電網通信光纜自動監測系統的設計

劉星 鄧旭聰 胡力

電網通信光纜自動監測系統的設計

劉星 鄧旭聰 胡力

（國網廣安供電公司 四川廣安 638000）

近年來，隨著智能電網的大力推廣，電力通信行業發得以飛速發展，尤其光纜工程規模不斷增大，數量不斷增多，通信光纜不僅承擔了綜合數據網、辦公自動化等業務，更承擔了光纖線路保護、調度自動化等重要業務，其一旦發生故障，必然會給正常通信造成影響，輕則會影響用戶的正常使用，重則會給企業帶來巨大的經濟損失。為此，必須采取有效地措施確保光纜線路的安全可靠運行。本文主要從通信光纜自動監測系統的設計要求入手，重點對光纜自動監測原理進行了分析，并有針對性地提出了一系列光纜自動監測系統的設計與測試方式與方法，希望給行業相關人士提供一定的參考和借鑒。

電網通信；光纜；自動監測；設計

1 引言

在實際應用過程中，光纖非常脆弱，光纜雖然對內部光纖采取了加設油膏、塑料外護套保護等一系列措施，但是在安裝及使用過程中，光纜傳輸系統發生故障依然居高不下，給電網企業及人們生產生活帶來巨額經濟損失。加上，傳統人工維修模式落后，很難滿足現階段大規模電力通信電纜優質、高效、安全、可靠運行的需要。因此，光纜自動監測系統的出現和推廣應用是電力通信發展的必然選擇。

2 通信光纜自動監測系統的設計要求

通信光纜自動監測系統采用模塊化、分布式多級體系結構，通過開放式通信協議可以非常方便地集成到網絡之中；它采用多級監測網絡互聯的拓撲結構，各級對其相應的上一級監測中心負責，上級監測中心可以對其管轄的下級監測中心和監測站進行統一管理。該系統是遵照YDN－010－1998《通信光纜線路自動監測系統》技術條件進行設計的。

2.1 先進性

通信光纜自動監測系統采用了目前最為流行的ActiveX控件技術，使得系統的性能、安全性及可靠性得以明顯提升，有效實現了高對監測設備的軟控制。

2.2 伸縮性

通信光纜自動監測系統憑借其易于擴充的硬件平臺和系統軟件支撐平臺，容易升級、添加模塊。隨著系統功能新需要的產生和數據的增加，通信光纜憑借其良好的伸縮性能得以將硬件及新功能進行靈活升級，其目的是保護用戶已有的投資。

2.3 開放性

本系統通過對Intranet技術的利用，有效實現在企業范圍內的分布式環境下的空間數據和地理信息資源共享，并且通過對Autocad、MapInfo、Arc/Info等系統數據的利用，形成一個面向用戶、開放的GIS系統。

2.4 實用性

該系統以滿足用戶需要為根本，以實時高效為基本準則，通過對系統配置的完善，為用戶提供方便，從而進一步提升系統的可維護性。通過監測光纜的應力應變，及時發出預警，避免光纜出現重大損失。

3 光纜自動監測原理

3.1 OTDR接觸源

一般來說，常規的光纜自動監測系統采用在遠端設置監測光源作為OTDR啟動測試的觸發源，也就是遠端設置監測光源，OTDR端在接收監測光源的光功率發生異常時啟動OTDR測試。同時，還可以使用光纖自動切換系統的光功率作為OTDR的觸發源，不僅能夠省去在遠端設置安裝監測光源，還可以使用OTDR同時對OLP系統所使用的主備用光纖資源進行測試，使用更方便，測試更合理。

3.2 單備纖監測

所謂的單備纖監測指的是OTDR與遠端光源在同一根光纖中進行傳輸，因OTDR的發射波長使用1625nm，如果將遠端監測光源作為OTDR啟動測試的觸發源，那么監測光源的波長可以使用1550nm。因此，在光源及OTDR的發端可以分別使用一個光耦合模塊（WDM）隔離兩種信號。如果將OLP系統作為觸發源，則不需要增加相應的WDM模塊，且對OTDR的波長沒有特別的要求。單備纖監測方式只是對用一根備纖的情況適用。

3.3 雙備纖監測

所謂的雙備纖監測指的是OTDR與遠端光源在不同的光纖中進行傳輸，如果將遠端監測光源作為OTDR啟動測試的觸發源，那么運用雙備纖監測方式的過程中只需要使用兩根備纖即可，不需要另外增加其他光器件。如果使用OLP系統作為觸發源，則本方式與單備纖監測相同，運用一根備纖即可。

3.4 在線監測

在線監測僅針對于遠端監測光源作為OTDR啟動測試的觸發源。在線監測在備用光纖稀少的情況下使用。傳輸系統的發光與OTDR使用光耦合模塊（WDM）進行耦合后發送到光纜中去，對端在接收時使用濾波器過濾掉OTDR的1625nm的光后進入傳輸系統。在線監測不使用備纖資源，但是需要增加一塊光耦合模塊和濾波器，而且對現有的傳輸系統引入1～2dB的插損。需要注意的是，對于DWDM密集波分系統，由于DWDM波分系統發光很強，OTDR卡的發光也較強，如果將OTDR與DWDM系統發射光耦合后發送到光纖中后會產生非線性效應，從而影響當前在用傳輸系統。所以在線監測不適用于波分系統。

