高速公路、鐵路防備意外的通信光纜監控系統的設計與應用

（廣西貴港市光速達電子科技有限公司，廣西 貴港 537100）

【摘 要】為確保高速公路、鐵路各項業務傳輸通道的安全和穩定，廣西貴港市光速達電子科技有限公司研究開發了一種高速公路、鐵路防備意外的通信光纜監控系統。經應用表明，該系統能夠做到精準定位報警，一旦發生意外事故，可以贏得寶貴的處理時間，有效地降低了高速公路、鐵路的交通事故發生率。

【關鍵詞】高速公路；鐵路；防備意外的通信光纜；監控系統；設計與應用

【中圖分類號】TN913.33 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）06-0060-03

隨著我國社會、經濟的快速發展，信息通信成為最重要的政治、經濟、國防動脈，線纜、光纜的鋪設已經如同人體中的血脈網絡一樣，無時無刻都在給我們的國防、鐵路、高速公路、建設工地和交通工具提供通信服務，這些線纜十分重要，以至于光纜通信主干線或鐵路、高速公路的線纜一旦發生斷裂，其帶來的社會經濟損失將無法估量[1]。盡管我國各地的高速公路和鐵路沿線都按規范安裝有光纜和攝像，對各個路段進行監視或監測，以保證交通道路的安全，但是由于大自然的災害不可抗拒，地震、洪水、泥石流不可避免地發生，還有沿線的牲畜、野生動物或者人為的誤闖，沿線布設的光纜一旦中斷就會造成嚴重的事故。因此，如何及時高效地維護和管理高速公路、鐵路通信光纜，確保各項業務傳輸通道的安全和穩定是高速公路、鐵路行業當前迫切需要解決的問題[2]。

1 傳統光纜線路維護管理模式及其不足

我國傳統的高速公路、鐵路光纜線路維護與管理模式流程如下：發生光纜故障→通知維護單位→人工測試光纜故障發生點→趕到故障點→查找手孔位置→處理故障。可見，傳統的維護模式需要大量訓練有素的專業人員及專業測試工具，故障點查找困難，排障時間長，嚴重影響高速公路通信光纜的正常工作[3]。

2 光纜自動監測原理與方法

2.1 系統原理

一種高速公路、鐵路防備意外的通信光纜系統監控裝置，其系統原理如下：在重要路段和重要場合同時安裝2條光纜，一條是帶有反光膜的主光纜，另一條是應急鎧裝光纜。主光纜安裝在設定的路線上，一旦光纜發生破壞中斷，作為獲取中斷后信號定位用，應急鎧裝光纜擔負日常通信、視頻、音頻及數據傳輸任務；應急鎧裝光纜和主光纜一起與終端監測主機連接，在通信管理方認為必要時，主光纜與應急鎧裝光纜每隔一段路段或在重要的地方安裝攝像頭和報警器，能夠做到精準定位報警，一旦發生意外事故，可以贏得寶貴的處理時間，有效地降低了高速公路、鐵路的交通事故發生率。

2.2 系統監測方法

目前，高速公路、鐵路現有的通信系統都是按照規范預埋或架空的。隨著社會的發展，車輛和高鐵在迅猛增加，路面的交通事故和高鐵事故時有發生。為了第一時間掌握和了解道路情況，研發人員經過觀察調研，利用光纜中斷后能準確定位的特性，先在高速公路、鐵路兩邊的鍍鋅鐵隔離帶上凸出部分清理干凈，粘上涂覆反光材料的光纖或表面粘貼一層反光膜，或采用不帶鋼蕊輔助的強力反光膜光纜。24小時全天候隨時等待信號中斷，只要中斷就意味著有車輛或受到其他外力碰到護欄了。再利用終端測試距離，準確定位，通知路政或交警、醫院啟動應急救援預案。在同方向隔離帶缺口或服務站、加油站入口的地方采取正常淺埋帶鎧光纜。為了做到實時監測，如果不利用原規范深埋的光纜，就另在隔離帶內淺埋一條帶鎧光纜做監控路面的視頻、音頻傳輸。

3 高速公路通信光纜監控系統設計

本系統設計的目的在于提供一種能克服現有高速公路、鐵路護欄在遭到自然災害或人為、動物行為發生光纜損壞或折斷后無法立刻預警、控制、救援，而提供一種鋪設新的通信光纜的方法和裝置。

高速公路、鐵路防備意外的通信光纜監控系統的構成主要有以下幾個方面。

3.1 系統構成

3.1.1 應急鎧裝光纜

應急鎧裝光纜主要擔負日常通信、視頻、音頻及數據傳輸任務；每隔一段路段可以安裝一套視頻、報警器，視頻、報警器的電力通過采用太陽能板、小型風力發電機和蓄電池提供。應急鎧裝光纜具有延伸功能，可以呈螺旋狀，構造如同電話聽筒連接線一樣，也可以呈“之”字形，外表有強力纖維膜，最大的特點是在光纜被拉扯、被物體掩埋或受壓迫的時候，不容易立刻斷開。

3.1.2 帶有反光膜的主光纜

帶有反光膜的主光纜是光纜表面涂覆反光材料或者將普通的光纖主光纜固定在高速公路、鐵路的護欄板鍍鋅鐵隔離帶上凸出部分后，表面粘貼一層反光膜，其作用是一旦主光纜被破壞中斷的時候，作為獲取中斷后信號定位和預警用。

