近日，在距離海岸數十公裡的渤海風電場海域，風浪交織。海面之下，水下機器人正沿著海床緩緩前行，時而調整航向，時而定點探測。它的目標很明確——找到裸露的海纜，再把它們穩穩埋進泥沙之下，如同為這些海纜蓋上一層厚實的“沙被”。這一幕並非科幻影視場景，而是大連交通大學軌道交通智能感知與控制技術科研創新團隊的作業實況。

過去，海底電纜的敷設和檢修多依賴傳統方法，效率低、風險高。大連交通大學科研團隊經過多年攻關，融合電磁探測、聲吶感知及水下機器人控制等技術，攻克了海纜智能探測與后埋設關鍵技術，研發出擁有完全自主知識產權的海纜智能探測系統，填補國內復雜海況下協同作業空白，並打破國外壟斷。上述成果已成功應用於海南文昌國際光纜、浙江南麂島海纜、廣東海上風電等國家重點工程，為我國海洋工程裝備國產化及海底基礎設施安全提供重要技術支撐。

精准分析海底復雜環境

渤海海域是我國海上風電、跨海通信和海洋牧場的核心區域。然而，隨著海上能源與通信基礎設施的快速建設，水下海纜安全隱患日益凸顯。“海纜被譽為海洋工程的血管，承擔著電力輸送和信息傳輸的重任。”大連交通大學軌道交通智能感知與控制技術科研創新團隊成員孟慶鑫向記者介紹，“受海流沖刷、海底地質演變以及漁業活動的影響，海纜極易出現裸露、懸空甚至斷裂的情況。”

長期以來，海底電纜敷設領域的高端探測與施工技術多被國外壟斷，而傳統人工摸排方式效率低、風險高，難以應對復雜多變的海況。2017年起，團隊將目光鎖定在渤海淺海與深海的過渡海域，致力於研發在能見度極低、干擾極強的復雜環境下，能高效精准地探測與埋設海纜的海底電纜敷設水下機器人。

受泥沙覆蓋、海水渾濁、海底地形復雜等多重海底環境因素制約，海纜實際位置往往與預設路由存在一定偏差，這對設備穩定性提出了極高要求。為了讓水下機器人不“迷路”、不“手抖”，團隊創新融合電磁探測技術與聲吶探測技術，構建海纜智能探測系統。作業過程中，電磁傳感器負責捕獲海纜特征信號，快速識別目標海纜﹔聲吶系統則同步獲取海底地形及周邊環境信息，對海纜路由進行連續追蹤和空間定位。通過多源信息融合與智能分析，系統能夠准確判斷海纜位置、走向及埋設狀態，為后續施工提供可靠的數據支撐。

“這就好比給機器人裝上了兩隻互補的眼睛。聲吶負責在大范圍渾濁水域‘掃’出海纜的大致位置﹔電磁傳感器則負責精准鎖定海纜的精確走向。兩者結合，哪怕是在被泥沙掩埋的情況下，也能將定位誤差控制在5%以內。”大連交通大學軌道交通智能感知與控制技術科研創新團隊負責人陳少華介紹。

針對海底復雜的工頻干擾，2022年，團隊自研了相位抵消技術和小波去噪算法，搭建起DSP+ARM協同處理平台。“我們在算法層面把‘噪聲’過濾掉，把微弱的纜線信號‘抓’出來，讓機器人的決策反應速度提升了40%。”孟慶鑫介紹，機器人不僅能在300米水深處24小時不間斷作業，還能在復雜海流中穩如磐石。

應用於多個重點海洋工程

隨著海上風電與跨海通信網絡的飛速發展，海纜安全已成為海洋經濟的“生命線”。近年來，團隊圍繞海纜智能探測與后埋設關鍵技術持續開展研究攻關，逐步形成覆蓋海纜探測定位、路徑追蹤、施工引導和后埋設作業的整體解決方案，成功應用於多個國家重點海洋工程項目。

團隊成員牛玥介紹，2021年，團隊承接海南文昌國際光纜登陸段后埋設施工項目，解決了復雜礁石區的埋設難題，為我國國際通信基礎設施建設提供技術支撐。同年，團隊完成浙江南麂島海纜登陸段后埋設施工任務，其研發的機器人設備在東海急流中完成了海纜探測與后埋設作業，充分驗証了機器人在復雜海況條件下作業的穩定性。2023年，團隊投身廣東海上風電主纜埋設工程建設，創下11.6米/分鐘的行業領先埋設效率，為國內大型海上風電工程建設提供有力保障。

“海洋工程裝備智能化是不可逆轉的趨勢。”陳少華介紹，團隊將持續深化海纜探測與水下機器人、智能控制系統的融合創新，不斷提升設備在復雜海況下的作業能力。

孟慶鑫介紹，從近海通信光纜到海上風電輸電線路，從近岸登陸段施工到深遠海工程應用，一系列工程項目的成功實踐，不僅充分驗証了海纜智能探測與后埋設技術的可靠性，也推動相關裝備不斷向智能化、高效化方向升級。目前，團隊正積極探索無源探測技術，進一步拓展深海作業邊界，持續深化海纜探測與水下機器人、智能控制系統的融合創新。

在應用推廣方面，團隊正積極推動核心技術“走出國門”，面向東南亞、中東、歐洲等海洋工程市場深化國際合作，推動中國自主研發的海纜智能探測方案加速融入全球海洋工程體系，持續提升國產海洋裝備的國際競爭力。在技術升級方面，團隊正重點攻關大埋深海纜精准探測關鍵技術，針對當前行業普遍存在的“3米以上埋深定位精度不足”難題，研發新一代超深度探測系統，進一步提升復雜海況與深埋環境下的海纜識別與定位能力。

與此同時，團隊還在加快構建智能化可視作業系統，通過實時三維動畫顯示海纜相對於海底電纜敷設機器人的位置、走向及埋設狀態，實現水下施工過程的動態感知與可視化管理，讓施工人員能夠更加直觀地掌握作業全貌，進一步提升海洋工程施工效率與安全保障水平。

“海上工程現場是技術成熟度最直接的檢驗平台。”陳少華表示，海洋環境復雜多變，實驗室中的技術成果隻有經過真實海況和工程場景的反復驗証，才能真正形成服務產業發展的核心能力。經過多個重大工程項目實踐檢驗，團隊研發的海纜智能探測與后埋設系統已具備復雜海況下連續穩定作業能力，為我國海洋工程建設提供了可靠的技術支撐。（記者 張 蘊 通訊員 付銘舉）