一種光纜多路纖芯實時監測系統研究

摘要：針對韶關供電局電力通信光纜缺乏有效遠程監視手段，故障告警產生很大不確定性，光纜故障發現及處理及時性得不到保障，影響電力通信網絡安全運行。通過對現有光纜監測模式比較，提出新的光纜多路纖芯實時監測研究方案。

關鍵詞：多路、光功率、光電轉換

1、前言

電力系統的光纜主要以變電站為節點，沿電力線路架設。光纜分布區域廣，在運維人員數量一定的情況下，通常情況是幾月或一年為周期對各光纜段進行一次巡檢。而目前光纜的監測主要依靠傳輸光路分光監測模式，而傳輸某光路只在光纜中兩纖芯運行，并不能對光纜全部纖芯進行實時監測，光纜運行情況不能全面地反映。

在光纜段發生故障時，需要通過中斷光纜內運行任務才能判斷該光纜的某一纖芯中斷，如果發生鼠咬或者市政建設工程的誤傷，導致光纜部分纖芯中斷。如果終端纖芯恰好為空余纖芯，運維人員無從得知光纜存在故障，故障點判斷及應急處理滯后，有可能導致故障繼續擴大。

2、技術背景

目前韶關供電局的光纜遠程監視，主要由傳輸告警實現，此手段可以有效利用現有資源，傳輸網絡的光路在光纜纖芯中運行，利用網管對整張通信網絡光路監視，發生中斷時可以通過多種條件判斷光纜是否正常運行。但此手段并不能稱之為遠程監測，僅僅利用網管中光路中斷告警來得知該光路運行異常，而非光纜異常。

在具體實踐中，通過研究目前主要監測模式，得出光纜監測手段主要為：傳輸分光在線檢測、傳輸告警聯動監測。通常情況下，光纜空余纖芯和光纜運行纖芯的物理特性是一致的，因此按照具體模式則可以劃分為運行光路監測和空余纖芯監測。

2.1運行光路監測現狀

傳輸告警聯動監測是一種目前典型的運行光路監測模式應用手段。其利用傳輸網絡光路運行情況，在光路運行衰減到一定設值，主站網管告警聯動站端的OTDR，對光纜一條預先設置的監測纖芯進行故障掃描，以確定光纜的運行情況，包括平均衰耗及中斷距離情況等。該模式優點明顯，實現條件簡單，對現有系統改動量少。但同樣缺點突出，在實際應用過程往往會出現大量光纜非中斷及光纖耦合節點故障問題導致的告警，如果不對傳輸告警接口及協議進行修改，則會產生大量誤告警信息，需要運維人員到現場進行檢測判斷，同樣主站難以實時監測光纜運行情況。

2.2 空余纖芯監測現狀

傳輸光路分光在線監測是一種典型空余纖芯監測模式應用手段。在傳輸運行光路上，通過分光器將部分光分到該光纜預先設置的一芯空余纖芯中，通過在站端設置光功率計來監測光纜纖芯運行情況。此模式可以利用現有資源，采用對傳輸光路的分光進行監測，能提供實時的監測數據，可以通過相應工作站對信息傳送回主站進行監視，但在實際應用中，需要配置分光器對運行光路進行分光，對原有傳輸光路運行質量產生影響，可靠性不佳。

3、通過比較，提出新的監測模式。

本研究方案為克服上述現有模式所述的至少一種缺陷，提供一種光纜多路纖芯實時監測裝置及監測系統，對光纜的各個纖芯進行監測，有利于及時發現纖芯故障，及時對故障進行處理。

為解決上述技術問題，采用了如下技術方案：

一種光纜纖芯實時監測裝置，包括設置于待測光纜第一站端的光發生裝置及設置于待測光纜的第二站端的監測裝置；

光發生裝置用于向待測光纜輸入光信號，包括依次連接的光發生器、光放大器及分光器，分光器連接待測光纜的各個纖芯；

監測裝置用于檢測各個纖芯的光信號并判斷纖芯是否正常，包括依次連接的信號采集端口、光電轉換模塊、數據處理模塊及人機交互模塊，信號采集端口與待測光纜的各個纖芯連接。

本研究方案中，由于電力光纜是以變電站為節點進行架設的，因此光纜纖芯實時監測裝置設置在待測光纜兩端的變電站點。具體地，在待測光纜的一站端設置光發生裝置，由光發生器發出光信號，經過光放大器進行放大，再經分光器分光處理向光纜發出，在待測光纜的另一站端接收光信號，經過光電裝換模塊將光信號轉換為電信號，并由數據處理模塊進行數據處理，得出光纜每一纖芯的光功率、平均衰耗、中斷告警、運行異常告警等信息，并將部分信息經人機交互模塊直接顯示出來，用戶可通過人機交互模塊對纖芯的詳細信息進行查詢。

系統連接圖如下：

進一步地，光發生器、光放大器及分光器之間由尾纖相連接。光電轉換模塊包括依次電連接的光電二極管、I/V轉換單元及A/D轉換單元。光信號首先通過光電二極管轉換為電流信號，電流信號經過I/V轉換單元轉換為電壓信號并放大，電壓信號又經A/D轉換單元進行模數轉換，將電壓信號轉換為數字信號。

分光器通過第一ODF配線架與待測光纜于第一站端的各個纖芯連接，信號采集端口通過第二ODF配線架與待測光纜于第二站端的各個纖芯連接，光纜的連接均通過成端ODF配線架進行連接。

同時可以在監測端配置人機交互模塊，包括按鍵及顯示模塊，顯示模塊包括顯示屏及LED指示燈，顯示屏顯示檢測結果及查詢畫面，用戶通過按鍵對查詢的信息進行選擇及設置，LED指示燈進行纖芯異常告警顯示。

本研究方案還可以將實時監測數據通過數據網絡傳送回主站對光纜網絡進行統一監視。

4、結束語

與現有模式相比，本研究方案具有獨立光源，不使用傳輸分光模式，對傳輸光路及光網絡無改動，對原有光纜網絡不造成影響；本方案提出的光纜纖芯實時監測裝置利用光功率檢測基本原理對光纜的各個纖芯進行監測，改善了現有技術只能檢測一芯的缺陷，以較低成本實現了對光纜全部纖芯的實時監測；光纜運行數據網通過網絡進行數據傳輸，在監控主站對多個光纜段進行實時監控，能及時發現光纜故障并進行故障處理。

作者簡介：李東恒（1983_），男，助理工程師，本科，主要從事電力通信設備及網絡運維工作