Page 29 - 网络电信2016第13期

光通信

基于无源光网络的高速公路边坡裂缝监测系统

张洪波 余志强 谢伟 肖志杰 黄文勇 王允 苏畅

提出一种基于无源光网络的监测
系统思路，利用现有通信传输网的
光纤作为传感器，采用成熟的光时域
反射仪（OTDR）模块和无源光网络
（PON）相结合，可运用在高速公路的
边坡断裂、垮塌监测中，并可以构成
基于高速公路网的光传感监测网络。

引言 （ONU/ONT）之间通过无源光缆、光分/合路器等组成的光分配
网（ODN）连接的网络，如图1所示。监测方案的实质是运用
随着国家经济迅猛发展，交通承载压力越来越大。国家 OTDR技术监测PON网络中ONU的距离长度。ONU的位置全部以OTDR
对高速公路建设速度加快，高速公路的信息系统也日益成熟， 曲线反射峰位置呈现，如图2所示。
但对于高速公路的一些自然灾害却不能准确地预防和处理。目
前我国高速公路边坡情况监测方法主要有：①通过人工巡视检 图2 OUN的反射峰
查和对观测数据进行整理、分析，评估和判断高边坡的稳定状
况。这种方法不能实现实时状态，对人力要求比较高[1,2]。②利
用各种仪表、仪器监测，这种方式的难点是为位于边坡表面或
者埋于地下的监测仪器仪表供电。在现有高速信息化建设中，
公路的旁边或者附近都敷设了通信光缆；如果利用通信光缆位
于高速附近这一有利条件，将无源光网络的结构和原理运用于
边坡监测的系统，在边坡发生裂缝时就能实现预警，这将有效
防止和预警边坡灾害的发生[3,4]。

基于无源光网络的监测系统设计 3.实现方案及方法探讨
本文将现有的PON光纤监测方式植入现有的公路信息系
1.光时域反射（OTDR）技术及运用 统中，利用光学中全反射原理，使其在不同的位置形成一个
OTDR技术是利用瑞利散射原理和菲涅尔反射原理来反映光 对应的反射峰，通过对反射峰的监测实现对整个边坡群进行
纤传输质量的技术，主要用在光缆的工程施工和检修过程中， 监测的作用。针对边坡的监测就无需用ONU，可直接用反射器
完成对传输光缆的损耗、连接头、断点位置的判断， 通过对 来取代它。反射器又名光纤光栅终端滤波器，当OTDR测量光
OTDR 曲线的分析和对比，能够断定这些事件点的具体位置，为 （1625nm±5nm）通过位于光纤末端的光纤光栅终端滤波器后，
光缆工程维护带来方便。 光纤光栅将光栅固有的反射波长（1625nm±5nm）反射回来，在
2.PON技术的结构和监测 OTDR曲线上形成一个反射峰，证明该路光纤连接正常，没有发
PON是一种接入网，局端设备（OLT）与多个用户端设备 生光纤损坏和断裂。在监测站通过OTDR的测试光经传输光缆到
布置在边坡节点的分光器上，边坡上的每个台阶对应一个反射
图1 PON结构 器，边坡的台阶数量对应分光器的路数。反射器用于替代ONU，
作用在于稳定每条光路的反射值。光分路器到反射器之间的光
纤预埋至需要监测的边坡位置上，这时边坡的监测点就相当于
接在光纤尾端的反射器位置，监测该反射器的反射峰出现的位

30 网络电信 二零一六年八月