李相濤

摘 要：近年來光纜在電網(wǎng)通信中的應(yīng)用逐漸普及，使電網(wǎng)系統(tǒng)的整體性能得到大幅度提升，但諸多因素導(dǎo)致其易受外界破壞，使光纜的傳輸質(zhì)量受到較大沖擊，在此環(huán)境下光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)，其可以在光纜受破壞時(shí)迅速準(zhǔn)確地定位故障發(fā)生位置，使光纜故障的持續(xù)時(shí)間大幅度縮短，有力的提升了光纜電網(wǎng)通信的整體傳輸水平，使其更加具有可靠性，但在光纜應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度也隨之增大，文章結(jié)合電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、監(jiān)視方式設(shè)計(jì)、監(jiān)測系統(tǒng)硬件、網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面展開研究，為電網(wǎng)通信整體水平的提升做出努力。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)通信；光纜；自動監(jiān)測系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

前言

光纖非常脆弱，光纜雖對內(nèi)部光纖采取了加設(shè)油膏、塑料外護(hù)套保護(hù)等措施，但在安裝、使用過程中仍易導(dǎo)致光纜傳輸系統(tǒng)發(fā)生故障，給電網(wǎng)通信企業(yè)及人們生產(chǎn)生活帶來經(jīng)濟(jì)損失，傳統(tǒng)人工維修方式原始落后，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段大規(guī)模電力通信電纜優(yōu)質(zhì)、高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的需要，所以光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用是電力通信發(fā)展的必然選擇。

1 電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分析

光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)是利用光功率監(jiān)測在對現(xiàn)有通信系統(tǒng)和傳輸監(jiān)控設(shè)備不造成任何干擾的前提下對光纜傳輸干線進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測的方法，所以在設(shè)計(jì)的過程中為使其具有滿足光纜整體規(guī)模不斷擴(kuò)大的靈活性和擴(kuò)展性，要以模塊化的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自身要在不影響光纜正常傳輸?shù)那闆r下實(shí)現(xiàn)自動診斷、修復(fù)故障和發(fā)出預(yù)警等功能，其必須具備人機(jī)對話和漢字支持的能力；另外，其要對不同位置的光纖損耗情況全面掌握，準(zhǔn)確定位光纖發(fā)生的故障；除此之外，其測量精度要滿足測試距離小于50米時(shí)測試精度為2米，大于100米時(shí)測試精度為5米，在50米至100之間時(shí)測試精度為4米，換言之，整體設(shè)計(jì)必須為滿足多種傳輸方式的廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通常情況下，電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)是PMC、DMC、MS三級設(shè)備在分組交換網(wǎng)、公共電話交換網(wǎng)或DCN網(wǎng)連接下形成，所以其具有配置、故障管理、安全管理、報(bào)告管理、定期點(diǎn)名測試、文件回傳、應(yīng)急測試、定期自監(jiān)、故障警告等功能[1]。

2 電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)視方式設(shè)計(jì)分析

OTDR測試和光功率測試是目前最常見的測試方式，前者是以光纖的光學(xué)特征變化定位故障點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行點(diǎn)名和定期測試，其成本相對后者更高，而后者是利用光纖接收端在光纖傳輸特征發(fā)生變化時(shí)光功率會發(fā)生變化的客觀事實(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，其又分為在線監(jiān)測和備纖監(jiān)測兩種方式，其分別利用在線分光器和空閑光纖實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測，在線監(jiān)測在分光器作用下可以將傳輸設(shè)備3%的工作光輸入警告采集模塊，警告采集模塊可以根據(jù)其內(nèi)部工作光的變化判斷光纖的傳輸特征及其不同時(shí)間段的信號質(zhì)量變化，當(dāng)光纜發(fā)生故障時(shí)，警告采集模塊內(nèi)部的工作光功率就會與監(jiān)測通道中所設(shè)置的取值范圍不符，在此情況下警告采集模塊會自動發(fā)出報(bào)警，監(jiān)測系統(tǒng)在接收到報(bào)警信號后會及時(shí)激活OTDR測試，針對警告系統(tǒng)所報(bào)告的芯線進(jìn)行故障診斷，值得注意的是通信光源和測試光源會在同時(shí)在一根故障纖芯中傳輸，所以考慮到現(xiàn)階段通信光波長，測試光波長要控制在1625納米，具體測試方式既可以分別測試收發(fā)兩根光纖，也可以同時(shí)測試一根業(yè)務(wù)光纖，由此對故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位[2]。

