基于分布式網(wǎng)絡(luò)的通信光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在烏溪江水電廠的應(yīng)用

浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠 劉艷英

基于分布式網(wǎng)絡(luò)的通信光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在烏溪江水電廠的應(yīng)用

浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠 劉艷英

傳統(tǒng)的光纜線路維護(hù)管理模式存在著故障查找難、排障時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，影響到通信網(wǎng)的正常工作，因此，在光纜發(fā)生故障時(shí)實(shí)時(shí)保護(hù)光纜線路，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理、縮短光纜故障歷時(shí)顯得尤為重要。本文介紹了一套基于分布式網(wǎng)絡(luò)的通信光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其在烏溪江水電廠的使用和運(yùn)行情況，為通信光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用提供了可以借鑒的范例。

通信光纜；在線監(jiān)測(cè)；GIS地圖；分布式網(wǎng)絡(luò)

0 前言

隨著光纜數(shù)量的增加、早期鋪設(shè)光纜的老化以及受外界不可抗力因素的損害，光纜線路的故障次數(shù)也在不斷增加。傳統(tǒng)的光纜線路維護(hù)管理模式的故障查找方法存在查障點(diǎn)不精確，排障時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，影響了通信網(wǎng)的正常工作。如何更加高效的對(duì)光纜進(jìn)行保護(hù)和維護(hù)管理的問(wèn)題就日益突出。因此，在光纜發(fā)生故障時(shí)實(shí)時(shí)保護(hù)光纜線路，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理、動(dòng)態(tài)地觀察光纜傳輸線路性能的裂化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)光纜隱患，以增強(qiáng)通信系統(tǒng)的可靠性，降低光纜阻斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障歷時(shí)，保證服務(wù)質(zhì)量顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套針對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)的智能系統(tǒng)，系統(tǒng)擁有強(qiáng)大資源管理功能并能與地圖緊密結(jié)合圖形化顯示。系統(tǒng)不僅可以對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且利用資源管理系統(tǒng)能快速準(zhǔn)確的提供光纖故障點(diǎn)的各種信息，大大縮短故障歷時(shí)。

光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括有：光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理中心FMC、遠(yuǎn)端光纖測(cè)試單元RTU、集成測(cè)試單元CTU、測(cè)試單元TU。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 軟件架構(gòu)

系統(tǒng)可以對(duì)光纜的光功率進(jìn)行監(jiān)控，判斷是否存在告警。當(dāng)出現(xiàn)告警時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)光纜進(jìn)行測(cè)試，以獲取光纜的故障點(diǎn)所在位置通知用戶，提高光纜線路的可靠性，提高通信質(zhì)量和應(yīng)急搶修質(zhì)量。光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也是智能電網(wǎng)通信管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。軟件結(jié)構(gòu)分為應(yīng)用表示層、業(yè)務(wù)功能層、平臺(tái)層、適配層、被管對(duì)象層等五個(gè)層。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)提供多重監(jiān)測(cè)方式（地名測(cè)試、周期測(cè)試、光功率觸發(fā)測(cè)試），同時(shí)系統(tǒng)還可以根據(jù)客戶的需求，使用客戶網(wǎng)管系統(tǒng)觸發(fā)測(cè)試等。

系統(tǒng)內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)，可以長(zhǎng)久保存告警數(shù)據(jù)以及生成報(bào)表，也可以根據(jù)客戶的需求，公開(kāi)告警信息查詢的API,以方便的集成到客戶的大網(wǎng)管系統(tǒng)中；

系統(tǒng)內(nèi)置GIS功能，使用谷歌地圖包，可實(shí)現(xiàn)離線地圖的功能。

系統(tǒng)還提供光纜信息管理功能，配合精準(zhǔn)的光纜定位數(shù)據(jù)，可以在告警的時(shí)候給出具體的地理位置，還能準(zhǔn)確的顯示在離線地圖上。

2.3 監(jiān)測(cè)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

組網(wǎng)采用分布式結(jié)構(gòu)，最上層為一級(jí)監(jiān)測(cè)中心包括了監(jiān)測(cè)服務(wù)器和前置電腦，對(duì)全站設(shè)備進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控和分析第二層為區(qū)域監(jiān)測(cè)中心，負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)片區(qū)的光纜設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析。最底層為遠(yuǎn)端光纖切換設(shè)備及RTU，負(fù)責(zé)將不同接口采集的數(shù)據(jù)接入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給上層監(jiān)測(cè)中心。

2.4 系統(tǒng)功能

2.4.1 GIS地圖

系統(tǒng)具備以GIS地理信息為基礎(chǔ)的圖形化的通信網(wǎng)地理信息管理功能。并結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，對(duì)光纜狀況能實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。拓?fù)鋱D上可顯示設(shè)備、光纜在邏輯上和物理上的關(guān)系，并能實(shí)時(shí)展現(xiàn)告警狀態(tài)信息并定位在光纜段落上。

2.4.2 設(shè)備管理

系統(tǒng)提供完善資源管理的功能，為用戶提供芯線顏色、芯線用途說(shuō)明、起點(diǎn)連接類型、起點(diǎn)機(jī)架編號(hào)、終點(diǎn)端口號(hào)、終點(diǎn)接頭和其他相關(guān)的資源管理功能。

