆类型），进行维修，可由潜水员等合格人员或自主航行器执行。如果故障特别严重，将需要专业船舶回收电缆、更换损坏段并将电缆重新敷设于海床[81]。海底电缆系统的维护和维修由于涉及专用设备、船舶、人员 and 环境条件，代表着重大的运营和经济挑战。电缆失效的经济后果超出故障定位和电缆更换的直接成本，可能包括长时间服务中断、发电损失和额外后勤费用。这些成本因电缆应用、故障位置、专用船舶可用性和所需干预的复杂性而差异显著。在海上风电场中，海底电力电缆失效代表特别重大的财务风险。Gulski等人[82]报告，尽管海底电缆占海上风电场总资本投资不到10%，但在所检查的案例中，电缆相关失效历史上贡献了高达80%的报告财务损失和保险索赔。作者指出，某些海上电力电缆失效的直接维修成本约为70万–150万欧元。涉及出口电缆的更复杂干预与 substantially 更高的维修成本相关，估计范围为600万至1700万欧元。这些数字说明了电缆可靠性的重要性以及影响海上电力传输的失效的潜在经济后果。电缆失效的总经济影响还强烈受中断持续时间和由此产生的发电损失的影响。在海上风电应用中，阵列间电缆失效可能断开一台或多台涡轮机，具体取决于电网配置，而出口电缆失效可中断风电场相当大部分电力的传输。ORE Catapult[83]强调了电缆网络拓扑在确定失效财务后果方面的重要性，表明额外的电气冗余可减少收入损失，尽管需要更高的初始投资。因此，海底电缆可靠性的经济评估应同时考虑直接维修支出和系统不可用性的影响。近期保险行业评估进一步证明了海上电缆失效的财务重要性。根据Arthur J. Gallagher[84]，在所分析组合中，报告的阵列间电缆损坏索赔范围约为185万至1500万欧元，而出口电缆损坏索赔范围为1000万至1亿欧元。同一来源指出船舶相关成本约为每天8万–17.5万欧元，并报告电缆维修作业可能持续数月。这些值代表行业特定的保险和运营基准，而非通用维修费率；然而，它们凸显了与计划外海底电缆干预相关的相当大的财务风险敞口。海底通信电缆受不同的维护和维修框架约束。与海上风电电力电缆不同，国际通信系统通常依赖区域维护协议，提供对专用维修船舶及相关服务的访问。欧盟委员会[85]报告，在既定维护安排下，每次故障的指示性维修成本约为50万–100万欧元，取决于船舶航行距离和维修复杂性。这些值不应与海上风电电缆保险索赔直接比较，因为 underlying 电缆系统、合同条件、运营要求和经济后果不同。近期文献和机构评估中报告的主要经济基准总结于表3。由于可用来源对维修支出、船舶成本和保险损失采用不同定义，所报告的值应视为与其各自运营背景相关的指示性估计，而非可直接比较的标准化成本。从资产管理角度看，这些经济考虑凸显了预防性检查、状态监测和预测性维护策略的重要性。早期识别绝缘退化、机械损伤、电缆暴露和其他发展中的缺陷可支持计划性干预并降低代价高昂的计划外失效的可能性。然而，先进监测系统的经济效益取决于其改善故障检测、减少停机时间和优化维护调度的能力，因此应逐案评估。水下电缆几何形状的实时监测对于及时检测故障或断损以及预测潜在失效至关重要。这项任务困难，因为水下电缆位于动态且复杂的海底环境中，可能导致位置、深度、能见度和公用设施访问的变化。海底电缆检测包括电缆搜索和跟踪。电缆搜索是确定电缆位置的第一步，而跟踪是沿电缆的运动和测量。一般而言，检测方法可分为四组：视觉、声学、磁性和多传感器融合，均基于传感器技术。这些传感器通常部署于ROV和AUV上，它们作为海底勘测的主要平台。