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Key words: remote fiber monitoring system;optical time domain reflectometer;fiber testing methods;test error
中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0153-01
0引言
光缆线路自动监测系统是一种利用计算机和通信技术以及光纤特性测试技术,对光纤传输网进行远程分布式实时监测,并将光缆线路的状态信息集中收集、处理和存储的自动化测控系统。光缆线路自动监测系统有两种:一种是对光缆线路的金属钢带或铝带的破损情况进行监测;另一种是对光缆线路的纤芯进行检测,是目前推广使用的方法.本文仅讨论后者。
1远程光纤监测系统(RFTS)
RFTS是用光时域反射仪(OTDR)来监测光纤网络的一套智能型、模块化、分布式监测系统。该系统通过远程测试单元(RTU,Remote TestUnit),在预定的时间里,对被监测光纤网络进行OTDR测量。测量结果与基准测量值比较,如果偏移超过阀值,则实时告警并传送到RFTS中心局的控制部分。由于应用了开放式通信协议,因而易于集成在用户的网络系统之中。
1.1 系统组成RFTS由中央监测台、RTU、光路测试切换装置(OTAU)及光纤耦合模块(FCM)四个子系统组成,除了FCM是被动设备外,其它三项子系统均具有自我诊断与维护功能。
1.1.1 中央监测台(TSC)TSC是系统的操作中心,监测各机房RTU的测试资料。通过它监视各子系统,也可进一步通过连线上的RTU,针对特定光纤进行更仔细的测试。提供FAX、传呼机等多种告警方式。
1.1.2 远程测试单元(RTU)RTU可根据管理人员预先设定的程序或操作,24h测量光纤网络品质。RTU还配有新式的OTDR,具有高的动态测试范围,低的事件盲区。提供1.31、1.55、1.625μm的测试波长,满足目前业界对离线测试或在线测试的需求。
1.1.3 光路测试切换装置(OTAU)在星状与树状结构的光纤网络中,OTAU可将RTU的测试信号切换到不同的受测光纤上。
1.1.4 光纤耦合模块(FCM)FCM是在线测试应用中的一个专用子系统,提供受测光纤与RTU测试光波的耦合与分解,并具有高隔离度、低损失、低反射的特性。FCM采用模块化单体设计,可以内装不同的光分波多功能单元(WDW)和光滤波器等光纤被动单元。
1.2 测试方法使用RFTS进行光纤链路的自动测试,主要有三种方法:第一种是暗光纤离线测试。即只测试光缆内的空闲(备用)光纤。该方法只能监测影响整个光纤的灾难性故障,而不提供每根工作光纤芯线的信息,不能用于一级干线。第二种是利用WDM技术对工作光纤进行有源光纤在线测试,提供每根在用光纤的质量和可用性信息,检测机械应力或化学损伤引起的缓慢恶化,并作预防性修理.该方法断线判断准确。第三种是测试中断业务的工作光纤。该方法仅需一台可综合系统信号和测量信号的设备(一个与波长无关的耦合器或是一个光交换模块)。业务可以通过另一个环路迂回,工作波长可等于传输波长,比较适合于双向环结构。
1.3 RFTS与电信管理网(TMN)的结合ITU-T已经规定了TMN的全球标准。光纤本身是一个完全的无源网元,不能直接按照TMN的含义进行管理。为将光纤纳入TMN框架,RFTS将完全综合于一个标准的TMN环境中,与RTU和光纤一起构成能被管理的网元。作为网元管理器,操纵和控制所有RTU的TSC经Q3接口与其它的网络管理机构对话。Q3接口不仅规定通信用协议和消息,还包括管理信息库(MIB)和与信息有关的对象结构。
2典型的光缆自动化监测系统
目前运用最多的光缆自动化监测系统是HP系列的RFTS。以下将分代论述。
2.1 RFTS100RFTS100是HP81700系列的第一代产品,包括一至多个OTDR、一个光交换模块(用于多纤共享OTDR)和一台控制用PC机。使用调制解调器通过普通电话网可接入几个OTDR,故障定位快速、准确,并可用作日常维护。还可通过自动周期性测量分析长期退化。
