电网通信光缆自动监测系统的设计探讨

李相涛

摘 要：近年来光缆在电网通信中的应用逐渐普及，使电网系统的整体性能得到大幅度提升，但诸多因素导致其易受外界破坏，使光缆的传输质量受到较大冲击，在此环境下光缆自动监测系统出现，其可以在光缆受破坏时迅速准确地定位故障发生位置，使光缆故障的持续时间大幅度缩短，有力的提升了光缆电网通信的整体传输水平，使其更加具有可靠性，但在光缆应用规模不断扩大的同时光缆自动监测系统的设计难度也随之增大，文章结合电网通信光缆自动监测系统的总体设计、监视方式设计、监测系统硬件、网络传输优化设计等方面展开研究，为电网通信整体水平的提升做出努力。

关键词：电网通信；光缆；自动监测系统；设计

前言

光纤非常脆弱，光缆虽对内部光纤采取了加设油膏、塑料外护套保护等措施，但在安装、使用过程中仍易导致光缆传输系统发生故障，给电网通信企业及人们生产生活带来经济损失，传统人工维修方式原始落后，已经无法满足现阶段大规模电力通信电缆优质、高效、安全、稳定运行的需要，所以光缆自动监测系统的出现和推广应用是电力通信发展的必然选择。

1 电网通信光缆自动监测系统的总体设计分析

光缆自动监测系统是利用光功率监测在对现有通信系统和传输监控设备不造成任何干扰的前提下对光缆传输干线进行在线实时监测的方法，所以在设计的过程中为使其具有满足光缆整体规模不断扩大的灵活性和扩展性，要以模块化的结构方式进行软硬件设计，系统自身要在不影响光缆正常传输的情况下实现自动诊断、修复故障和发出预警等功能，其必须具备人机对话和汉字支持的能力；另外，其要对不同位置的光纤损耗情况全面掌握，准确定位光纤发生的故障；除此之外，其测量精度要满足测试距离小于50米时测试精度为2米，大于100米时测试精度为5米，在50米至100之间时测试精度为4米，换言之，整体设计必须为满足多种传输方式的广域网结构。通常情况下，电网通信光缆自动监测系统是PMC、DMC、MS三级设备在分组交换网、公共电话交换网或DCN网连接下形成，所以其具有配置、故障管理、安全管理、报告管理、定期点名测试、文件回传、应急测试、定期自监、故障警告等功能[1]。

2 电网通信光缆自动监测系统的监视方式设计分析

OTDR测试和光功率测试是目前最常见的测试方式，前者是以光纤的光学特征变化定位故障点，并在此基础上进行点名和定期测试，其成本相对后者更高，而后者是利用光纤接收端在光纤传输特征发生变化时光功率会发生变化的客观事实实现实时监测，其又分为在线监测和备纤监测两种方式，其分别利用在线分光器和空闲光纤实现系统监测，在线监测在分光器作用下可以将传输设备3%的工作光输入警告采集模块，警告采集模块可以根据其内部工作光的变化判断光纤的传输特征及其不同时间段的信号质量变化，当光缆发生故障时，警告采集模块内部的工作光功率就会与监测通道中所设置的取值范围不符，在此情况下警告采集模块会自动发出报警，监测系统在接收到报警信号后会及时激活OTDR测试，针对警告系统所报告的芯线进行故障诊断，值得注意的是通信光源和测试光源会在同时在一根故障纤芯中传输，所以考虑到现阶段通信光波长，测试光波长要控制在1625纳米，具体测试方式既可以分别测试收发两根光纤，也可以同时测试一根业务光纤，由此对故障点进行准确定位[2]。