所有检测方法都存在重要局限性。视觉和声学技术在检测被水下生物覆盖的水下电缆方面存在问题。视觉检测受深水能见度差的限制，而声学检测不适用于浅水或沿海区域。磁性检测主要对埋设电缆有效，并受海水中电磁衰减和噪声的影响。多传感器融合提高了准确性和适用性；然而，基于ROV/AUV的方法仍然昂贵，且往往无法提供及时的故障检测或对环境效应引起的电缆危害的可靠预测。对这些局限性的一种可能解决方案是开发更可靠且成本有效的监测系统，基于嵌入电缆内的传感器阵列，实现对系统动态响应的连续在线观测，即所谓的智能电缆。图16展示了容纳一些传感器的电缆中继器。本综述论文详细描述了海底电缆当今代表什么。这些战略水下基础设施连接不同国家，实现数据、信息和通信的日常传输。正因为其重要性，它们也是破坏和电缆本身损坏可能导致潜在中断的脆弱资产，在某些情况下可能降低整个国家的连通性。因此，设计阶段至关重要，包括选择适当的材料；然而更重要的是维护、检查和监测。这些活动可在AUV和ROV的支持下进行，特别是在电缆敷设于浅水关键区域的区段，这些区域持续面临人类活动（渔业、锚泊）、边界条件（温度变化）和波浪运动引起的力的风险。因此，持续检查使得在失效发生前进行干预成为可能，而不同自主航行器的使用通过限制对专用船舶、电缆更换作业和合格检查人员的需求有助于降低成本。未来发展必将包括改进的监测和控制系统，包括通过使用无人机，以及传感器的集成，不仅用于监测海况或跟踪地震，还通过智能电缆评估电缆自身的结构完整性。海底电缆系统由在兩個或多个电缆登陆站之间承载通信信号的海底电缆组成，信号在登陆站转换为地面网络。湿段在滩井（BMH）或海滩接头处上岸，然后连接至干段和海底电缆登陆站（CLS）。湿段跨越BMH之间，包括海底电缆和在线设备，如中继器和分支单元。干段涵盖从BMH到CLS的短地面链路，以及CLS内安置的系统组件。海底电缆登陆站（CLS）是海底电缆终端所在、流量移交给本地或长途地面网络的海岸设施[43]。在终端，海底线路终端设备（SLTE）将来自海底系统的光信号转换为与地面基础设施兼容的格式。随着全球海底电缆网络的迅速扩展，问题不再是这些基础设施能否承载更多数据，而是它们能否也承载更多意义。深海仍然以难以观测和成本高昂而著称，然而它是检测和理解气候变化、海平面上升、火山活动和海啸的前线。本章论证下一代通信电缆应兼作科学观测站，沿其路线嵌入分布式传感器[87]。在过去二十年中，日本、加拿大、美国、中国和欧洲的先锋研究团队展示了SMART（科学监测与可靠通信）电缆的使用[88]。这些结合高功率和高带宽的光纤通信系统已被部署以支持永久性电缆观测站，集成多种传感器，并显示出实现多灾害早期预警系统的强大潜力。此外，其架构可设计为与自主航行器AUV和USV无缝互操作，实现实时数据交换、任务分配和跨电缆路线及邻近海域的协调自适应采样[89]。这种实施可将数千公里的电缆网络转变为能够实时监测海洋和海底现象的基础设施。同时，通过实现预测性、基于状态的维护在电缆失效发生前进行干预，使电缆系统 substantially 更安全且更具成本效益。图17展示了智能海底电缆的一个示例。分布式温度传感（DTS）系统使用光纤测量温度。这些光电子器件提供沿电缆温度分布的连续剖面。DTS系统通常利用拉曼散射，其中反斯托克斯与斯托克斯背散射光之间的温度相关强度比可实现分布式温度测量。其他光学传感技术可根据所监测的物理量采用瑞利或布里渊散射[90]。对于高压电缆，在任何点或任何载荷条件下都绝不能超过最大允许绝缘温度。