海面看起来平静，不代表海底没有事情发生。

一条海底通信光缆、一根海上风电送出电缆、一段油气管线，往往埋在泥沙里、穿过航道边缘，距离最近的巡逻船、雷达站和维修船可能有几十到上百公里。水下安防真正难的地方，是“看不见、够不着、来不及”：摄像头在水下受光照和浑浊度限制，雷达主要看海面目标，AIS依赖船舶主动开启和正确上报，周期性巡检又很难覆盖每一小时、每一米。

这也是为什么近几年“关键水下基础设施保护”越来越被重视。ICPC2026年资料显示，全球海底通信光缆网络约有500个系统、总长度约180万公里；全球每年约发生150-200起海底通信光缆故障，其中约70%-80%与商业捕鱼、船锚等意外人为活动有关，而不一定是蓄意破坏。水下安防既要面对低概率高影响的恶意事件，也要面对更常见的拖网、抛锚、施工、自然灾害和误操作。

分布式光纤传感提供的不是一只“水下眼睛”，而是一条贴着资产走的“听诊线”。当分布式声学传感（DAS）接入海底光缆中的备用纤芯或专用传感光缆后，激光脉冲在光纤中传播，系统通过检测沿线瑞利后向散射光的相位变化，感知光纤周围的微小应变与振动扰动。

船舶经过、锚链拖曳、海流冲刷、地震波、海浪、施工扰动甚至大型海洋生物声源，都可能在光纤上留下不同的时空纹理。分布式温度传感（DTS)可用于温度异常识别，分布式应变传感（DSS）可用于长期应变和形变趋势判断，而在水下安防中，最核心的通常是DAS对声学和振动事件的连续捕捉。

DAS水下感知机理示意图

DAS特别之处，是“靠近被保护对象”。传统海事监测常从岸基雷达、卫星、AIS、声呐或巡逻力量出发，是从外部观察水域；光纤传感则从电缆、管线、港池边界、平台周界本身出发，记录目标附近是否出现异常接近、接触或扰动。它不需要主动发声，不像主动声呐那样向外发射声波；它也不直接识别船名、人员身份或意图，而是提供一个更基础的问题答案：这段水下资产附近，刚刚有没有发生不寻常的物理事件？

一条水下安防链，通常从三类信号开始：经过、接触与环境。

第一类是“经过”。船舶螺旋桨、发动机和船体运动会在水体和海床中形成声振信号。如果海缆穿过航道附近，DAS可能在距离-时间图上记录到船舶靠近、跨越或远离光缆的轨迹。与AIS对比后，可以判断该事件是否对应已知船只，还是出现了AIS缺失、偏移或难以解释的信号。

第二类是“接触”。不仅是船在附近经过时需要警惕，而是锚链、拖网、施工机具或海底作业设备与海床、光缆或管线产生接触。接触事件的声学特征往往更尖锐、更局部，也更需要和海况、渔业活动、维护作业记录交叉验证。DAS不能单独判定“恶意”，但可以帮助把异常区段从几十公里缩小到更具体的位置，为后续雷达回看、卫星图像、AIS轨迹、ROV巡检和维修船调度争取时间。

第三类是“环境”。风暴、海浪、地震、海底滑坡、强海流都会让光纤记录到背景变化。对安防来说，这类信号不是干扰那么简单：一方面，它们会影响误报率；另一方面，它们也可能解释某些故障或异常应变的来源。成熟系统必须先理解“正常的海”，才有可能识别“不正常的事件”。

传统海事监测与海底光纤监测对比示意图

1 法国Toulon海底通信光缆——验证海缆可以变成海底观测阵列

2019 年，Sladen等人在Nature Communications发表研究，使用法国Toulon附近一段约41.5公里的海底通信光缆开展DAS观测。研究记录了地震、海浪以及海洋-固体地球相互作用信号，证明现有海底通信光缆在接入DAS后，可以从单纯的数据传输介质，变成高密度海底观测阵列。

这个案例回答了水下安防的基础问题：海底光缆能否在真实海洋环境中连续感知外部扰动？答案是可以。对于海缆保护、管线巡护和近岸港口周界而言，意味着已有海底光纤具备成为“感知基础设施”的潜力。

法国Toulon海底光缆DAS科研案例示意图

2 北极Svalbard光缆——DAS同时记录船舶、风暴、鲸声和地震

2022 年，Landrø等人在Scientific Reports发表研究，利用一条北极海底光纤电缆进行DAS观测，论文题目点明了研究对象：鲸、风暴、船舶和地震。研究显示，海底光缆不仅能记录地震波，也能捕捉船舶和生物声学事件。

这对水下安防很关键。因为真实海域不是实验室，船舶、风浪、生物、地震和人类作业会混在一起。一个可用的安防系统，不能只在安静环境中识别单一目标，而要在复杂背景里区分“普通航行”“环境噪声”和“可能需要处置的异常事件”。