2.2 HP第二代RFTS系统由TSC、RTU、告警接口单元(AIU,Alarm Interface Unit)和相应的系统软件组成,采用模块化、分布式体系结构,通过开放式通信协议可以非常方便地集成到网络中。它可监测整个光缆网的运行状态,及时发现线路劣化趋势并做预防性维护。作为一个网元管理系统,它符合TMN架构,具备了Q3标准接口,可与其它网管系统在Q3上实现互联,避免了将来建设TMN的重复投资。
2.3 最新发展HP公司新一代光缆网络管理系统Access Fiber,它以数据库为核心,采用客户/服务器结构,提供基于Windows NT的图形用户界面,是集网络规划、维护和管理于一身的网络信息管理系统。一个中心数据库可连接多台图形用户终端,便于数据共享和不同的维护需求。
3光时域反射仪(OTDR)
OTDR是RFTS不可缺少的测试设备,其精度受各种因素的影响。
3.1 OTDR的测试误差及其原因分析OTDR通常测试的基本参数为:距离、光纤损耗、事件损耗、链路损耗、回波损耗和链路回波损耗.这里仅谈距离测试。距离测试指两点间的光学距离。
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0 引 言
随着光纤到户（Fiber to the Home，FTTH）的大量商用，光纤铺设的数量日益增多，光纤覆盖的范围日趋广阔，其所承载的业务量不断增大。无源光网络产生于20世纪90年代，随着Internet和计算机技术的迅速发展，以太无源光网络[1?3]（Ethernet Passive Optical Network，EPON）以其较高的带宽、较强的抗干扰能力、较高的可靠性和较低的成本，成为各大运营商解决“最后一公里”问题的最优解决方案之一。近两年来，安徽省全面建设的信息采集项目中铺设了大批量的光缆，其建设量等同于新建一个完整的光缆通信网络，这种高密度、广分布、大容量、高速率的光缆网络，对安全性和可靠性的要求更严格，一旦光纤由于温度和应力等因素发生故障，势必会给国家的经济和政治造成巨大的损失。
在传统的光缆故障维护模式[4?6]下，一旦光缆线路发生故障，值班人员首先会根据告警的信息确定故障区段，然后利用光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）在该区段进行测量，以定位故障点，最后通知线路维护人员进行故障点抢修。这种光缆维护方式属于被动方式，费时费力，无法实时监测光缆状态，无法及时地修复故障点。同时，随着光纤通信业务的不断丰富，上述光缆线路隐患日渐突出，光缆线路的维护与管理形势日益严峻，传统的依赖人力的光缆网络维护管理已无法满足日益庞大的光缆网络运维需求[7?10]。因此，本文针对现有光纤运维的不足和问题，致力于研究光缆线路的实时监测与管理，通过实时监测光缆线路的传输状态，及时、准确地定位光缆故障，从而有效地降低光缆中断的概率和时间。
1 EPON光缆在线监测系统
针对安徽省电力光通信网络的特点及现有光缆监测手段的不足，本文提出了一种基于OTDR的EPON网络在线监测系统方案。EPON在线监测系统实现框图如图1所示。在光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）一侧，WDM合波器将OLT光信号和OTDR测试信号合二为一，OLT用于透传信号发送端的信号，OTDR作为OTDR接入网络用于对网络中的光路进行检测，并对故障定位。远程测试单元发指令给光分配网络（Optical Distribution Network，ODN），使其光开关切换到指定的通道，在等待一段时间后，控制OTDR发送检测脉冲，从而检测该通道的光路是否正常。