局部温度不仅取决于电缆设计和负载历史，还取决于电缆的局部热环境。因此，高压电缆的分布式温度监测对于确保其在高负载下的完整性至关重要。SMART电缆的目的还在于支持气候和海洋观测、海平面监测以及地球结构观测。与海底电缆系统集成的光纤分布式声学传感（DAS）技术提供连续监测能力，能够检测振动、外部扰动和潜在破坏性机械事件[91]。与DTS不同，DAS通常依赖相干瑞利背散射，其中背散射光信号相位的变化用于检测沿光纤的动态应变。另一方面，分布式温度与应变传感（DTSS）通常利用布里渊散射，其频移取决于温度和机械应变，允许通过适当的补偿或组合测量来估计这些量[92]。尽管具有优势，但传统分布式光纤传感技术在长距离跨洋电缆中的应用面临显著的技术限制。光学衰减降低了传播询问信号的功率和返回背散射光的强度，逐渐降低信噪比。因此，无放大传感配置通常无法在数千公里的跨洋距离上提供连续、高分辨率的测量。此外，传统海底光中继器不一定与这些技术所需的背散射信号询问兼容。因此，长距离监测可能需要专门的放大架构、对合适光纤段的访问或替代光学传感方法[93]。超过100 km长距离的分布式光纤电缆满足空间连续监测的需求，能够尽可能准确地定位干扰或沿大型电力电缆出现的干扰，因为光纤本身充当传感器[94,95]。这些电缆可包含应变、温度、水和声学传感器[96]。在海床上使用传感器具有挑战性，但传感器网络使得监测海床下方和上方的各种过程成为可能[97]。光纤传感器是一种无电子组件的全光学传感器，可集成到延伸达数百公里的监测网络中。一项针对"Curie"海底电缆的研究表明，谷歌于2019年安装的电缆可被重新用作基于偏振的地球物理仪器，以检测地震震动和海洋波浪。通过分析正常光通信业务的偏振态（SOP），记录了20次地震，因为强烈的 seismic 波或电缆附近地震产生的长周期水波引起明显的、可观测的SOP异常[92]。如本例所示，有多项研究讨论了使用海底电缆检测和预测地震事件[98,99,100]。在[101]中报告了对部署于法国土伦近海的41.5 km长通信电缆进行的分布式声学传感测量。将高灵敏度加速度计和压力传感器集成到SMART电缆中为地震学重大进展提供了 considerable 潜力。它可以增强检测和定位海底下方小地震的能力，提高确定较大海上事件破裂类型和动力学的能力，并增强利用全球发生的地震在局部和全球成像地球内部的能力。本综述考察了海底电缆的演变，从最早的电缆电报系统到现代全球数据和电力传输基础设施。特别是，海底光纤通信电缆已成为全球数字连通性的基本组成部分，估计承载超过99%的国际数据流量。特别关注了这些基础设施的脆弱性、可能影响它们的主要损坏机制，以及从设计最早阶段考虑适当保护和缓解策略的重要性。还考虑了海底电缆生命周期的不同阶段及其相关的环境影响，强调需要一种结合结构可靠性、长期耐久性和环境可持续性的综合方法。综述还涉及海底电缆系统所涉及的材料和技术。这些包括聚合物材料，如HDPE，广泛用作电缆配置中的保护和绝缘组件，以及海底电缆与海上结构界面处采用的连接技术。在此背景下，爆炸焊接（EXW）代表了制造异种金属过渡接头（如铝—钢或铜—钢连接）的有效解决方案，而传统连接技术在这些应用中可能存在显著局限性。展望未来，最有前景的发展之一是SMART（科学监测与可靠通信）电缆。除了作为战略通信基础设施的主要功能外，海底电缆日益被视为传感、监测和环境观测的分布式平台。专用传感器的集成不仅可能有助于监测电缆自身的完整性和运行状态，还可能有助于观测周围海洋环境，包括地震活动、海洋学参数和海洋污染。由于其广泛的地理覆盖和在海床上的长期部署，未来海底电缆网络因此可为大规模环境监测、科学研究和海洋资源管理提供宝贵支持。它们与自主水下航行器、水面船舶和其他海上系统的集成可进一步促进互联海洋监测网络的发展。在此视角下，海底电缆正从主要致力于数据和电力传输的基础设施逐步演变为能够支持通信、传感、监测以及与更广泛海洋环境交互的多功能智能系统。
