基于大數據技術的電力通信光纜監測數據研究及應用

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科學技術的快速發展提高我國電力行業的發展速度和發展方向，為我國整體經濟建設的快速發展貢獻力量，我國國民經濟和科學技術近些年來發展迅速，通信光纜基本上已經覆蓋全國，給人們的生產、生活帶了極大的便利。但是，通信光纜在使用過程中容易受到外部環境的影響而發生損壞，這不僅會對人們正常的生產生活造成較大的影響，甚至還會對國家的公共安全帶來嚴重的威脅。

一、系統架構

1.感知層。感知層由現場終端設備、光開關設備和光纖配線架組成。感知層設備布置于變電站、開閉所等場所，可實現配網通信光纜信息如光功率和光纜長度的實時自動采集，通過網絡層將采集信息發送至云平臺，并對監控平臺下發的指令做出響應。2.網絡層。該層包含信息傳輸的信道，其負責感知層與監控平臺之間的無線通信。現場終端通過串口訪問方式與模塊建立連接，通信模塊將數據發送至運營商核心網，通過MQTT協議方式與云平臺交互。網絡層包括數據庫和MQTT服務器：數據庫用于存儲配網通信光纜監測系統的數據。3.應用層。該層承載監控平臺各種應用，包括PC監管平臺和移動手機監管平臺，以實現配網通信光纜監測系統的管理、監控和告警功能。

二、配網通信光纜監測系統主要具備5類功能

1.監測功能。包括數據采集、光纜劣化分析、斷纖預警、故障定位等。配網通信光纜監測系統可以通過點名監測、周期監測及故障告警監測3種方法，對任意一條光纜的長度、衰耗等特性進行自動監測。測試結束后現場終端可以對測試曲線進行分析，計算熔接點平均損耗、熔接點最大損耗、接頭平均損耗、接頭平均反射率、接頭最大反射率、接頭最大損耗、平均衰減、最大衰減光纖段和光纖距離等性能指標并生成曲線上報云平臺。2.故障管理功能。包括故障的監測、定位、通知及統計等過程。可進行劣化分析與預警、告警監測、告警閾值設定和告警信息管理等操作。光纜數據出現異常時系統會立刻發出聲光警報并向云平臺發送告警，云平臺對異常數據進行分析并判斷故障原因，通過監控平臺向運維人員發送告警。3.配置功能。查詢、設置、修改站點名稱和運維人員信息；光開關、監測模塊、端口的配置；現場終端數據初始化、時間配置與同步。4.安全管理功能。采取嚴格的權限管理機制，對不同職責的人員分級設置訪問權限，防止數據被篡改。安全級別依照工作內容分為管理、維護和應用3級，管理員可根據光纜維護需求設置操作人員的使用權限和訪問區域，并記錄操作人員的工作日志。5.報表打印和管理功能。配網通信光纜監測系統可提供中、長期詳細報表和統計報表。詳細報表包括性能分析、數據分析和閾值設置。統計報表包括光纖衰耗統計和故障類型統計。

三、智能故障定位檢測系統功能設計

基于GIS和OTDR技術的通信光纜故障點智能定位系統，可以提供精確的故障點定位功能。通信光纜常見故障為斷路，當某段通信光纜發生斷路時，光信號的衰減會在該斷路處急劇增高，可以用通信光纜故障點智能定位系統檢測光信號的衰減，從而得到OTDR測試曲線，用小波變換與BP算法結合分析OTDR曲線，準確的得到通信光纜某處斷路點到機房的距離，然后利用通信線路屬性表中得到機房距離字段，測量這個距離的數值。因此，該系統具備故障點周圍情況監測功能。主要是檢測通信光纜故障點周圍是否有影響故障維修和到達故障點的因素。借助通信光纜故障點智能定位系統，查詢通信光纜故障點周圍情況。對于地理空間的數據空間查詢實現，可以通過與通信光纜故障點周圍被測距離的空間信息查詢，從而得到測量距離范圍內的地理數據信息。這種查詢方式利用了地理信息系統空間信息與屬性信息緊密結合的特點，能夠更直觀、更形象的實現通信光纜故障周圍信息的查詢。此外，當通信光纜發生故障時，基于GIS和OTDR技術的通信光纜故障點智能定位系統可以進行迅速、準確的故障點定位，并且將通信光纜周圍環境進行數字化顯示，同時，在地圖上迅速標明障礙地點，并通過可視化設備顯示周圍的地形地貌、障礙類型、障礙等級，縮短故障搶修時間，使網絡在最短的時間內恢復，減少因故障持續時間長而帶來的經濟損失。實現了圖像數據和屬性數據的統一存儲、管理和分析，并且存儲到數據庫中便于后期的使用。系統實現了智能化操作功能和數據自動化更新功能，包括：通信光纜功率、故障點告警、設備故障等數據的更新，采用批量數據錄入的方式完成動態數據的更新，可以及時發現通信光纜的故障點，有效提升了故障的檢修效率。

四、電源及外殼選擇

電源部分篩選出3種供電方式：220V外接交流電、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池。220V外接交流電雖然供電比較穩定，但需要現場接電，不適合無電源場所，而且需要外帶電源線，不便于攜帶。可充電鋰離子電池和普通鎳氫電池相比具有體積小、容量大、重量輕、自放電率低、充電速度快、無記憶效應的優點，因此選用可充電鋰離子電池。外殼部分常用的材料有鋁鎂合金、工程塑料合金、碳纖維材料和鐵質材料。工程塑料合金雖然價格低廉但是易磨損、容易老化且不能屏蔽電磁干擾；碳纖維材料耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕，但外形柔軟，不易固定；而鐵質材料雖然牢固耐用但質量重且易生銹腐蝕。綜合分析，采用鋁鎂合金作為外殼質量輕又易于散熱，堅固耐磨，經久耐用且輕便易攜帶，是最佳選擇方案。

五、結語

基于大數據技術，提出了一套低成本、易復制、可推廣的大數據分析方法，為電力光纜的運維保障提供了有力支撐，為研究其他電力生產數據提供了研究的新思路。