而备纤监测在离线方式下完成监测任务，所以其需要在监测路由的末端设置光源，由此形成备纤的工作光，此时所加入的光源波长可在1310纳米、1550纳米和1625纳米之间任选。由于芯线发生故障时新设置的光源信号会在传输的过程中直接发生变化，指引系统发出自动报警，所以不需要设置视窗驱动程序模块，就可以实现OTDR测试激活，具体测试时可以为两种测试技术连接同一根空闲光纤的单备纤测试，也可以是两种测试技术连接不同根空闲光纤的多备纤测试，特殊情况下还可以使用跨段测试[3]。由此可见，备纤测试并不需要介入其他通信设备或线路，改造过程最为简单，所以此种方式对于监测系统的稳定性和可靠性更有保证，所以在满足备纤测试要求时要选择此方案。

3 电网通信光缆自动监测系统的监测系统硬件优化设计分析

自动监测系统在硬件优化设计的过程中主要针对OTDR模块、光开关模块、警告监测模块、通信模块、电源模块和WDM复用器六部分进行，在OTDR模块设计时，考虑其工作原理，确定其应遵循光纤的背向散射特征，利用峰值法、RSNR=1法确定其测量范围，利用其测量范围与光脉冲发射光功率及其宽度的关系确定脉宽，在此基础上按照其选型原则进行具体设计；在光开关模块设计时要尽可能的保证其隔离度高、插入损失小、可以在多条监测光纤间快速切换、接受CPU同一控制、监测容量大、自动记录数据等特殊性能；在警告监测模块和通信模块设计中要注意期分别利用光功率警告单元和路由器技术实现；在电源模块设计过程中要保证其供电稳定，所以在设计的过程中要提供两组以上的独立电源供测试模块及其他模块使用，另外考虑到机房供电不良等原因会导致系统受损，所以针对电源设计还要采取过载保护措施，除此之外，为实现电源持续供电要进行交直流交互备份设计而且电源的输入形式应尽可能多样，在发生意外断电时不影响系统运行；在WDM复用器设计过程中考虑到其关键器件是复用和解复构件，当两个构件连接时必然会产生一定的消耗和相互间的信道干扰，所以在设计的过程中要注意是否带线路放大器其目标距离并不同、光监控信道位置及其波长设定、中心频率及产生的偏差、非线性光学效应及色散的影响等[4]。

4 电网通信光缆自动监测系统的监测系统网络传输优化设计分析

计算机网络是光缆自动监控系统的设计方案核心，对整个系统的运行状况具有决定性的作用，所以在对其网络传输进行优化设计的过程中必须尽可能使其主干网性能好、桌面应用支持能力强、计算机网络安全性能高、易于管理维护软件的开发和升级而且为组建网络系统奠定基础、实现资源的广泛共享，采用分布式体系设计，使监测站、监测中心遍及设计领域，组网方式既要达到监测电力通信网络的目的，又要在灵活可靠的前提下尽可能的缩减网络及系统硬件资源的应用量，以广域网为主体以局域网为分支，在路由器选型、路由器协议选择、网络拓扑结构选择、传送网络及数据配置方案选择、申请分配IP地址等方面结合具体设计范围的实际情况进行确定，以满足电力通信光缆自动监控系统的实际需要。

5 结束语

通过上述分析可以发现，自动监测系统的出现是电力通信光缆自身属性缺陷不断暴漏和其发展规模不断扩大的必然产物，在其设计的过程中需要结合设计的目标，选择具体的监视方式，并对其硬盘和网络传输进行不断的优化设计，优质的设计可以有效的提升电力通信光缆的整体性能，对电力通信不断深化和社会发展具有重要意义。

参考文献

[1]席晓林.唐山电网通信光缆自动监测系统的设计[D].北京：华北电力大学，2010.

[2]蒋渊，杨金，葛纹伉.基于GIS的配网通信光缆自动监测管理系统[J].自动化应用，2015，3：71-74.

[3]孟伟.光缆线路防雷措施的研究[D].西安：西安石油大学，2014.

[4]孙海华.西藏拉萨河流域梯级电站调度监控系统设计与分析[D].北京：华北电力大学，2012.