本文综述了海底电缆技术的发展现状与未来趋势。引言部分回顾了自1851年英法海底电报电缆以来海底电缆的演进历程，介绍了古塔胶作为早期绝缘材料的作用、电缆结构的演变以及跨大西洋通信的实现，指出迄今全球各类海底电缆累计安装长度已超过350万公里（图1），并强调海底光纤电缆（SFOC）承载超过99%的国际数据流量，海底电力电缆（SPC）在海上可再生能源整合与国家电网互联中具有关键作用。同时指出海底电缆生命周期涵盖设计、制造、安装、运行、检查维护及退役等阶段，人类活动（渔业、锚泊）是最主要的外部威胁，并明确了本综述的范围与结构。综述方法部分采用结构化批判性综述与文献计量分析相结合的方法。在Scopus数据库中以Article title、Abstract、Keywords字段进行检索，时间范围为2000—2026年，限定英文文章、综述与会议论文，经相关性筛选后保留200篇文献用于文献计量分析，并辅以标准、技术报告等支持性来源。使用VOSviewer（版本1.6.21）进行关键词共现分析，采用全计数法、最小出现阈值5，并经同义词库标准化，得到由43个项目、521条链接、总链接强度1666构成的网络及五个主题聚类（图2），分别涉及海底电缆技术与动态电缆行为、力学性能与结构行为、电缆系统与检查技术、材料与绝缘系统、电力电缆结构设计，该主题结构用于支撑后续综述组织。海底电缆类型学部分按功能将电缆分为海底电力电缆（SPC）、海底光纤电缆（SFOC）和混合电缆，其中SPC包括中压（MV）、高压交流（HVAC）与高压直流（HVDC）电缆；以表格形式给出交流与直流输电系统的五种代表性SPC配置及主要SFOC类型，指出轻量（LW）、轻量保护（LWP）、单铠装（SA）、双铠装（DA）与岩石铠装（RA）电缆的适用水深范围（依据ITU-T G.978，分别大于1000 m、20–1500 m、0–100 m、0–20 m，属指示性而非绝对限值），并按力学行为区分静态与动态电缆、按结构配置区分无铠装与铠装电缆、按安装环境区分埋设、敷设、抛石或混凝土垫保护及J型管布线，最后提及智能电缆、加热电缆与脐带缆等专用系统。设计与生产及环境影响部分指出电缆设计首步为容量评估以确定导体尺寸，设计常基于解析或数值方法（如有限元方法FEM，采用COMSOL Multiphysics或ANSYS），多采用二维模型，三维分析时建模航线长度通常限于数米。环境方面讨论了SPC安装与运行的环境影响，并重点分析退役阶段（设计寿命通常20–25年）的影响：回收埋设电缆时抓钩可能扰动海床、引起沉积物再悬浮并损伤生物，故常倾向于原位保留以形成生物栖息结构，而回收则有利于高质量组件的再利用与再循环；并提及欧洲—北美电力海底电缆连接的技术经济负荷潮流分析表明年效益可完全抵偿投资与运行成本。