OTDR测试的原理如图2所示，OTDR与ODN的多个支路通过多路光开关相连，通过光开关的切换，保证OTDR发出的光信号只能到达一个光网络单元（Optical Network Unit，ONU）所在的支路。当光波到达光纤芯尾端或者连接器时，在玻璃与空气接触面的空隙处，折射率会出现突变，从而产生一个很强的反射，于是在OTDR测试曲线上形成一个波峰。虽然测试光经过分光器后会变得很弱，但是，该反射仍然比其他位置的散射信号水平要高很多。分支光缆长度的不同，会使得OTDR测试曲线在不同位置上出现反射峰。因此，通过判断OTDR测试曲线在不同位置的反射峰，就可以定位ONU的不同分支光缆。当ONU某一分支光缆发生中断时，该OTDR测试曲线的相应反射峰会消失，于是通过观察OTDR测试曲线，就能分辨出发生故障的ONU 分支光缆。同时，OTDR收到回波信号后，可以根据回波时间测算出故障点与接头的距离，从而确定故障点的位置。
该系统的优点如下：采用干路、支路分别测试，从而增加低成本OTDR模块用于干路测试，延长高精度OTDR模块使用寿命；提供在线检测和备用光纤这两种检测方式，在在线检测的同时，可同时对其他非PON线路备用纤芯进行测试；采用尾纤型终端反射器，通过安装不同长度的尾纤，完美解决系统对于终端线路不同长度的需求，而且工程施工方便，直接进行替换，可做到秒级的系统中断；该系统可独立于网管实现对设备的本地控制，进行基本的测试与光缆性能监测，增强了本地管理功能。该系统的建设，能够提高EPON光缆网运维的自动化水平，网络故障的发现变被动为主动，提高排障速度，极大地降低ODN光网络维护成本，提高维护质量和用户感知度。
2 EPON光缆在线监测实验
为了验证本文提出的EPON光缆在线监测系统的性能，本节详细说明EPON光缆在线监测实验。通过将RTU设备和网管接入到EPON的实际应用系统，构建如图3所示的EPON在线监测系统测试环境。远端终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）主机相当于OTDR，用于产生8路OTDR信号源，RTU从机用于产生OTDR的1 650波长信号和EPON的PON口合波，合波信号输出到线路的光分路器，光分路器再接ONU。RTU主机和从机都有光开关，用于多路信号的轮流测试。
本节通过进行OLT到分光器的距离测试实验，说明本系统在故障监测定位方面的性能。从图4的测试结果可以看出，采用OTDR仪表检测的通信机房ODF至光纤拆迁小区分光器的距离为468 m，利用本系统检测的通信机房OLT至光纤拆迁小区分光器的距离为474.93 m，除通信机房OLT至通信机房ODF的尾纤5 m，本系统的位置测试误差为1.93 m，测试误差在允许范围±20 m内，从而验证了本系统的功能能够满足光缆在线监测的要求。
3 结 语
根据现有PON网络的现状，本文设计了一种“高精度OTDR+光开关+合波器+光终端反射器”EPON光缆在线监测系统。该系统将大大提高光缆维护的效率，提高故障定位的精度和准确性，具有巨大的市场潜在价值。该系统的可延展性前景广阔，如：扩展线路及设备保护模块，无论线路故障或设备故障均可进行自动切换，节省设备投资。维护终端功能扩展，网管可实时同步数据。该系统能指导维护人员迅速准确到达故障点。而且由于采用了高精度OTDR、光纤传感等新技术，还可实现对光缆的温度、应力、震动等性能进行监测。
参考文献
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随着科学技术的普及，光缆数字通信在我国的各个领域得到了广泛的应用，特别是信息化建设领域，可谓突飞猛进。光缆传输网络承担着百分之九十的通信业务，有着非常大的容量，已经逐步发展成为通信网络的关键部分。而光缆通信技术在取得了突破性发展的同时，也遇到了严峻的挑战，通信故障的发生率不断提高，因此，建立健全光缆监控系统在通信传输中的设计与实现被提上日程。
1、光缆监测系统的定义
光缆监测系统指通过对光缆进行监测，判断光缆是否正常运行的系统。如果光缆运行不正常，光缆监测系统就会自动报警，并通过相应的测试检测出故障发生的时间和地点。当前，现代通信事业不断发展，这使得光缆监测技术的水平得到了进一步的提高和完善，传统的用肉眼监测的方式已经被彻底的淘汰了，如今在被广泛应用的是电子化的自动监测设备，它比传统的监测手段更加先进，检测结果更加准确。
