光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在油田通信中的應(yīng)用

盛昀瑤 吳紅亞 朱 華 鄧亨建

1常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在油田通信中的應(yīng)用

盛昀瑤1 吳紅亞1 朱 華2 鄧亨建2

1常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站、管理監(jiān)控中心以及通信網(wǎng)絡(luò)組成。其作用是對(duì)光纜線路傳輸質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)判斷光纜運(yùn)行情況。當(dāng)出現(xiàn)不正常情況時(shí)，通過OTD測(cè)試和GIS技術(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)并定位故障點(diǎn)，判斷光纜通信的通、斷異常情況，及時(shí)排除故障和隱患。該系統(tǒng)不僅能縮短故障時(shí)間與次數(shù)，而且能大幅提高油田通信的穩(wěn)定性，具有自動(dòng)化程度高、適用高效等特點(diǎn)。

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；測(cè)試；油田通信；流程

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)光纜監(jiān)控、測(cè)試、告警、信息處理和業(yè)務(wù)管理等特點(diǎn)，將地理信息系統(tǒng)（GIS）和衛(wèi)星定位（GPS）技術(shù)相結(jié)合，可準(zhǔn)確分析對(duì)比線路原始資料，不僅能縮短障礙歷時(shí)，而且能提高障礙定位精度；系統(tǒng)還具有自動(dòng)化分析功能，在日常運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜損傷失效條段，根據(jù)分析結(jié)果，及時(shí)更換光纜，保障油田通信光纜自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的順利進(jìn)行。

1 光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特征

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是對(duì)光纜線路傳輸質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)判斷光纜運(yùn)行情況；當(dāng)出現(xiàn)不正常情況時(shí)，通過OTD測(cè)試和GIS技術(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)并定位故障點(diǎn)，判斷光纜通信的通、斷異常情況，及時(shí)排除故障和隱患。該系統(tǒng)不僅能縮短故障時(shí)間與次數(shù)，而且能大幅提高油田通信穩(wěn)定性，具有自動(dòng)化程度高、適用高效等特點(diǎn)，可大大提升油田通信效率。

2 系統(tǒng)功能

當(dāng)被監(jiān)測(cè)光纜發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)在啟動(dòng)告警機(jī)制同時(shí)自動(dòng)判斷光纜運(yùn)行情況，隨后發(fā)出相應(yīng)的告警信號(hào)，能夠迅速的將故障數(shù)據(jù)通過通信方式告知給相關(guān)管理人員，為管理人員的故障處理提供真實(shí)可靠數(shù)據(jù)。

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能包括：①點(diǎn)名測(cè)試，通過遠(yuǎn)程指定待測(cè)試的光纖，完成測(cè)試動(dòng)作并得到測(cè)試結(jié)果，可以隨時(shí)掌握光纖的傳輸特性；②定期測(cè)試，通過預(yù)先設(shè)定測(cè)試周期，自動(dòng)完成測(cè)試，并將數(shù)據(jù)和分析結(jié)果入庫，同時(shí)根據(jù)結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的流程，掌握線路的緩慢變化；③故障告警測(cè)試，通過光功率采集或其他告警信息采集獲得光纜線路告警的信息，并自動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)完成測(cè)試、分析、告警等功能；④光功率警告，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視傳輸線路的損耗變化情況，發(fā)現(xiàn)故障隱患，預(yù)防障礙發(fā)生。

為滿足油田通信業(yè)務(wù)的需求，光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站、管理監(jiān)控中心以及通信網(wǎng)絡(luò)組成。監(jiān)測(cè)站包括光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和巡檢系統(tǒng)單元。RTU具有對(duì)光纜光纖進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的功能。巡檢系統(tǒng)（包括GPS巡檢終端，巡檢管理監(jiān)測(cè)模塊）主要功能是定位監(jiān)控光纜巡檢人員，以幫助巡查人員進(jìn)行監(jiān)控管理。這樣能夠達(dá)到遠(yuǎn)端光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及遠(yuǎn)程控制的需要，從而監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)端光纖及實(shí)施遠(yuǎn)程控制，聯(lián)接遠(yuǎn)端光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和管理監(jiān)控中心進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3 工作流程

油田通信公司光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有全網(wǎng)主干線路長(zhǎng)，中繼站點(diǎn)多等特點(diǎn)。在工程建設(shè)施工過程中，由于不同的方案變動(dòng)，將會(huì)給施工人員的工作帶來極大的挑戰(zhàn)。