4 光纜自動監測系統的設計與測試

4.1 光纜自動監測系統的設計

4.1.1 系統的總體結構框架

本系統是由監測中心、監測站以及通信網絡三部分構成。通常情況下，一個監測中心能夠對個多監測站進行管理和控制，以此來達到分散測量、集中管理的目的。監測中心與監測站之間主要是通過網絡連接實現通信。這兩個部分既相互關聯，又相對獨立，當通信中斷時，監測站能夠按照預先配置的數據獨立完成測試。其中每個部分所負責完成的功能均不相同，各部分的具體功能如下：①監測中心。這部分的主要功能是負責對本管區內的監測站進行管理；②監測站。一般按照管區可將監測站分為市級和縣級兩類，具體負責對網絡中的光纜進行監測，并對整個網絡的運行狀況實施監控，可將告警及時傳給監測中心；③通信網絡。即數據傳輸通道，其主要作用是將中心與監測站之間進行連接，借此來實現數據傳輸。

4.1.2 各部分的具體設計

（1）監測中心。該部分一般采用的是主備用方式，主要由GIS服務器、控制器、路由器、網絡適配器、集線器、顯示器、MODEM、打印機以及一些相關軟件等構成。

（2）監測站。該部分通常都是安裝在通信機房中的機架內，其具體負責對光纜進行遠程自動監測，主要由網絡適配器、濾光器、路由器、程控光開關、MODEM、波分復用器和告警監測、控制、OTDR、電源等模塊以及相關軟件構成。

（3）通信網絡。該部分能夠實現中心與各站之間的數據交換，從而達到遠程管理的目的。本系統支持多種類型的通信線路。

4.1.3 系統軟件結構

本系統軟件的結構采用的是面向對象的設計，并按照模塊的方式構成，其中各個模塊均以獨立的形式存在，單個模塊的升級或變更不會對其它模塊造成影響。其具有性能控制、安全管理、備份以及容錯等能力。根據軟件的具體功能可將其分為以下三層：①監測數據采集層，主要負責完成光纜光功率的實時采集和OTDR測試，處理之后的數據信息通過通信網絡回傳給監測中心；②數據處理層，主要負責實現各類數據的存儲備份、分析處理、通信調度以及系統告警等功能；③應用層，負責為用戶提供操作及維護工具，該層采用的是模塊化結構，其中主要應用了GIS故障定位、實時監測、性能統計、曲線分析、對外接口以及告警等技術。

4.1.4 軟件特點

本系統采用的軟件具有以下特點：便于維護、良好的開放性、模塊修改方便簡單、易于升級。

4.2 系統測試

4.2.1 軟件測試

（1）黑盒測試。該測試方法又被稱之為數據驅動測試或功能測試。其最大的優點是無論系統采用的是何種軟件程序，它都是從客戶的角度出發，并按照產品所要實現的功能及預先設計好的規格等內容，來檢驗產品是否符合用戶要求。在具體測試的過程中，測試者僅需要在軟件程序的接口上進行測試即可，它只檢查程序功能是否與使用說明書中的有關規定相符。利用該方法進行測試能夠發現如下問題：應具備的功能是否有遺漏或是不正確、各種性能是否與用戶的要求相符、人機界面是否美觀正確、接受到的輸入數據是否正確、產出的輸出信息結果是否準確等。

（2）白盒測試。又稱邏輯驅動測試或是結構測試。該方法主要是從設計開發者的角度進行測試。具體是指已知產品的內部工作流程，然后檢測其內部動作是否與預定的工作要求相符，這種方法所關心的是軟件程序的使用，而并不注重軟件的功能。

4.2.2 性能測試

（1）點名測試。首先，由監測中心發出指定的點名測試口令，然后對數據傳輸的過程及其分析結果進行觀察，如果測試結果的回傳率能夠達到100%則表示合格。

（2）周期測試。可將每條光纜的測試周期設定為24h，并進行10次反復測試，如果在這一周期內，測試回傳率能夠達到100%即為合格。

（3）故障告警測試。可采用人工測試法對故障告警進行測試，具體做法為在監測系統的范圍內，選擇一條備用的光纜，通過人為彎曲的方式造成其衰耗增加，如果系統能夠及時準確發現故障，則表示合格。

5 結語

總而言之，在對電力通信光纜的自動監測系統進行設計的過程中，應與設計目標密切結合，并選擇科學的監測方式，有效實現對硬盤和網絡傳輸優化設計，從而提升電力通信光纜的整體性能，為電力通信不斷深化和社會發展打下堅實基礎。

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1004-7344（2016）31-0253-02

2016-10-17