2、光缆监测系统在通信传输中的设计
光缆监测系统的一般由四个部分组成，即监测中心、监测站、光功率测试单元、光源。通过在远程监控站中进行光开关、光反射仪等的安装，从而有效监测光源数据，然后和光时域反射仪有效配合，将信号传入监测中心，通过监测中心的分析与判断，最终实现对光缆的监测。
（1）光缆监测系统的设计。
光缆监测技术集计算机技术、通信技术、测量技术于一体，通过运用这些技术对光缆的传输进行自动的实时监测，并及时将监测到的信息反馈到信息中西进行信息处理。以此同时，光缆监测系统不仅不干扰正常的通信传输，而且能够实现远程监测、故障自动反馈、定期不定期监测、远程维护等许多功能。
（2）光缆监测系统的功能。
光缆监测系统不仅能够对系统中的设备的名称、地址、基础信息等进行有效的配置，而且能够检索、浏览，以及下载配置信息。与此同时，光缆监测系统还能够对整个通信传输工程进行统一的
检测。
（3）对远程监测站进行实时、在线的监测。
光缆监测系统的远程监控站要能够以配置好的周期的基础，将实时监测的数据信息传送给监测中心。如果某段光缆线路出现了故障，那么远程监测站可以准确的确定故障发生地点，并且能够以最快的速度把监测到的信息上报，使故障及时得到解决。
（4）光缆监测系统的测试。
光缆监测系统的测试功能分为点名测试、定期测试、故障警报测试，以及备纤检测。点名测试指光缆监测系统的检测中心指定某一个多多个远程监测站进行测试；定期测试指的是光缆监测系统配置一个监测周期，每一个远程监测站在固、定的周期里都要对光缆线路进行必要的测试；故障警报测试指的是被监测的光缆线路一旦出现故障，监测中心要马上通知远程监控站进行必要的测试，及时汇总分析数据，尽可能地一次性确认多个警报来源。备纤检测具体指远程监测站的各项相关波长的变化能够为被监测光缆线路的运行状况提供监测的有效依据。
（5）远程监测站与监测中心互相访问。
在光缆监测系统中，监测中心可以随时访问每一个远程监测站，而且任何远程监测站都有彼此访问的权利，同时，各个远程监测站也有访问监测中心的权利。远程监测站与远程监测张、远程监测站与检测中心都可以进行相互之间的访问，当然，这个访问是通过TCP/IP
协议来实现的。
3、光缆监测系统在通信传输中的实现
（1）光缆监测系统的实施流程
光缆监测系统的实施流程分为三个阶段：信息采集；信息汇总与分析；评价诊断设备的运行状态。所谓信息采集是指通过信息的获取，使检测员能够清晰地了解到通信的状况，假如没有信息采集的过程，那么光缆信息的监测就无从谈起。采集到的信息需要及时的进行汇总分析，假如没有信息汇总与分析的环节，那么信息收集的意义就失去了，而且不能够有效揭示信息反应的现象与其内在的规律。监测是最基本的通信维护行为，评价与诊断设备的运行情况，并采取相应的营救措施才是通信维护的最终目的。
（2）光缆监测系统在通信传输中的故障解决方案
光功率在线监测。光功率在线监测是一种新的监测方案，其工作原理是利用分光器将光传输设备中的百分之三的工作光接入到预警单元中去，然后监测这一部分的工作光，实时掌握光纤的运行状态，同时实时监控光缆线路传输质量的变化。如果某段光缆线路发生了断裂、破损，这时工作光就会明显减弱，紧接着系统则会接受到告警，然后发出指令，通过运用波分复用技术，使得通信光源与测试光源同时传输，此时的用来测试的波长应为一千六百二十五纳米。
光功率备纤检测。光功率备纤检测指的是通过光功率的告警模块实现对备用光纤的有效监测。这种监测方式的监测对象是备用光纤，因此传输设备是不能够进行信号的传输的，只要在1310纳米、1550纳米、1625纳米中任意选择一个长度的光源就可以了，然后用这样光源发送光信号，进而检测测试端的工作状况。如果有异常的情况发生，光源信号同样是会减弱的，光缆监测系统一样能够通过光信号的信息对故障发生地作出准确的判断。
终端机告警监测。终端机告警监测是指使用告警设备的界面来收集光缆的故障告警信息，通过监测系统的分析，将没有用
的信息过滤掉，然后对有用的信息进行分析汇总，进而准确判断线路的故障。
（3）光缆监测系统在通信传输中的利用价值
