配网通信光缆自动监测管理系统

配网通信光缆自动监测管理系统

叶进

桂林聚联科技有限公司，广西 桂林 541004

摘要：配网业务的快速发展带动了配网通信网络的大力部署，光缆网络是承载通信业务的基本介质，光缆通过架空、直埋、管道方式进行布放。近年来，随着城市建设迅速扩张，公路、高架建设及河道整治等工程全面展开，地埋配网通信光缆（同沟敷设电缆）及通道的防外力破坏形势日趋严峻。各个供电公司通信管道光缆维护方式为日常巡检，无其他防护措施，由于外在因素导致管道损坏，进而形成光缆中断，会造成故障点确认不准确或不及时，影响通信业务的传输，对网络安全造成不可预测的影响。因此对出局管道光缆防外力破坏预警防护在线监测系统的研究十分迫切。目前国网架空光缆故障监视和定位手段仅限于OTDR技术的损耗、断纤监测，局限于故障发生后进行测试，无法有效防止外破事件发生。建设防外破、火灾、覆冰、舞动智能感知系统，并结合云平台技术，实时监控光缆线路的重要环境参数，探测可能受到的外损侵害预警，实现架空光缆故障运维系统智能管理的研究十分必要。

关键词：在线监测；配网通信系统；应用

文章对管道光缆和架空光缆在线监测系统原理以及技术特点进行深入研究，通过先进的光纤传感技术，测试光纤的温度场分布和应力场分布，可以直观反映管道光缆和架空光缆的运行环境，实时监控光缆线路的重要环境参数以及可能受到的外损侵害的探测预警，实现外破、火灾、覆冰等配网线路环境监测与预警。对提高配网通信系统的安全性具有指导意义。

1光缆智能监测管理系统

光缆智能监测管理系统是集成了目前成熟的计算机、电子通信、地理信息系统（ＧＩＳ）及光纤OTDR测量技术的一个光纤性能测试系统，通过部署远程控制设备实时监测光缆质量状态，进行大数据算法处理，快速分析光缆质量情况，提高分析效率；光缆发生故障时，系统能够快速精确的进行故障定位，并将定位信息发送给维护管理人员。

1.1光缆智能监测管理系统OTDR技术

光缆智能监测系统，采用光纤OTDR测量技术，24小时对光纤进行监测，如损耗大于系统设置的阈值，将会产生告警，并进行精确的定位。OTDR测量技术是通过测量激光在光纤传播过程中，产生的后向散射光，来确定光纤的衰减情况及故障定位。OTDR工作时，内部的激光脉冲发生器向备测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤传播的过程，会产生后向的散射光瑞利散射及菲涅尔反射，反射回的光信号又通过定向耦合到OTDR的接收器，并在这里转换成电信号，结合主时钟的时间计算，得出测试光纤的距离，最终在显示屏上显示出曲线结果。脉冲光在光纤传播过程中，会产生瑞利散射。粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。OTDR收集瑞利散射光，测试光纤衰减及距离。光缆智能监测系统，结合OTDR测量技术（测试瑞利散射和菲涅尔反射的强度），计算机、电子通信、地理信息系统（GIS），对测试光纤的衰减、通断进行实时监测，并实时在计算机管理终端界面，显示光缆光纤的整体运行状况。对于故障的定位，光缆智能监测系统网管实现对光缆敷设的资源管理，包括站点、人井、手井、路干、标石、地理坐标点、缆线盘长，数据资源的实时录入，利用OTDR的定位技术，能十分精确地定位告警地理位置，并显示在计算机管理终端界面地图上。

光缆智能监测管理系统

1.2光纤振动监测系统原理

光纤振动监测系统是通过光纤检测沿线振动，识别产生振动事件的光纤传感报警系统。它可对所防护的管道或者区域进行全程范围长距离、全天候的智能监控，能即时发现挖掘、碰撞、钻击等潜在危险因素。管道光缆振动监测系统工作原理如下：①利用光学MZ干涉原理得出光缆振动产生的相干光信号波形.②同类型振动事件光信号波形图有同样特征。③通过机器学习来识别各类事件的波形特征。④通过人工智能利用波形特征还原事件类型。