系統(tǒng)具備自診斷功能，能反映系統(tǒng)自身運(yùn)行情況，故障能及時(shí)告警。能夠監(jiān)視、查詢、診斷各級(jí)主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、采集設(shè)備及數(shù)據(jù)通道的工作狀態(tài)，可對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。

2.4.3 芯線測(cè)試功能

系統(tǒng)提供多種的測(cè)試功能和多樣的測(cè)試功能組合。用戶可根據(jù)不同的需要設(shè)置測(cè)試周期和測(cè)試參數(shù)，對(duì)光纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)分析。

系統(tǒng)提供芯線劣化分析、芯線事件分析、故障種類統(tǒng)計(jì)及故障原因統(tǒng)計(jì)等多種功能，使管理層人員提前了解光纜狀況，及早預(yù)防改善，提高光纜傳輸品質(zhì)。

2.4.4 網(wǎng)管功能

包括了實(shí)用的纜線管理，配合GIS地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)可提供給線路維修人員一個(gè)實(shí)用的管理查詢工具，提供對(duì)光纜、光交接箱、光分線盒、光接頭盒等設(shè)備信息的編輯查詢功能。

提供完整的即時(shí)故障告警方式，并可彈性配置，系統(tǒng)可在極短時(shí)間內(nèi)及時(shí)反映故障信息并第一時(shí)間通知相關(guān)維護(hù)人員。

3 光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在烏溪江電廠的應(yīng)用情況

浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2014年底投入運(yùn)行。其中，衢州基地共安裝服務(wù)器一臺(tái)、光開(kāi)關(guān)設(shè)備一臺(tái)、OTDR一臺(tái)、離線光功率采集單元一臺(tái)、合波器36芯；湖站共安裝光開(kāi)關(guān)一臺(tái)、OTDR一臺(tái)、在線光功率采集單元一臺(tái)、合波器36芯；黃站安裝光源1臺(tái)、濾波器面板1個(gè)和濾波器22個(gè)；電力局安裝光源1臺(tái)、濾波器4個(gè)。

衢州基地作為網(wǎng)管檢測(cè)中心，布置服務(wù)器一臺(tái)，監(jiān)測(cè)2條主干光纜：黃站和電力局兩地安裝有光源各一臺(tái)，分別占用2根至基地方向的空芯發(fā)送光信號(hào)，同時(shí)，基地和烏溪江方向來(lái)的在線測(cè)試?yán)w芯上裝有濾波器，用于過(guò)濾測(cè)試光。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

設(shè)備投運(yùn)后具體運(yùn)行情況記錄如下：

安裝于湖站的在線光功率采集單元上共有黃站、衢州基地、電力局和廿里四芯接入，實(shí)時(shí)讀取線路衰耗，根據(jù)衰耗判斷所在光纜狀況。當(dāng)衰耗偏大（一般小于-30dB）或達(dá)到-70dB時(shí)觸發(fā)告警。

安裝于衢州基地的離線光功率采集單元上共有黃站和電力局兩個(gè)方向各2芯無(wú)業(yè)務(wù)光纖接入，接收光源發(fā)射的光信號(hào)，實(shí)時(shí)讀取衰耗，根據(jù)衰耗判斷所在光纜狀況。當(dāng)衰耗偏大（一般小于-30dB）或達(dá)到-70dB時(shí)觸發(fā)告警。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

登錄服務(wù)器的管理界面，經(jīng)過(guò)配置可以實(shí)現(xiàn)周期測(cè)試功能。即每隔一定的時(shí)間間隔，對(duì)所有監(jiān)測(cè)對(duì)象依次測(cè)試衰耗，并和先前保存的正常數(shù)值對(duì)比，超過(guò)容錯(cuò)范圍時(shí)觸發(fā)告警。

所有的告警均會(huì)在服務(wù)器的管理界面上顯示，顯示信息包含故障點(diǎn)距離監(jiān)測(cè)站的距離、衰耗值、測(cè)試光的波形等。若將光纜線路走向繪制在地圖上，還可顯示故障點(diǎn)的具體位置。

這套設(shè)備自2014年底投運(yùn)至今日狀況良好，未出現(xiàn)故障。以下是經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試得到的部分線路情況。

（1）衢州基地（1框1排6口）至電力局（3框3排6口）在距離衢州基地約3576米處有2.0dB衰耗。此芯目前無(wú)業(yè)務(wù)。

（2）衢州基地（1框1排11口）至湖站（1框E排2口），途徑電力局、廿里鎮(zhèn)、湖南鎮(zhèn)。在距離衢州基地約13.5公里處有7dB衰耗、36公里處有1.5dB衰耗，合計(jì)衰耗為9.5dB。目前業(yè)務(wù)為湖站（E2）安保監(jiān)控。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家大力推進(jìn)信息化建設(shè)，對(duì)信息傳輸通道的穩(wěn)定性提出越來(lái)越高的要求，光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為新一代光纜告警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它能在光纜運(yùn)行過(guò)程中對(duì)光纖特性狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、對(duì)光纖故障及時(shí)告警并及時(shí)分析故障的原因，能精確定位故障點(diǎn)距離，提高快速搶修的時(shí)間。利用功能完善的光纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于發(fā)電廠光纜日常維護(hù)和管理，將大大提高設(shè)備的安全性和可靠性，節(jié)省維護(hù)和修理成本，產(chǎn)生可觀的效益。

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劉艷英（1964—），女，河北石家莊人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)信息通訊。