光缆监测系统的实现体现在通信传输的每一个阶段，其中以交换网络处的监测系统为例，该处实现了光缆监测系统的有效监测，这个光缆线路的长度在八千米的范围之内，因此只要使用一个远程观测站就可以了。该例子的远程监测站设置在机房里，一共有12条需要被监测的线路与远程监测站相连接，因此，为了能够保留一定的富余，开
关使用的是16路。这个线路图为星型线路图，这个线路图上的每一个远程站点都必须要设立独立的反射光源，这样能够有效的为光功率的测试单位提高光信号。
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1. 光缆监测系统简述
光缆监测系统，实际上就是针对光缆进行监测系统，通过该系统，能够对于光缆本身是否正常进行良好的判定。如果说在光缆出现了不良情况之后，该监测系统就会在这一过程中立即进行报警，并且紧接着开始进行相应测试，同过该措施来确定故障发生的具置。在当前信息技术以及通信事业逐渐发展的过程中，光缆监测手艺以及相应的安装手段，都得到极大的提升和完善。并且从以往仅仅只能够对外部破损进行监测提升到了利用电子技术进行监测的地步。而光缆监测系统实际上就是对于自动化监测系统进行运用，达到对于光缆信息传递质量实时监测的目的。和以往的落后技术相比而言，自动化光缆监测系统有着更高的运行效益和效率。
光缆监测系统是对光缆在运行过程中的主要保证和最佳的保障方法。光缆监测系统实施的流程分为3个部门：信息采集、汇总与剖析信息数据、评价与诊断设备的运行情形。（1）若是没有信息采集，就不能进行光缆信息监测。信息采集是指获守信息，让检测员体味监测对象处于什么样的状况。（2）若是对收集起来的数据不进行汇总和剖析，就失踪去了收集数据的浸染，无法揭示数据反映的现象，无法揭示内在的纪律，监测很难实施。（3）评价与诊断设备运行的情形。因为监测是最根基的维护行为，维护的最终方针是能够进行评价和诊断。
2. 光缆监测系统的结构和功能
2.1监测系统组成结构
光缆监测系统本身主要是通过操作终端、RTU远端监测站、监测中心等三个主要的部分所构成。在这其中，远端监测站所起到的作用就是对于光功率监测OPM单元、罗光时域反射仪OTDR、光开关OSW等几个部分的硬件进行搜索，这其中主要分为两种不同类型的单元，分别为测试单元、监控单元，前者存在的主要目的就是对于光缆信息来进行监控，而后者本身则是对于光缆的具体运行状况进行测试。在所有系统的中心，实际上就是光缆监测系统，在运行的过程中，首先是对于监测网管系统、处事器这两个部门进行搜罗，在搜索完成之后，首要的侵染就是严格的按照领受到的管功率监测单元进行警报，向光时域的相应反射仪以及光开关测试以及切换呼吁的过程中，直接依据反馈回来具体效果进行剖析，从而如此来进行相应的判定，最终得到故障定位数据。
2.2监测系统功能
（1） 多项测试功能。搜罗点名测试、按期测试、障碍告警测试。点名测试是指监测员选择和遥控远端监测站对某段光缆进行快速实时测试。按期测试是指远端监测站按照远程装配装的相关测试机能如测试参数、测试肇端时刻和测试周期的设置要求，对光缆线路中的光纤实施周期自动测试。当所监测的光缆线路发生故障时，或剖析过滤或接管的光功率比门限值要低或与所监测的光缆毗连网管系统供给报警旌旗灯号并判定出光缆线路呈现障碍的时辰，监测员就要启动远端监控站来对光纤进行监测，并对测试数据进行回传。
（2） 设置装备摆设。设置装备摆设系统中有设备的地址、名称和注释信息，需要设置装备摆设光纤线路的肇端和方位；可以选用列表或图形来暗示设置装备摆设数据和对象的相关特征；具有搜检功能以及对数据进行检索、查询和打印的功能。设置装备摆设的一致是指，监测系统能搜检当地和远端数据响应数据是否一致，在此基本上会显示出相对应的信息。
（3） 光缆监测系统能够经由过程实时、远程和在线的体例对新增添的远端监控站设备进行监测。新增的RTU可以按照设定的周期传报需要监测的光缆的运行状况数据。若是被检测线路呈现故障，远端监控站能实时切确地陈述故障发生的地址，并实时传到监测中心。