監(jiān)測(cè)中心是數(shù)據(jù)管理中心，它由多個(gè)監(jiān)測(cè)站或者下級(jí)監(jiān)測(cè)中心組成，并對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制管理，可以實(shí)現(xiàn)分散量測(cè)、集中管理的目的，其工作流程如圖1所示。

（1）監(jiān)測(cè)中心。油田監(jiān)測(cè)中心是采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的中心，它主要利用Ethernet和LAN的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，連接MC監(jiān)測(cè)中心與MS監(jiān)測(cè)站，實(shí)現(xiàn)油田的通信功能。控制器（服務(wù)器、客戶機(jī)、工作站）、大屏幕顯示、集線器/交換型集線器、GIS服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)適配器、MODEM、打印機(jī)及相應(yīng)的軟件等組成了監(jiān)測(cè)中心，其主要負(fù)責(zé)控制各監(jiān)測(cè)站。

圖1 光纜自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

監(jiān)測(cè)中心要控制管理和維護(hù)一個(gè)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)所管理的光纜及其他監(jiān)測(cè)站信息，還要存儲(chǔ)以往的所有歷史數(shù)據(jù)，以便能夠分析預(yù)測(cè)光纖質(zhì)量。為了能使監(jiān)測(cè)站或上下級(jí)監(jiān)測(cè)中心在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下交換所獲取的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)中心應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置多種通信接口。為實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)中心之間、監(jiān)測(cè)中心與監(jiān)測(cè)站之間的數(shù)據(jù)響應(yīng)，還應(yīng)有一個(gè)共同的通信協(xié)議。根據(jù)需要，監(jiān)測(cè)中心會(huì)為油田的管理人員提供一個(gè)圖形用戶的接口，通過這個(gè)接口，管理人員可測(cè)試光纖、控制遠(yuǎn)端設(shè)備、分析曲線數(shù)據(jù)以及訪問數(shù)據(jù)庫等。另外，監(jiān)測(cè)中心還可對(duì)故障光纖光纜的地理位置進(jìn)行定位，以便管理人員能夠及時(shí)搶修和維護(hù)。中心局服務(wù)器結(jié)合地區(qū)局客戶端，既能使監(jiān)測(cè)中心保持強(qiáng)大的功能，也方便人員的管理和操作控制，是油田監(jiān)測(cè)中心理想的設(shè)計(jì)方案。此外，為控制成本，光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)纖芯分布要堅(jiān)持共用原則，不占用其他纖芯資源。

（2）監(jiān)測(cè)站。作為監(jiān)測(cè)光纜的執(zhí)行模塊，監(jiān)測(cè)站是光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的前端組成和核心部分。它負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)光纜線路，跟蹤使用光纖的損耗變化。監(jiān)測(cè)站由告警監(jiān)測(cè)模塊、路由器、網(wǎng)絡(luò)適配器、濾光器、OTDR模塊、程控光開關(guān)、控制模塊、波分復(fù)用器、MODEM及相應(yīng)的含OTDR仿真軟件等構(gòu)成。在系統(tǒng)中，線路的監(jiān)測(cè)分為在線監(jiān)測(cè)和離線監(jiān)測(cè)。干線及傳輸系統(tǒng)采用在線監(jiān)測(cè)，干線備纖則采用離線監(jiān)測(cè)，以便各監(jiān)測(cè)站執(zhí)行遠(yuǎn)端中心或本地發(fā)出的命令。另外，監(jiān)測(cè)站本身也應(yīng)定期測(cè)試，以保證自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制電路和光纜能對(duì)各類異常數(shù)據(jù)提前報(bào)警。

4 應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)采用用戶友好圖形界面，按照彼此獨(dú)立的模塊方式設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊與模塊之間的優(yōu)化和升級(jí)不得影響其他模塊。這樣的設(shè)計(jì)方便維護(hù)，易于升級(jí)，便于修改，具有開放性。同時(shí)，系統(tǒng)還要能夠備份，具備安全管理、容納錯(cuò)誤等能力。系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一個(gè)既能采集和處理數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，又能面向用戶的圖形化界面，以便于進(jìn)行日常操作和維護(hù)管理。功能模塊的作用是完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、GIS故障定位、曲線分析、性能統(tǒng)計(jì)、維護(hù)流程管理、告警和對(duì)外的接口。

油田的應(yīng)用軟件是根據(jù)C/S架構(gòu)模式設(shè)計(jì)而成，這種設(shè)計(jì)的圖形操作界面方便快捷，系統(tǒng)的后臺(tái)可根據(jù)需要采用Windows系統(tǒng)，前臺(tái)則使用JAVA客戶端以及TCP/IP協(xié)議棧通信。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.044