材料与技术小节详述SPC的主要组件（导体层、绝缘层、同心中性层、光纤、径向屏障外护套、螺旋铠装层、填充层、内外护套层）及其材料（铜或铝、交联聚乙烯XLPE、聚丙烯、钢、高密度聚乙烯HDPE），并介绍SFOC的多层同心结构（含单模光纤的光学核心、金属管、阻水凝胶、供电导体、水屏障层、电绝缘层、铠装层、沥青被层与外护套）；此外介绍了机械终端单元（MTU）、电缆悬挂系统、J型管、弯曲加强器与弯曲限制器、干式与湿式连接器等终端与附件，并讨论爆炸焊接（EXW）与水下爆炸焊接（UWEW）在异种金属过渡接头（如铝—钢、铜—钢）中的应用潜力及其在海底电缆终端系统中应用有限、需专门鉴定的现状。力学性能及其评估小节指出SPC在安装与运行中承受热、电及机械应力，承受拉伸、压缩、弯曲、扭转组合载荷与外部压力，需考虑耦合效应（有限元分析FEA结果予以证明）；动态电缆因波浪与海流引起的持续循环载荷而易发生疲劳失效，疲劳试验表明弯曲刚度变化显著影响动态电缆疲劳寿命；电缆为柔性结构，其力学行为与钢丝绳相似，螺旋分层架构赋予其强非线性弯曲刚度，海床不规则可形成自由悬跨段，海流诱发振动接近结构固有频率时增加疲劳失效风险；并识别出与结构连接区域及电缆从海床抬升形成悬跨处两个关键区域（图7）。安装部分列出安装阶段（临时航线选择、电缆设计、主管机构授权、航线勘测、电缆安装、安装后检查、通知主管机构），说明安装过程分静态与动态两部分，介绍电缆安装船（CLV）及其存储方式（转盘、笼式绞盘、电缆鼓）与专用处理设备（张紧器、绞盘、滚轮、过舷滑槽或滑轮），强调放出速度、轴向张力、出射角与最小弯曲半径（MBR）的控制；辨析S-Lay与J-Lay传统上属于刚性管道安装，与柔性电缆敷设存在显著差异；介绍近岸电缆埋设机（埋设犁）的工作原理，指出大陆架至约1000–1500 m深度电缆通常埋设，安装后航线须公布并更新海图、发布航海通告，许多所有者还分发电缆保护区（CPZ）海图，并提及MakaiPlan与MakaiLay等航线设计与实时监控软件。失效部分将电缆失效分为外部干扰、内部退化与操作错误，指出通信电缆失效主要源于渔业与锚泊等外部人为活动，其他机制包括铠装腐蚀、自由悬跨、绝缘老化与接头失效，外部危害还包括海床磨损、疏浚、海洋建设、海底滑坡、火山与地震（图11）；并区分通信电缆全球失效统计与英国海上风电出口及阵列间电力电缆的失效分布（安装相关缺陷46%、制造缺陷31%、设计相关失效15%、外部损坏8%，图12），指出差异源于应用、地理范围与分类标准不同，且制造或安装缺陷可能潜伏至运行期才显现；同时强调海底电缆作为战略基础设施承载超99%国际数据流量并支撑约每日10万亿美元金融交易，面临故意切断与破坏威胁，需依照国际海洋法与国内立法执法应对，并主张在电缆中集成传感器以在中断前检测潜在损坏或危害。维护、监测与检查部分列出主要监测与检查方法（集成光纤传感器、AUV载外部声学与声纳传感器、遥控潜水器ROV、海床固定传感器集成系统，图14），指出维护正从反应性或定期检查向基于神经网络与多源数据的预测性维护转变（如应用于渤海电缆的CNN-BiGRU方法）；自主航行器小节讨论无人水下航行器（UUV）、AUV、ROV与无人机（UAV）在电缆维修定位与检查中的作用，指出最关键的区段为从登陆站至约1500 m深度，视觉、声学与磁性技术各有局限，检查过程单调易因操作员失去注意力而失败，故自主航行器至关重要，并介绍基于视觉的路径跟踪位置与速度在线估计算法及声纳检测中的滤波去噪；故障识别管理分三阶段（确定感兴趣区域、精确定位、依边界条件由潜水员或自主航行器维修，严重时需专用船舶回收更换）。