（4） RTU。RTU负责打点监测站的TSC操作，GIS里的图形，可以进行缩小、放年夜、漫游、整图和选择的操作。
3. 光缆监测系统在信息传输中的监测体例
当前，光缆收集在通信传输中的实现经由过程3种体例来完成：OTDR定位监测体例、监测光功率体例、OTDR定位监测与光功率监测相连系的体例。
3.1 OTDR定位。可以经由过程在线监测和备纤监测。在线监测是监测营业纤。操作光波分隔WDM，然后将OTDR发出的光传到营业纤上。测试光的波长是传到营业纤没有使用的窗口上。如，某根光纤上有1 450nm的窗口来传输营业纤数据，它可以经由过程1 300nm的OTDR，在发出端对WDM进行复用，这样就使得这条光纤统一时刻负荷两种光波，这两种光波波长纷歧样，到了领受端，WDM将会将这两种光波分隔。备纤监测的事理是光尾纤从OSW引出，接到ODF，在此完成与备纤的毗连。这种光缆监测系统只监测备纤，这样系统的价钱就斗劲低。
3.2 光功率监测是操作两个监测站进行的，在这两个站中心设立自力的光源，检测站内设置光功率的检测模式，并设置报警门限。若光功率耗损跨越了报警门限，就会发生报警旌旗灯号，刺激启动测试，进而确定故障信息。
3.3 两者连系。两者是指OTDR和光功率，这样就可以操作二者的利益，互补操作监测系统，完成信息传输功能。
4. 结论
综上所述，光缆监测系统在运行的过程中，实际上就是对于其中所存在的各方面不利因素以及光缆信息传输期间所呈现出来的各方面内在故障进行监测，利用该技术，能够有效的完成排出故障的任务。在实际执行该监测工作的过程中，其光缆本身的技术成长和维护利用以及人工水平的成长有着较大的相关性。对于我国当前的信息传递安全性、稳定性、可靠性来说，有着极其重要的作用。
参考文献
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现代信息全球化的推动，突飞猛进的信息化建设，使光缆信息通信技术在信息化建设中占有越来越重要的地位。承担着整个通信网络九成以上通信业务的光纤传输网，不仅有超大的容量，也逐渐成为通信网络的关键结构部分。
1光缆监测系统简述
所谓光缆监测系统，就是通过对光缆进行监测，进而做出光缆运行是否正常的判断；当出现不正常情况时，就会进行报警，并进行相应的测试，以准确定位故障发生点。随着现代信息技术和通信事业的发展，光缆监测技术的水平和手段得到提高和完善，已经由最初的肉眼监测发展到现今的监测结果更精确的电子化自动监测。所谓电子自动化监测是指运用自动化监测系统，实施对光缆线路传输质量的监测。跟传统的肉眼监测相比，电子自动化监测具有高效、准确的优点。
光缆监测系统实施的流程分为3个部分：信息采集、汇总与分析信息数据、评价与诊断设备的运行情况。（1）如果没有信息采集，就不能进行光缆信息监测。信息采集是指获取信息，让检测员了解监测对象处于什么样的状态。（2）如果对收集起来的数据不进行汇总和分析，就失去了收集数据的作用，无法揭示数据反映的现象，无法揭示内在的规律，监测很难实施。（3）评价与诊断设备运行的情况。因为监测是最基本的维护行为，维护的最终目标是能够进行评价和诊断。
2光缆监测系统的结构和功能
2．1监测系统组成结构
光缆监测系统主要由监测中心、RTU远端检测站和操作终端3部分组成。其中，远端监测站主要包括光时域反射仪OTDR、光功率监测OPM单元以及光开关OSW等硬件设备，分为监控单元和测试单元，前者主要负责对光缆信息进行监控，后者主要是对光缆运行状态进行测试。处于光缆监测系统的控制中心地位的是监测中心站，主要包括监测网管系统和服务器两部分，主要作用是根据接收到的管功率监测单元的相关警报，向光时域反射仪以及光开关发送测试及切换等相关命令，并根据反馈回来的测试结果加以分析，做出判断，准确定位故障点。操作终端也就是监测客户端，即用户对整个系统的操作终端，包括PC终端以及相应软件两部分，主要是为用户进行线路维护、查找故障点提供便利条件。
2．2监测系统功能
