GIS技术在电力通信光缆运维中的应用研究

张志斌

摘 要：电力通信光缆是智能电网的重要组成部分，其安全、可靠的运行对提高供电质量、确保供电安全性具有重要作用，因此对通信光缆进行有效的运维管理十分重要，传统的运维管理存在诸多不足之处，将GIS技术应用到通信光缆的运维管理能极大的提高管理水平和效率。文章首先分析了GIS技术在在电力通信光缆资源管理系统中的应用，其次研究了GIS技术在电力通信光缆自动监测管理和故障定位中的应用，为提升通信光缆运维管理水平提供帮助。

关键词：GIS技术；通信光缆；运维

中图分类号：TN915.43 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0067-02

1 概 述

随着智能电网建设进程的不断深入，电力部门投入了大量的资金对配电网进行优化和改造，通信光缆由于大容量、高速率得到了广泛应用，智能电网建设中新建了大量的光缆线路，与此同时，对通信光缆的管理问题也越来越突出。

传统的通信光缆维护管理主要依靠人工进行，如现场采集资源、采用纸质标签、人工逐段测试、故障定位等，这种管理模式存在工作量大、定位不准、排障时间长、风险较高等不足之处，再加上光缆比较面积，设备容量大，信息传播快，一旦发生故障，会给正常通信造成巨大的影响，甚至使整个通信网络发生瘫痪，这将会给国家带来巨大的经济损失。

GIS系统是将地球的表面及空间地理分布相关的数据进行采集、存储、管理、分析及描述等，在计算机环境的支持下可进行数据的各项处理，将GIS技术应用到电力通信光缆运维中，能提升通信光缆的运维管理水平，笔者对GIS技术在电力通信光缆运维中的应用进行研究。

2 GIS技术在在电力通信光缆资源管理系统中的 应用

对电力通信资源管理而言，传统的管理模式是以手工为主，计算机为辅，这种管理模式存在诸多弊端，具体表现如下：

第一，光纤资源管理信息化程度不高，网络资源动态更新不及时，资料的查询、统计、分析工作量巨大，耗时耗力；

第二，故障排查难，定位时间长。由于资源管管理各项数据信息之间没有实现共享和关联，因此难以实现快速准确的故障定位，增加了故障排查的实践；

第三，通信与输电线路两专业之间的信息没有实现共享。

光缆维护单位数量众多，各种关系错综复杂，通信和线路之间信息未共享，导致信息之间的沟通和交流效率低下，再加上两者的基础信息没有实现绑定，因此电力通信光缆的运行存在诸的安全隐患。而利用GIS技术能将地理信息和光缆网络属性对应起来，能实现多种功能，具体包括下述几种功能：

第一，静态资源管理。GIS技术在电力通信光缆中应用后能实现对地理资源、通信站、纤芯、接头盒等多种类型静态资源的位置和属性信息的管理；

第二，光缆运维管理。GIS技术在电力通信光缆中应用后能实现对光缆的巡视、测试数据、定位、隐患、应急预案等方面的管理，并能对各类数据信息进行统计分析；

第三，运行监视管理。GIS技术在电力通信光缆中应用后能实现对光缆的实时监测、告警及故障点的定位等。

3 GIS技术在电力通信光缆自动监测管理中的应用

3.1 自动监测管理的原理

在智能电网中，电力通信光缆网络和GIS系统之间存在密切关联，因此可通过GIS技术的拓扑关系，再结合计算机信息技术实现对通信光缆故障的快速监测。

3.2 OTDR光纤在线监测的实现

电力通信光缆传统的运维管理必须要人工进站，人工在进行检修时还需要暂时停止部分业务，用OTDR人工对光缆进行扫描，根据扫描结果判断通信光缆的运行状态，并根据监测结果来决定是否需要采取相关的措施。

而采用外置的OTDR无需人工进站，也无需停止业务，不仅能直接实现对通信光缆的在线监测和分析，还能将检测获得的结果自动生成数据报表，根据获得的数据既能评估光缆的工作状态，还能有效的分析通信光缆的故障点隐患，极大的提升 了通信光缆的管理水平和质量。具体监测步骤如下：