经济性小节指出海底电缆维护与维修因专用设备、船舶、人员及环境条件而构成重大运营与经济挑战，海上风电中电缆虽占资本投资不足10%却历史上贡献高达80%的报告财务损失与保险索赔，直接维修成本约70万–150万欧元，出口电缆复杂干预估计600万–1700万欧元；ORE Catapult指出网络拓扑与电气冗余对失效财务后果的影响；保险业评估显示阵列间电缆损坏索赔约185万–1500万欧元、出口电缆约1000万–1亿欧元，船舶相关成本约每日8万–17.5万欧元，维修可能持续数月；通信电缆依区域维护协议，单次故障指示性维修成本约50万–100万欧元；表3汇总了主要经济基准并强调其指示性而非可直接比较；从资产管理角度强调预防性检查、状态监测与预测性维护的重要性，其经济效益应逐案评估。传感器小节将检测方法分为视觉、声学、磁性与多传感器融合四类，指出各方法在生物覆盖、深水能见度、浅水适用性与电磁衰减噪声等方面的局限，以及ROV/AUV方法成本高、难以及时检测或可靠预测环境效应所致危害，提出基于嵌入电缆内传感器阵列的智能电缆作为可能解决方案（图16）。挑战与未来展望部分总结设计阶段材料选择的重要性及维护、检查与监测的关键作用，指出AUV与ROV可支持浅水关键区段的持续检查以在失效前干预并降低成本，未来将改进监测与控制系统（包括无人机）并集成传感器以评估电缆自身结构完整性。海底电缆网络小节界定海底电缆系统由连接两个或多个电缆登陆站的海底电缆构成，湿段在滩井（BMH）或海滩接头处上岸并连接干段与海底电缆登陆站（CLS），湿段包括海底电缆及中继器、分支单元等在线设备，干段涵盖BMH至CLS的地面链路及站内组件，终端处由海底线路终端设备（SLTE）完成光信号至地面基础设施兼容格式的转换。智能电缆小节论证下一代通信电缆应兼作科学观测站并沿线路嵌入分布式传感器，回顾日本、加拿大、美国、中国与欧洲团队对SMART（科学监测与可靠通信）电缆的示范，指出其可与AUV、USV无缝互操作以实现实时数据交换、任务分配与协调自适应采样（图17）；介绍分布式温度传感（DTS）基于拉曼散射反斯托克斯与斯托克斯背散射强度比测温、分布式声学传感（DAS）基于相干瑞利背散射相位变化检测动态应变、分布式温度与应变传感（DTSS）基于布里渊频移同时依赖温度与应变的原理，并指出传统分布式光纤传感用于跨洋长距离电缆时受光衰减导致信噪比下降、传统海底光中继器与背散射询问不兼容等限制，长距离监测或需专门放大架构、合适光纤段访问或替代光学传感方法。地震检测小节指出超过100 km的分布式光纤电缆可实现空间连续监测并以光纤本身作为传感器，可集成应变、温度、水与声学传感器；"Curie"电缆研究通过分析正常通信业务的偏振态（SOP）记录20次地震，表明可检测地震震动与海洋波浪；并提及法国土伦近海41.5 km通信电缆的DAS测量，指出将高灵敏度加速度计与压力传感器集成于SMART电缆可增强海底小地震检测定位、大型海上事件破裂类型与动力学判定以及局部与全球地球内部成像能力。结论部分总结海底电缆从电报系统到现代全球数据与电力传输基础设施的演变，强调SFOC承载超99%国际数据流量，重申脆弱性、损坏机制与早期设计阶段保护缓解策略的重要性，以及结合结构可靠性、长期耐久性与环境可持续性的综合方法；概括HDPE等聚合物材料及爆炸焊接（EXW）在异种金属过渡接头中的应用；展望SMART电缆作为传感、监测与环境观测分布式平台的前景，认为未来海底电缆网络可支持大规模环境监测、科学研究与海洋资源管理，并与AUV、水面船舶及其他海上系统集成，推动海底电缆从数据传输与电力传输基础设施向多功能智能系统演进。