（1） 多项测试功能。包括点名测试、定期测试、障碍告警测试。点名测试是指监测员选择和遥控远端监测站对某段光缆进行快速及时测试。定期测试是指远端监测站根据远程装置装的相关测试性能如测试参数、测试起始时刻和测试周期的设置要求，对光缆线路中的光纤实施周期自动测试。当所监测的光缆线路发生故障时，或分析过滤或接受的光功率比门限值要低或与所监测的光缆连接网管系统提供报警信号并判断出光缆线路出现障碍的时候，监测员就要启动远端监控站来对光纤进行监测，并对测试数据进行回传。
（2） 配置。配置系统中有设备的地址、名称和注释信息，需要配置光纤线路的起始和方位；可以选用列表或图形来表示配置数据和对象的相关特征；具有检查功能以及对数据进行检索、查询和打印的功能。配置的一致性功能是指，监测系统能检查本地和远端数据相应数据是否一致，在此基础上会显示出相对应的信息。
（3） 光缆监测系统能够通过实时、远程和在线的方式对新增加的远端监控站设备进行监测。新增的RTU可以按照设定的周期传报需要监测的光缆的运行状况数据。如果被检测线路出现故障，远端监控站能及时准确地报告故障发生的地点，并及时传到监测中心。
（4） RTU。RTU负责管理监测站的TSC操作，GIS里的图形，可以进行缩小、放大、漫游、整图和选择的操作。
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光缆自动监测系统可及时监测光缆此刻的状态，并对光缆进行监测，如发现油田通信存在问题，便会及时向工作人员报告，从而提高我国油田通信的质量。同时，该系统也与卫星定位以及地理信息系统技术相结合，工作人员可通过该系统提供的资料及时定位障碍所处位置。故而，该系统成为各个企业应用的主要系统之一，成为提高油田通信质量的主要技术。
一、光缆自动监测系统特点及其功能
（一）光缆自动监测系统特点
该系统主要作用是自动测试油田光缆线路的传输是否稳定，并适时确定光缆运行状态，如监测过程中发现光缆处于非正常状态，该系统便会借助OTD测试技术与以及GIS技术，自行测试光缆，并确定故障发生位置，判定此时光缆通信是否处于通、断的异常状态，并适时将可以处理的故障以及隐患消除。若系统无法对故障进行处理，则会向有关工作人员发出警报。该系统的存在既可以缩减故障发生时间，同时也可降低光缆发生故障的概率，从而大幅提高油田通信质量。加之该系统适用范围较广，所以可有效提高油田通信效率。
（二）系统功能
一旦监测系统确认光缆出现问题，系统便会向工作人员发出警告，同时自行判定光缆所处运行状态，并向相关工作人员提供关于故障的所有数据，以便工作人员对故障进行分析与处理。该系统工具有以下几种功能：第一，点名测试。系统可利用远程特定有待测试的光纤进行测试工作，并获取测试结果，借此确认光纤传输特点。第二，定期测定。工作人员可为系统设定监测周期，系统便会在工作人员指定的时间点完成测试工作，并将所测得的有关数据以及分析结果存储于数据库当中，按照所测得的结果执行对应的工作，了解线路的变化状态。第三，故障报警能力。系统借助光功率收集或是其他报警信息收集技术，获取光缆线路发出的报警信息。收到信息之后，系统便会自行对光缆进行测试，并对测试结果进行分析，告知相关工作人员。第四，光功率警告。系统可及时监测油田通信过程中，线路的损耗情况。借此了解线路当中存在的隐患，以免线路之后出故障。
二、光缆自动监测系统具体运用
（一）监控中心
油田监控中心的工作是收集系统测试的数据，并对数据进行处理。该工作环节主要依赖Ethemet以及LAN等网络技术完成。该中心同MC监控中心以及MS监测站相连接，使得油田通信变为可能。监控中心内含有如下多种设备组成：控制设备、大面积显示屏、网络适配器以及GIS服务器等。其中，控制设备指服务器、工作站等设备。监控中心主要工作是对各个监测站进行控制。
