基于广域测量的超长距离通信光缆故障监测

发布时间：2020-12-18

　　摘要 通信光缆由于鼠害及雷雨大风等原因会出现中断等情况。广域测量系统具有异地高精度同步相量测量、高速通信和快速反应等技术特点，适合用于大跨度电网的动态过程实时监控，因而受到光通信领域高度关注和深入研究。为了提高光缆故障监测效果，结合当前相关科研成果具备的优越性，本文提出基于广域测量的超长距离通信光缆故障监测方法。

　　关键词：广域测量;通信光缆;光时域反射仪技术

　　通信光缆日常维护与常见故障

　　通信光缆与我国社会的各个领域息息相关，对社会经济的发展起着举足轻重的作用。那么通信光缆的日常维护就是检测线路的完整性和传输效率是否正常，根据情况防止或排除故障，防止通信光缆因开关瘫痪、数据丢失而造成的各个部门的损失。然而，在光通信电缆的建设和维护中，由于数据的缺乏，影响了光通信电缆和周边工程的后期改造，容易造成损坏。目前，城市建设中各区域和互联网用户过多，涉及的通信光缆范围很大，维护人员的工作量大而复杂，一些单位节约成本或管理不到位，导致通信光缆出现故障。一些单位不注意或缺乏应急预案，出现不可控的非人为因素导致通信电缆故障，人力物力调配不及时，使故障造成的损失增加。因此，必须把预防放在第一位，与预防相结合，提高专业水平和操作能力，与各部门协调配合，总结经验，保证通信光缆的安全运行。

　　在通信电缆的故障分析当中，日常生活中比较普遍的有：第一，自然环境，如长期暴露在室外的光通信电缆、雨、风、雷、电、老鼠啃咬传输线等，会出现电路损坏、中断、短路等问题。二是人为因素，维修人员的技术不到位，还有就是在正常的施工作业工作中没有提前做好检查工作等，使得井下的痛信电缆出现问题。第三，对于一些相关的企业公司由于对通信电缆的不重视，没有加大力度去投资，导致设备出现老化问题，维修工作内容不到位。

　　2、通信光缆故障的对策分析

　　2.1加强日常维护

　　在日常检查中，通过对光缆的检查和维护来发现隐患，并及时进行处理，以确保信息的安全传输并减少意外故障的发生。相关部门应当制定一套关于维修工作的标准规定，加强资金的投入，设备提高，以及人员的配备，定期对人员进行专业培训和测试，根据工作经验制定故障应急预案，并提供维护记录。有关部门和维修人员可以积极配合进行紧急维修，以确保及时有效地进行紧急维修。多用途电缆还可用于降低电缆维护成本，并允许其他合作运营商共享它。薪水保证了维护人员的处理能力，使维护人员可以在负责任的光通信电缆范围内提高责任心，及时更换旧设备和线路，检查线路标识和各种干预措施，并消除渗水易燃，易爆和腐蚀性化学物质可确保有效的预防性日常维护工作。

　　2.2定期技术性检测

　　对通信电缆进行定期和不定期检查可以及时发现并解决异常的问题，以确保光缆的传输性能。主要包括光纤背面检查，连续光纤平滑检查，金属光纤电缆的电气性能等。首先，有必要提高维护人员的专业能力，以确保在维护过程中不会进行不正确的维护。光纤软化常数是由于光纤通信系统中的湿度和外界温度引起的线路老化。 中继部分中的光纤完全软化将大大降低通信质量。 必须连接光纤以控制传输质量。

　　3、基于广域测量的超长距离通信光缆故障监测

　　3.1广域测量系统

　　广域测量系统主要由同步相量测量单元(PMU)、通信网络和相量数据集中器(PDC)组成。

　　同步相量测量单元(PMU)。PMU的测量原理是使用GPS信号采样电力系统运行中的电压和电流的相量，通过离散傅里叶变换求取基频分量[8-9]，并为测量系统提供频率、相位和幅值信息。

　　通信网络。主要负责系统中各种信息的存储与传输，存储的重要信息主要有光纤线路的基本信息、告警信息以及OTDR曲线数据等。用户通过通信网络使客户端与中心数据库进行数据信息交互。

　　相量数据集中器(PDC)。主要根据广域测量系统需求发送实时相量数据，同时，PDC能够保存历史相量数据。当广域测量系统通道冗余时，PDC能够以不同的速率、内容传输发送数据。广域测量系统利用GPS等高精度时钟采集广域电网的实时状态参数，将采集计算数据通过通信网络传输到PDC，在统一时空坐标下获得电网内的动态信息，实时监测系统动态过程，提高了电网自动控制和安全稳定水平

　　3.2基于OTDR的光缆线路故障监测

　　针对通信光缆故障监测问题，广域测量系统结合OTDR技术实现光缆故障定位，OTDR的主要作用是分析被测光缆的畅通情况或判断光缆故障点。

　　光纤故障诊断系统中实时上报的信息都是实际工程环境中的曲线信号。由于设备精度等原因OTDR曲线信号含有许多噪声成分，特别是曲线的尾端部分，需要进行降噪处理。假设在某位置光缆不存在故障，同时没有活动接头，则只是产生瑞利散射。假设存在故障，则OTDR位置收到光功率仅为菲涅尔反射光功率。OTDR设备根据接收到的光功率情况绘成OTDR曲线，通过监测OTDR曲线中的尖峰信号完成对光缆线路的监测任务。

　　4、实验结果与分析

　　4.1实验环境与参数设置

　　实验以C++为开发语言，开发监测系统客户端，使用Eclipse工具+Oracle10g+ArcGIS实现后台的开发。广域测量系统遍布全网，其中所有装置都经过GPS精准同步，以此能够同步采集监测电力通信光缆线路电压和电流等一系列信号参数。后台界面主要根据平铺窗口模式进行设计，且包含地理信息系统(GIS)地图和路径管理以及OTDR曲线分析、故障告警数据等。

　　4.2实验结果

　　相比于原始故障信号频率，使用本文监测方法后，可通过信号频率变化，观测出故障位置，在光缆出现故障处，信号频率会呈现突变，由此可确定故障位置。利用将监测数据与实际测量数据进行对比，验证监测方法的精确性。分析实验结果可知，不同光缆段下，通信光缆监测数据和实际测量数据拟合度均高于90%，表现出了良好的监测效果。因广域测量系统遍布全网，且其中所有装置都经过GPS精准同步，以此可有效提升光缆监测性能。与其它方法相比，本文的监测方法降噪性能变化相对稳定。本文方法测量长度值最高，可以在较长距离内监测光缆故障。主要原因在于本文方法采用的广域测量系统具有异地高精度同步相量测量、高速通信和快速反应等技术特点，适合用于大跨度电网的动态过程实时监控，可保证长距离光缆故障监测。

　　结语

　　综上所述，对于关顾测量的系统来讲，它的特点是测量数据比较精准、通信效率较高等，对大跨度的电网来讲，是比较适合应用的。本文将广域监测系统与OTDR技术相结合，实现故障定位。实验结果表明本文所提方法能够有效判断光缆故障，且具有较高的预测精度。——论文作者：蒋星星

　　相关期刊推荐：《光通信技术》(月刊)创刊于1977年，由中国电子科技集团公司第34研究所主办。报道光通信、光纤维传感技术在公用通信、专用通信和国防通信中的应用研究成果，包括系统与网络、光纤光缆与器件、光通信相关技术的开发及新技术新产品介绍等，还刊登专题讲座、厂商简介、书刊评价、人物专访、重大活动报道。读者对象为相关专业及部门的工程技术人员和管理人员。