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高速公路智能光缆监测及维护技术探析

时间:2019-01-10 16:31:46

 摘要:本文主要探讨基于COTDR技术的智能光缆监测及维护技术在高速公路的应用前景,以及如何借助智能光缆监测技术来提高光缆的维护水平和维护检修效率。

关键词:COTDR技术;智能光嫌;;监测;维护

 

伴随着高速公路的迅猛发展,高速公路两侧(或者中央隔离带)铺设了大置的光缆,随之而来的是巨大的光缆线路维护工作。传统的光缆维护霑要依赖厂家传输设备的网管以及通过人工录入的资料比对来实现,这种方式效率低下,光缆资源未集中可视化管理,光缆检测手段国内外主流应用均是基于0TDR技术,无法实时智能监测。为此,本文探讨了基于C0TDR技术的智能光缆监测及维护技术,以解决上述问题。

 

一、高速公路光缆维护技术现状分析

新建的高速公路都会在公路两侧或者中央隔离带下铺设光缆资源,光缆一般在机电系统的通信系统中建设,铺设的光缆主要用于各个收费站与管理处以及省中心之间的信息传输。铺设后的通信光缆厲于重要的资源,必须保证光缆的实时通信功能,否则高速公路的所有信息将中断,无法传输。

目前高速公路的光缆维护主要依靠人工来进行,当发现信息传输中断时,一般先由通信厂家维护人员检査通信网管,以此粗略判断是通信设备故障还是光缆中断。如果是光缆中断,则安排光缆维护人员携带相关设备沿线排査、修复。由于所有的工作都

是人工完成,所以存在以下问题。

1、无论是全省的光缆路由还是路段的光缆路由都无法做到可视化。目前的现状是,施工完成后,由总包商提供光缆施工报告和铺设报告。但是,随着光缆铺设和改造工程的不断进行,往往出现光缆的接续不清楚、资料不全面等问题,尤其是目前的所有资料均是纸面存档资料,査阅不方便。在光缆中断进行维修时,判断时间过长,效率低下。

2、随着光缆的不断铺设,导致光缆的断点和接续点过多,导致光衰减过大,影响通信信号的传输质置,并且无法实时检测整条光缆的衰减度。

3、新铺设的光缆随着时间的增加,会出现老化情况。传统的光缆维护不包括光缆老化的麵。

4、目前所有的光缆接续工作都是人工的直面记录,并没有实现接续实际情况的可视化和实时存储。光缆的接续,很多采用标签标注与纸面记录相结合的方式存储。这样,随着光缆数置的不断增加,给后续的维护工作带来巨大困难。

 

二、智能光缆维护技术方案分析

面对上述问题和挑战,建立智能光缆运维系统是高速公路光缆线路维护发展的需要,其将光缆线路纳入到实时集中管理、实时监测维护当中。智能监测光缆的衰减情况,在出现故障时实时告警,并通过光衰减曲线辅助分析故障的原因,同时配合GIS系统精确定位故障点距离,保障及时、快速抢修及维护。智能光纤运维系统具备操作简单、配置灵活、可维护性强等特点,且具备外部接口与地理信息系统(GIS)集成,可通过资源管理平台直接定位故障位置,进行地图告警显示,同时可通过APP、短信及邮件等多重途径实现与网管系统本身一致的远程管理功能;提供图形化的操作平台和信息服务,使大蠢不易见、不可见的网络资源数据实现可视化,让资源管理在掌握之中。

—)智能光缆维护技术介绍

采用先进的C0TDR技术进行光缆监测,实现对业务光缆实时在线检测。基于CoRRelaTD-OTDR技术,不是使用单脉冲技术,而是使用低功率数字编码激光器,不仅产生少量单脉冲,并且产生大崖连续不间断的调制脉冲,都注入到被监测光纤中。反射信号被收集、解调,通过专用的算法计算,获得整个光链路的长度、衰耗、断点和连接器的精确位H。采用COTDR技术,光链路的长度计箅不是基于脉冲的宽度,因此可以精确定位任何超过阈值的反射点,并且可以在整个光链路的范围内,使精度达到1米。