而備纖監(jiān)測在離線方式下完成監(jiān)測任務(wù)，所以其需要在監(jiān)測路由的末端設(shè)置光源，由此形成備纖的工作光，此時(shí)所加入的光源波長可在1310納米、1550納米和1625納米之間任選。由于芯線發(fā)生故障時(shí)新設(shè)置的光源信號會在傳輸?shù)倪^程中直接發(fā)生變化，指引系統(tǒng)發(fā)出自動報(bào)警，所以不需要設(shè)置視窗驅(qū)動程序模塊，就可以實(shí)現(xiàn)OTDR測試激活，具體測試時(shí)可以為兩種測試技術(shù)連接同一根空閑光纖的單備纖測試，也可以是兩種測試技術(shù)連接不同根空閑光纖的多備纖測試，特殊情況下還可以使用跨段測試[3]。由此可見，備纖測試并不需要介入其他通信設(shè)備或線路，改造過程最為簡單，所以此種方式對于監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性更有保證，所以在滿足備纖測試要求時(shí)要選擇此方案。

3 電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

自動監(jiān)測系統(tǒng)在硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中主要針對OTDR模塊、光開關(guān)模塊、警告監(jiān)測模塊、通信模塊、電源模塊和WDM復(fù)用器六部分進(jìn)行，在OTDR模塊設(shè)計(jì)時(shí)，考慮其工作原理，確定其應(yīng)遵循光纖的背向散射特征，利用峰值法、RSNR=1法確定其測量范圍，利用其測量范圍與光脈沖發(fā)射光功率及其寬度的關(guān)系確定脈寬，在此基礎(chǔ)上按照其選型原則進(jìn)行具體設(shè)計(jì)；在光開關(guān)模塊設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能的保證其隔離度高、插入損失小、可以在多條監(jiān)測光纖間快速切換、接受CPU同一控制、監(jiān)測容量大、自動記錄數(shù)據(jù)等特殊性能；在警告監(jiān)測模塊和通信模塊設(shè)計(jì)中要注意期分別利用光功率警告單元和路由器技術(shù)實(shí)現(xiàn)；在電源模塊設(shè)計(jì)過程中要保證其供電穩(wěn)定，所以在設(shè)計(jì)的過程中要提供兩組以上的獨(dú)立電源供測試模塊及其他模塊使用，另外考慮到機(jī)房供電不良等原因會導(dǎo)致系統(tǒng)受損，所以針對電源設(shè)計(jì)還要采取過載保護(hù)措施，除此之外，為實(shí)現(xiàn)電源持續(xù)供電要進(jìn)行交直流交互備份設(shè)計(jì)而且電源的輸入形式應(yīng)盡可能多樣，在發(fā)生意外斷電時(shí)不影響系統(tǒng)運(yùn)行；在WDM復(fù)用器設(shè)計(jì)過程中考慮到其關(guān)鍵器件是復(fù)用和解復(fù)構(gòu)件，當(dāng)兩個構(gòu)件連接時(shí)必然會產(chǎn)生一定的消耗和相互間的信道干擾，所以在設(shè)計(jì)的過程中要注意是否帶線路放大器其目標(biāo)距離并不同、光監(jiān)控信道位置及其波長設(shè)定、中心頻率及產(chǎn)生的偏差、非線性光學(xué)效應(yīng)及色散的影響等[4]。

4 電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是光纜自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案核心，對整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況具有決定性的作用，所以在對其網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中必須盡可能使其主干網(wǎng)性能好、桌面應(yīng)用支持能力強(qiáng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性能高、易于管理維護(hù)軟件的開發(fā)和升級而且為組建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)資源的廣泛共享，采用分布式體系設(shè)計(jì)，使監(jiān)測站、監(jiān)測中心遍及設(shè)計(jì)領(lǐng)域，組網(wǎng)方式既要達(dá)到監(jiān)測電力通信網(wǎng)絡(luò)的目的，又要在靈活可靠的前提下盡可能的縮減網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)硬件資源的應(yīng)用量，以廣域網(wǎng)為主體以局域網(wǎng)為分支，在路由器選型、路由器協(xié)議選擇、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇、傳送網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)配置方案選擇、申請分配IP地址等方面結(jié)合具體設(shè)計(jì)范圍的實(shí)際情況進(jìn)行確定，以滿足電力通信光纜自動監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際需要。

5 結(jié)束語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，自動監(jiān)測系統(tǒng)的出現(xiàn)是電力通信光纜自身屬性缺陷不斷暴漏和其發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大的必然產(chǎn)物，在其設(shè)計(jì)的過程中需要結(jié)合設(shè)計(jì)的目標(biāo)，選擇具體的監(jiān)視方式，并對其硬盤和網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)可以有效的提升電力通信光纜的整體性能，對電力通信不斷深化和社會發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]席曉林.唐山電網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].北京：華北電力大學(xué)，2010.

[2]蔣淵，楊金，葛紋伉.基于GIS的配網(wǎng)通信光纜自動監(jiān)測管理系統(tǒng)[J].自動化應(yīng)用，2015，3：71-74.

[3]孟偉.光纜線路防雷措施的研究[D].西安：西安石油大學(xué)，2014.

[4]孫海華.西藏拉薩河流域梯級電站調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析[D].北京：華北電力大學(xué)，2012.