3 都柏林-北威尔士Emerald Fibre Bridge，DAS与AIS的互补关系

2026年《DAS-AIS Association Patterns for Vessel Monitoring on an Operational Subsea Fibre Link》研究了连接都柏林与北威尔士的Emerald Fibre Bridge运行中海底通信链路。研究把DAS船舶相关信号与同期AI 数据放在一起分析，提出了多种关联模式：清晰匹配、位置偏移、模糊匹配、AIS 信息不完整、疑似AIS静默目标，以及非船舶干扰。

这个案例提供了二者相辅相成的逻辑：AIS告诉我们“船自己报了什么”，DAS告诉我们“光缆附近实际发生了什么”。当两者一致时，系统更有把握；当两者不一致时，才是安防人员真正需要关注的地方。

海底光缆船舶探测与定位示意图

分布式光纤传感从论文走向工程，神州普惠也已经跑出了可复用的海试样本。2025年8月，神州普惠团队完成分布式光纤水听器阵列对水面船只合作目标探测海试；国内某海域的波束形成定位分析显示，DAS阵列对过顶目标具备直接检测能力，航迹追踪结果中，定位方位与实际方位高度一致，证明DAS 阵列可作为一种快速部署的“栅栏式”水声探测手段。

波束形成后水面目标定位方位图

DAS阵列定位目标运动方位和实际方位高度一致，具备目标定位跟踪能力

同年9月，这套系统参与某近岸要港防御演练，防御半径覆盖周边约30公里，面向小型无人机、小型潜航器、小型无人船等“三小”目标，采用民方新质装备组网。分布式光纤阵部署于港口外侧，监控系统布于岸站数据中心；海试结果显示，对水面无人船可实现测向跟踪及过顶位置监测，对水下无人航行器亦可实现测向跟踪。

水面无人船实现测向跟踪及过顶位置监测

水下无人航行器实现测向跟踪

两类海试共同指向一点：当DAS与声敏螺旋光缆、波束形成算法结合，光纤不再只是“听诊线”，而是可以构成沿港池、航道、要塞外缘的连续感知栅栏，补足传统声呐和雷达在近岸浅水、复杂背景下的盲区。

如果要把分布式光纤传感真正用于水下安防，系统设计不应停留在“有异常就报警”。更合理的做法，是把它放进一条完整的证据链。

先建立资产地图：海缆、管线、平台、港池边界在哪里，埋深如何，哪些区段靠近航道、锚地、渔场和施工区域。再建立环境基线：潮汐、海流、风浪、常规船流、季节性渔业活动、维护作业都会形成不同背景。然后做事件关联：DAS发现异常后，需要与AIS、岸基雷达、卫星遥感、声呐、视频、气象海况和作业许可数据交叉核查。最后才是处置闭环：低风险事件进入记录和趋势分析，中风险事件触发人工复核，高风险事件再联动巡逻、ROV检查、维修船或监管执法。

分布式光纤传感提供的能力是：沿被保护资产连续、被动、实时地记录物理扰动，并把原本模糊的“海底可能出事了”，推进到“哪一段、什么时候、出现了什么类型的异常”。

未来的水下安防，很可能不是某一种设备单独完成的，而是“海底光纤+AIS+雷达+卫星+声呐+ROV+运维系统”的联合感知。分布式光纤传感在其中扮演的角色，不是替代海事监管和巡逻力量，而是让海底基础设施第一次拥有贴身、连续、可定位的感知层。海面之下，安防不再只依赖事后发现断点，而是有机会更早听见风险靠近的声音。

参考来源

[1] International Cable Protection Committee, ICPC 官网及 2026 年海缆网络与故障统计信息： 

https://www.iscpc.org/

[2] NATO, “NATO launches ‘Baltic Sentry’ to increase critical infrastructure security”, 14 January 2025：NATO News

[3] Sladen et al., “Distributed sensing of earthquakes and ocean-solid Earth interactions on seafloor telecom cables”, Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-13793-z 

[4] Lindsey et al., “Illuminating seafloor faults and ocean dynamics with dark fiber distributed acoustic sensing”, Science, 2019.

DOI: 10.1126/science.aay5881

[5] Landrø et al., “Sensing whales, storms, ships and earthquakes using an Arctic fibre optic cable”, Scientific Reports, 2022.

DOI: 10.1038/s41598-022-23606-x 

[6] Bouffaut et al., “Eavesdropping at the Speed of Light: Distributed Acoustic Sensing of Baleen Whales in the Arctic”, Frontiers in Marine Science, 2022.

DOI: 10.3389/fmars.2022.901348 

[7] Ramirez-Torres et al., “Vessel Detection and Localization Using Distributed Acoustic Sensing in Submarine Optical Fiber Cables”, arXiv, 2025/2026 revision. 

DOI: 10.48550/arXiv.2509.11614 

[8] Tian et al., “DAS-AIS Association Patterns for Vessel Monitoring on an Operational Subsea Fibre Link”, arXiv, 2026.

DOI: 10.48550/arXiv.2607.02536 

[9] Tian et al., “Sea-Scan: High-Accuracy, ML-based Dark Vessel Detection and Localisation via Weakly Supervised DAS Monitoring”, arXiv, 2026. 

DOI:10.48550/arXiv.2606.21326