光纜自動監測系統在油田通信中的應用

盛昀瑤 吳紅亞 朱 華 鄧亨建

1常州機電職業技術學院 2大慶油田測試技術服務分公司

光纜自動監測系統在油田通信中的應用

盛昀瑤1 吳紅亞1 朱 華2 鄧亨建2

1常州機電職業技術學院 2大慶油田測試技術服務分公司

光纜自動監測系統由監測站、管理監控中心以及通信網絡組成。其作用是對光纜線路傳輸質量進行自動化監測，并自動判斷光纜運行情況。當出現不正常情況時，通過OTD測試和GIS技術，系統將自動報警，自動化監測并定位故障點，判斷光纜通信的通、斷異常情況，及時排除故障和隱患。該系統不僅能縮短故障時間與次數，而且能大幅提高油田通信的穩定性，具有自動化程度高、適用高效等特點。

光纜自動監測系統；測試；油田通信；流程

光纜自動監測系統具有實時光纜監控、測試、告警、信息處理和業務管理等特點，將地理信息系統（GIS）和衛星定位（GPS）技術相結合，可準確分析對比線路原始資料，不僅能縮短障礙歷時，而且能提高障礙定位精度；系統還具有自動化分析功能，在日常運行中及時發現光纜損傷失效條段，根據分析結果，及時更換光纜，保障油田通信光纜自動化監測的順利進行。

1 光纜自動監測系統特征

光纜自動監測系統就是對光纜線路傳輸質量進行自動化監測，并自動判斷光纜運行情況；當出現不正常情況時，通過OTD測試和GIS技術，系統將自動報警，自動化監測并定位故障點，判斷光纜通信的通、斷異常情況，及時排除故障和隱患。該系統不僅能縮短故障時間與次數，而且能大幅提高油田通信穩定性，具有自動化程度高、適用高效等特點，可大大提升油田通信效率。

2 系統功能

當被監測光纜發生故障時，系統在啟動告警機制同時自動判斷光纜運行情況，隨后發出相應的告警信號，能夠迅速的將故障數據通過通信方式告知給相關管理人員，為管理人員的故障處理提供真實可靠數據。

光纜自動監測系統的功能包括：①點名測試，通過遠程指定待測試的光纖，完成測試動作并得到測試結果，可以隨時掌握光纖的傳輸特性；②定期測試，通過預先設定測試周期，自動完成測試，并將數據和分析結果入庫，同時根據結果執行相應的流程，掌握線路的緩慢變化；③故障告警測試，通過光功率采集或其他告警信息采集獲得光纜線路告警的信息，并自動觸發系統完成測試、分析、告警等功能；④光功率警告，可以實時監視傳輸線路的損耗變化情況，發現故障隱患，預防障礙發生。

為滿足油田通信業務的需求，光纜自動監測系統由監測站、管理監控中心以及通信網絡組成。監測站包括光纖監測系統和巡檢系統單元。RTU具有對光纜光纖進行在線監測的功能。巡檢系統（包括GPS巡檢終端，巡檢管理監測模塊）主要功能是定位監控光纜巡檢人員，以幫助巡查人員進行監控管理。這樣能夠達到遠端光纖監測系統及遠程控制的需要，從而監測遠端光纖及實施遠程控制，聯接遠端光纖監測系統和管理監控中心進行傳輸數據，優化系統的運行效率。

3 工作流程

油田通信公司光纜自動監測系統具有全網主干線路長，中繼站點多等特點。在工程建設施工過程中，由于不同的方案變動，將會給施工人員的工作帶來極大的挑戰。

監測中心是數據管理中心，它由多個監測站或者下級監測中心組成，并對監測站進行控制管理，可以實現分散量測、集中管理的目的，其工作流程如圖1所示。

（1）監測中心。油田監測中心是采集數據和處理數據的中心，它主要利用Ethernet和LAN的網絡技術，連接MC監測中心與MS監測站，實現油田的通信功能。控制器（服務器、客戶機、工作站）、大屏幕顯示、集線器/交換型集線器、GIS服務器、路由器、網絡適配器、MODEM、打印機及相應的軟件等組成了監測中心，其主要負責控制各監測站。

圖1 光纜自動監控系統工作流程

監測中心要控制管理和維護一個數據庫，存儲所管理的光纜及其他監測站信息，還要存儲以往的所有歷史數據，以便能夠分析預測光纖質量。為了能使監測站或上下級監測中心在不同網絡結構下交換所獲取的數據，監測中心應根據需要設置多種通信接口。為實現各監測中心之間、監測中心與監測站之間的數據響應，還應有一個共同的通信協議。根據需要，監測中心會為油田的管理人員提供一個圖形用戶的接口，通過這個接口，管理人員可測試光纖、控制遠端設備、分析曲線數據以及訪問數據庫等。另外，監測中心還可對故障光纖光纜的地理位置進行定位，以便管理人員能夠及時搶修和維護。中心局服務器結合地區局客戶端，既能使監測中心保持強大的功能，也方便人員的管理和操作控制，是油田監測中心理想的設計方案。此外，為控制成本，光纜監測系統纖芯分布要堅持共用原則，不占用其他纖芯資源。

（2）監測站。作為監測光纜的執行模塊，監測站是光纜自動監測系統運行的前端組成和核心部分。它負責遠程自動監測光纜線路，跟蹤使用光纖的損耗變化。監測站由告警監測模塊、路由器、網絡適配器、濾光器、OTDR模塊、程控光開關、控制模塊、波分復用器、MODEM及相應的含OTDR仿真軟件等構成。在系統中，線路的監測分為在線監測和離線監測。干線及傳輸系統采用在線監測，干線備纖則采用離線監測，以便各監測站執行遠端中心或本地發出的命令。另外，監測站本身也應定期測試，以保證自動監測控制電路和光纜能對各類異常數據提前報警。

4 應用軟件的設計

光纜自動監測系統軟件的設計應采用用戶友好圖形界面，按照彼此獨立的模塊方式設計，每個模塊與模塊之間的優化和升級不得影響其他模塊。這樣的設計方便維護，易于升級，便于修改，具有開放性。同時，系統還要能夠備份，具備安全管理、容納錯誤等能力。系統軟件的設計目標是提供一個既能采集和處理數據的監測平臺，又能面向用戶的圖形化界面，以便于進行日常操作和維護管理。功能模塊的作用是完成實時監測、GIS故障定位、曲線分析、性能統計、維護流程管理、告警和對外的接口。

油田的應用軟件是根據C/S架構模式設計而成，這種設計的圖形操作界面方便快捷，系統的后臺可根據需要采用Windows系統，前臺則使用JAVA客戶端以及TCP/IP協議棧通信。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.044