3.1.3 反光材料

反光材料是涂料中加入高折射率玻璃微珠反光粉。反光膜是將不干膠材料和高折射率玻璃微珠反光粉混合后噴到有夾網布的高分子材料上，夾網布基層有超強的抗拉強度，可像普通的夾網布一樣使用，直接噴繪，直接繃緊安裝。

3.1.4 光纜的光纖芯數

光纜的光纖芯數根據通信需要設置，應急鎧裝光纜與主光纜的光纖芯數可以相同，也可以不相同。

3.1.5 應急鎧裝光纜

應急鎧裝光纜和帶有反光膜的主光纜中間安裝有連接器，一旦主光纜被破壞中斷后能夠方便更換。應急光纜使用帶鎧光纜淺埋入隔離帶讓高速公路、鐵路“活起來”（看得見聽得到）。該方法能夠做到精準定位報警，具有安全可靠、經濟實惠、維護方便的特點，保證路面可監視，萬一發生意外給事故處理贏得寶貴的時間；由于增加了長條型的強力反光膜，所以提高了司機無論白天還是黑夜的能見度，提高安全性和救援速度，有效地降低交通事故發生率。

如圖1所示，反光膜通信光纜作為主光纜和應急鎧裝光纜，它們的端頭分別從主信號箱和應急信號箱接出，安裝在高速鐵路、高速公路的護欄柱和路基上，主光纜粘貼在護欄桿凸出部分上；兩芯帶鎧光纜作為視頻、音頻、數據及常用通信。主光纜作為隨時準備被破壞中斷取信號定位。主光纜表面粘貼有一層反光膜，或者光纜表面涂覆反光材料。應急鎧裝光纜采用螺旋式結構或“之”字形，即使事故發生地遭遇塌方或者被拉扯，都不會立刻斷開，保證了足夠的時間發出事故地點的信號。應急鎧裝光纜主要擔負日常通信、視頻、音頻及數據傳輸任務；每隔一段路段可以安裝具有一套攝像頭、報警器的監控裝置，攝像頭、報警器的電力通過蓄電池提供，白天采用太陽能板，有風時采用小型風力發電機發電，將電力儲存于蓄電池中。

3.2 系統功能

（1）利用2條單芯光纜實施對公路、鐵路護欄的監控、預警，其中一條采用用反光通信光纜或反光膜粘貼固定在高速公路、鐵路護欄上，使護欄形象植入神經，然后在護欄隔離帶下淺埋一條鎧裝光纜傳輸視頻、音頻信號，再通過終端處理達到使公路、鐵路形象智能化，同時提高其安全性和應急救援速度的作用。能夠全天候進行實時終端監控，只要有信號中斷就意味著有車輛或其他外力碰到了護欄，利用終端平臺測試距離準確定位，再利用視頻系統初步了解現場情況，然后通知路政、交警和醫院實施應急救援，提高了救援的及時性和準確性。同時，使現場得到及時清理，恢復道路通暢，傷者得到及時的救護，從而爭取了很多寶貴時間，及早消除附帶的安全隱患。反光光纜在公路、鐵路兩側具有良好反光性，可起到路標警示作用，切實有效預防了交通事故的發生。

（2）具有成本低、施工方便的特點，只要在公路、鐵路增加較小的投入，從1對光纜增加到2對光纜（例如兩芯增加到四芯），增加的成本不多（目前每米光纜的價格為2～5元），但是在重要路段增加這些小的投入，就可以提高安全性和救援速度，預防重大災難事故的發生。

（3）所有的高速公路、鐵路只要使用本方法和裝置就可以第一時間知道出事地點，同時用視頻系統也可以初步了解發生事故現場的情況，把人民生命財產損失降到最低限度。

（4）采用本方法和裝置，除了能夠監控人為發生事故，也對自然災害起到監控作用。大多數的高速公路、鐵路的護欄、邊坡都經過山體，當發生地殼運動及泥石流時會對車輛行人造在巨大的威脅，利用雙光纜則可以及時了解路基、欄桿和地質的變化。

4 應用案例

廣西貴港市某段高速公路，由于靠近山區牧場干線，道路崎嶇，牛群經常靠近公路并踐踏欄桿，且采石場經常放炮，使得通信光纜經常發生中斷。由于沒有備用光纜，搶修人員很難檢查發現斷開的地點，給高速公路沿途的通信帶來了故障。通過進行光纖通信系統防備意外保護裝置試驗以后，最近通信光纜發生斷開了1次，由于同時安裝2條光纜，1條是主光纜，另1條是應急鎧裝光纜，主光纜斷開以后，應急鎧裝光纜安裝的攝影機立刻將信號傳導到路段管理監測主機，技術人員憑著路段管理監測主機的信號，20 min就趕到了中斷點，很快就搶了修好線路故障，恢復了正常通信。

參 考 文 獻

[1]黃龍坡.光纜實時監測系統[J].光通信研究，2001（2）：47-50.

[2]呂為.光纜線路監測與資源管理系統的設計與實現[J].電力系統通信，2005（2）：63-65.

[3]朱華托.光纜監測系統的原理及實現[J].信息科技，2011（20）：75-76.

[責任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】鄧小健，男，廣西貴港人，本科，廣西貴港市光速達電子科技有限公司總經理，助理工程師，研究方向：通信光纜應用技術。