①测试脉冲波长的选择。

对脉冲波长的选择要考虑多方面因素，如衰耗、监测方式、抗干扰性能等，基于这些方面的考虑，一般选择波长更长的

1 625 nm。

究其原因关键在于如下几方面：

第一，部分业务波长为1 550 nm，如果选择同样的波长进行监测，很可能对业务波造成干扰，选择1 625 nm能确保测试信号在有效频带之外；

第二，选择的1 625 nm波长对通信光缆的弯曲更加敏感，一旦在通信光缆的弯曲处发生故障，其衰耗比1 550 nm要大很多。

②具体测试方案。

按照应用场景的不同，通常采用下述两种测试方案：

第一种，业务光纤测试。在对电力通行光缆进行测试时，由于通常选择不同波长的信号进行测试，因此需要通过相关设备将测试和业务信号复用到同一根光纤不同的波长上，然而将这些脉冲传输到其它站点，进入接入站。

第二，备用线芯测试。按照贝尔实验室得到的研究结论可知，对通信光缆来说，一条光缆内部的纤芯受到外界环境影响时发生的物理变化基本相同，因此只需对某条备用纤芯进行测试就可以获得通信光缆纤芯物理性能的变化。与业务纤芯相比，备用纤芯的测试更加便捷，简单，仅需要在备用光纤端点的局点安装外置的OTDR和OSU，并将备用光纤接入相关端口就能进行测试。

③告警信息的输出。

通信光缆发生故障时的告警也是监测管理的重要环节，在GIS系统中通过设备告警采集接口就能对光缆进行实时监测，一旦电力通信光缆在运行过程中出现故障，光功率减小到预设值以下，或者光纤在运行过程中出现异常衰耗，就会立刻发出告警。

在对通信光缆进行实施监测时，系统能根据设定的程序判断光缆的“接头松动、脱落、弯曲”等故障类型，并发生对应的告警信息，当告警信息发出后，系统就会立刻激活OTDR对出现故障的通信光纤线芯进行测试，以实现对故障的准确定位。

4 GIS技术在电力通信光缆故障定位中的应用

当电力通信光缆线路发生故障后，首先要故障发生点进行快速定位和显示，这对赢得宝贵的抢修时间十分重要，网络的恢复也会加快，能有效减少故障带来的各项损失。GIS技术在电力通信光缆故障定位步骤如下。

4.1 距离测量

要测量电力通信光缆发生故障点距离机房的光学距离，可根据OTDR原理测量出对应的光纤长度。为了确保测量的精确度，可在测量之前根据光缆的具体状况设置好OTDR的折射系数，并将光标沿着波形置于正确的位置。

采用这种方法进行测量时存在偏差，这种偏差是OTDR上指示的距离读数，通常情况下大于实际距离。电力通信光缆一旦发生断路故障，信号在断路故障处会发生突变，因此用OTDR能准确测量到故障点距离机房的距离。

4.2 故障定位算法

从上述步骤中获得故障点距离机房距离后可从数据库中进行搜索，由于电力通信光缆衔接处存在盘绕或者余留，所以测量距离大于实际距离，然后从搜索到的数据中取差的最小值进行计算，计算结果越小越接近要找的故障点记录，依据这些能够在显示屏上确定故障点到机房距离及坐标。一旦确定故障点的位置，就可以通过采用GIS系统查看附近的信息，进而确定故障点的具体位置。

故障点算法主要按照下述程序进行：

第一步，获得测量距离D；

第二步，从数据库中找到D>=d的记录；

第三，min（D-d）；

第四步，根据对应的记录确定故障发生的具体位置；

第五步，显示。

4.3 确定故障点

当电力通信光缆发生故障后，通过上述故障定位算法能够得到故障点距离测量中心的距离，但是仅有这些信息并不能确定故障的具体位置，工作人员还必须能够获知故障点周围附近比较明显的标志物或者地貌信息，只有这样才能从地面上迅速确定故障点的准确位置。根据光纤测量获得故障点到测量点的距离，然后在GIS系统上查询出故障点附近的地理信息，就能实现对故障点的准确定位。维护、抢修人员可以根据数据库提供的详细直接到达故障点处理故障。

5 结 语

综上所述，GIS技术在电力通信光缆运维中具有广泛的应用，不仅能实现对通信光缆的资源管理，还能实现对通信光缆运行的实时监测及故障定位，对全面提升电力通信光缆的管理水平和效率具有重要作用。同时，随着智能电网和GIS技术的发展，GIS技术在智能电网中会发挥更为广泛、更为重要的作用。

参考文献：

[1] 陈建华.基于GIS的电信光纤网络资源管理系统设计[J].电信工程技术 与标准化，2007（1）：18-19.

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