由于该技术采用了低功耗激光器,光电检测器的恢复时间可以忽略不计,因此不存在盲区。系统原理如图1所示。

(二)智能光缆维护方案

智能光缆监测系统可置于省中心、管理处机房传输节点的任意一端,端口可对应任意一

路工作光纤或业务光纤,数量可任意配监控通道通过网管网络回传至网管中心进行集中监控。

智能光缆监测平台基于COTDR创新技术,在工作光纤模式下,其调制信号通过与数据业务信号经过WDM耦合后在单模光纤中的衰减和反射来实现探测和定位在出现故障时通过光衰减曲线辅助分析故障原因,并提供网管、短信及邮件等多重实时告警,保障及时、快速抢修及维护,还可配合GIS地图资源管理系统统计故障信息,进行分类鉴定,进行故障的预防。对城域网络可实现长期的可视性监控而不影响数据传输,为用户提供更高的服务可用性和安全性。应用拓扑如图2所示。

基于GIS地图的网管系统如图3所示。

 

智能光缆维护方案流程如图4所示。

1、由于是在线实时监测光缆状态,因此可以实现实时监控、主动告警,对光缆的衰减提前感知,能够第一时间反馈光缆状态。

2、故障定位。通过与GIS系统的结合,故障定位可精确到1m范围内,维护人员通过导航系统及时赶到故障地点,进行故障排除和恢复。

3、业务影响分析。通过网管系统及大数据分析平台,及早分析出光缆故障对业务的影响。

4、抢修方案制订。通过业务影响分析,做出最合理和及时的抢修方案。

(三)智能光缆管理系统特点

1)724小时在线检测,提供持续的监控和故障定位(自动告警);

2)通过比对存储的历史指纹信息,自动判断是否为光纤故障,并提供实时告警提示,不像0TDR需要人为判断;

(3)实时精确地传输监控,提供100公里长距离的监测方案,可猜确到1m

4)终端无需添加任何设备,系统损耗较小(0.7db衰减,加反射器<1db);

5)对光纤网络实现长期可视性监控而不影响数据传输;

6)工作波长采用国际标准的1625mn测试波长;

7)集成光缆资源管理系统,对监控光缆进行可视化管理;

(8)可集成地理信息系统(GIS),地图显示断点位置;

(9)可实现双电源保护、双电源热备份和负荷分担,真正具备电信级的稳定性及安全保障。

(四)智能光缆管理系统优势分析

1)提升运维效率。以智能维护代替人工测试,大大缩短故障处理时间,加强响应速度。

2)节省运维成本。节省驱车至现场测试以及定期巡检的人力物力。变为系统主动推送告警信息。

(3)运维智能化。直观的网管界面无需指派专业的技术人员即可定位故障位H,轻松易用。

4)实现对光缆的精细化管理。加强对在线光纤的管理,对光缆客户信息、节点信息进行地址化管理,对已出现故障的位置可进行存档、加载现场信息等,利于二次维护。

5)可实现光缆大数据分析。系统将对所有的光缆数据进行汇总分析(例如:断点、线路衰耗、现场勘察图片等),防范未然。

 

三、智能光缆维护技术应用前景

智能光缆维护技术可实现对在线光缆或通信网络资源的数据收集、监测,并对故障抢修、巡检提供辅助决策,在光纤网络的运用中,为维护部门对光缆管理模式的建立奠定了良好的基础。

可为参与运维的人员和专家提供便捷的可视化服务,并支持巡检和光纤资源的数据重建,通过科学管理和预警机制,减少光纤损坏的故障率。这种智能光缆维护方案将在高速公路上逐步推广。

 

 



  吉林省髙速公路管理局  鞠成文
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