1.3光纤振动传感预警系统特点

（1）超长距离：可监控40km，监控长度可拓展。（2）定位精确：误差不超过100m。（3）抗干扰高：传感光纤无源、无辐射、抗干扰，不受天气影响。（4）隐蔽性强：传感光纤与防护场景能实现高度隐蔽布设，难被发现。（5）扩展能力：具备手机推送告警信息的能力。（6）探测率高，误报率低：精准识别路面开挖、触碰光缆等多种事件。（7）布设方便：可利用已铺设好的通信光缆中的纤芯构成防护系统。

1.4管道光缆在线监测系统应用意义

通过对出局管道光缆的防外力破坏预警防护在线监测系统进行研究，实现对管道的挖掘、碰撞、横贯式转孔等潜在危险因素的预防告警，确保出局管道的安全，保障管道光电缆的安全运行，增强配网通信网络的安全性。同时可以提高配网通信管道光缆的安全性，增强对各种自然灾害和外力破坏的抵御能力和对信息化资源的调配能力，满足电网发展各个环节、不同领域的信息通信需求，建成技术先进、实用性好，网络结构合理、可靠性高，覆盖范围全、接入灵活，抵御能力强、综合效能高的绿色环保型配网信息通信网，保证电网安全、经济、高效运行。

2架空光缆在线监测系统

2.1光缆在线监测系统工作原理

架空光缆在线监测系统是对光缆受到外力破坏、变形、温度升降等光信号产生变化的采集，实现对光缆的日常监测。光缆在线监测系统采用光纤布里渊分布式传感机理和布里渊光时域反射技术原理。

（1）光纤布里渊分布式传感机理。由于传感光纤感受的温度和应变会影响光纤内部的声波速度，因此可通过测量布里渊频移来得到传感光纤感受的温度和应变。当光纤应力或周围温度发生变化时，光纤材料特性比如杨氏模量、泊松比、折射率、材料密度以及热膨胀系数会发生相应的变化，布里渊频移也随之改变。布里渊频移与温度的关系主要来自光纤中声速的改变。

（2）布里渊光时域反射技术。脉冲光信号从传感光纤的一端通过环形器注入光纤，光纤中产生的布里渊散射光以相反方向回传并通过环形器和光纤布拉格光栅送到光探测器，以便在数据采集及处理系统中对其进行处理。当光纤上的某个区间发生应力或温度变化时，其布里渊散射光谱会发生频移，利用耦合器分离出来的本地光与散射光混频的相干接收机测量背向布里渊散射。该方法被称为布里渊光时域反射计。相干接收机只受散粒噪声影响，具有高灵敏性，可以消除比布里渊散射高出20~30dB的瑞利散射，从而得到足够窄的频率精度。

2.2架空光缆在线监测系统应用意义

国家电网业务的快速发展带动了配网通信网络的大力部署，光缆网络规模不断增大、拓扑结构越来越复杂，造成维护工作量成倍增长，光缆现场状态感知困难，基于分布光纤传感的环境状态感知+物联网远程通信+大数据深度学习+数据自动分析与预警的智能光纤维护方案可以解决运营维护部门维护中遇到的问题。

3结语

总之，通过光缆在线监测系统研究，可以提高通信管道光缆和架空光缆的安全性，增强对各种自然灾害和外力破坏的抵御能力和对信息化资源的调配能力。满足电网发展各个环节、不同领域的信息通信需求，建成技术先进、实用性好，网络结构合理、可靠性高，覆盖范围全、接入灵活，抵御能力强、综合效能高的绿色环保型配网信息通信网，保证电网安全、经济、高效运行。

参考文献:

[1]王瑞.光纤传输技术在智能电网中的应用探讨[J].计算机产品与流通，2020（1）：77.

[2]王时吉.光缆传输网自动监测系统应用的关键技术分析[J].信息通信，2015（7）：164-165.

[3]李兢，黄坚.光缆线路自动监测系统的研究[J].通信技术，2017（4）：832-836.

[4]朱波，王磊.光缆监测系统技术及应用[J].邮电设计技术，2015（7）：57-61.