除对监测站进行控制之外，监控中心还需构建、管理以及维护一个数据库。该数据库内所存储的信息以光缆管理信息以及其余监测站信息为主，同时还要储存之前全部的历史数据，便于有关工作人员对光纤质量的分析与评估。施工人员需注意，应结合油田通信的实际需求为监控中心设立多个通信结构，以便监测站以及上级与下级监测中心之间可以在网络结构存在差异的状态下交流自身所获取的数据。不仅如此，工作人员还需建立一个适用于监控中心同监测站之间以及各个监控中心之间的通信协议，从而使数据得到增强。如监控中心为油田通信工作人员供应某一个图形用户接口。工作人员利用这一接口，便可对光纤进行测验、对远程设备进行控制、浏览数据库以及分析所获取的曲线数据。不仅如此，监控中心也能确定光纤或是光缆发生故障的地理位置，并在第一时间内将所确定的位置向工作人员报告，使得有关工作人员可以在短时间内前往故障发生位置维修光纤以及光缆。监控中心的服务器与地区局内的客户端向连接，不仅可以令监控中心具备极为强大的功能，同时也便于管理人员对油田通信工作实施管理以及操控，成为油田监控中心较为理想的设计方案。除此以外，企业在应用光缆监测系统过程中，需按照共用原则分布纤芯，不得占有其余纤芯的资源。
（二）监测站
监测站是光缆监测工作的执行部分，是光缆自动监测系统的重要组成部分。该设备主要对光缆线路进行远程自动监测工作，时刻监测光纤以及光缆的损耗情况。监测站共由以下几类设备组成：网络适配器、OTDR模块、路由器、程控光开关设备、波分复用设备、MODEM、含有OTDR的方针应用报警监测模块以及控制模块等。监控系统当中，线路的监测工作可分为以下两种：在线监测状态以及离线监测状态。针对干线与传输系统的监测工作而言，应使用在线监测进行管理。而针对干线备纤，应使用离线监测践行管理。如此一来，便可令各个监测站及时按照远程监控中心或是本地下达的命令进行工作。此外，企业需定期对监测站本身进行监测与维护，确保监测站处于对电路以及光纤正常监控的状态，以免监测站发生误报或是发现异常数据而未提前预报的现象，进而影响油田通信质量，也令油田企业承受一定经济损失。
结束语：
随着油田行业以及网络信息技术的不断发展，企业对油田通信质量有了更高的要求，需要油田通信更为稳定、安全。光缆自动监测系统能及时发现光缆光纤中发生的故障，并定位故障位置，向工作人员发出警告，使得工作人员维修工作的开展更为便捷，也提高了油田通信的整体质量。为此，各企业应熟练应用这一技术，以保证自身油田通信的质量，提高自身经济效益。
参考文献：
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光纤非常脆弱，光缆虽对内部光纤采取了加设油膏、塑料外护套保护等措施，但在安装、使用过程中仍易导致光缆传输系统发生故障，给电网通信企业及人们生产生活带来经济损失，传统人工维修方式原始落后，已经无法满足现阶段大规模电力通信电缆优质、高效、安全、稳定运行的需要，所以光缆自动监测系统的出现和推广应用是电力通信发展的必然选择。
1 电网通信光缆自动监测系统的总体设计分析
光缆自动监测系统是利用光功率监测在对现有通信系统和传输监控设备不造成任何干扰的前提下对光缆传输干线进行在线实时监测的方法，所以在设计的过程中为使其具有满足光缆整体规模不断扩大的灵活性和扩展性，要以模块化的结构方式进行软硬件设计，系统自身要在不影响光缆正常传输的情况下实现自动诊断、修复故障和发出预警等功能，其必须具备人机对话和汉字支持的能力；另外，其要对不同位置的光纤损耗情况全面掌握，准确定位光纤发生的故障；除此之外，其测量精度要满足测试距离小于50米时测试精度为2米，大于100米时测试精度为5米，在50米至100之间时测试精度为4米，换言之，整体设计必须为满足多种传输方式的广域网结构。通常情况下，电网通信光缆自动监测系统是PMC、DMC、MS三级设备在分组交换网、公共电话交换网或DCN网连接下形成，所以其具有配置、故障管理、安全管理、报告管理、定期点名测试、文件回传、应急测试、定期自监、故障警告等功能[1]。
2 电网通信光缆自动监测系统的监视方式设计分析
OTDR测试和光功率测试是目前最常见的测试方式，前者是以光纤的光学特征变化定位故障点，并在此基础上进行点名和定期测试，其成本相对后者更高，而后者是利用光纤接收端在光纤传输特征发生变化时光功率会发生变化的客观事实实现实时监测，其又分为在线监测和备纤监测两种方式，其分别利用在线分光器和空闲光纤实现系统监测，在线监测在分光器作用下可以将传输设备3%的工作光输入警告采集模块，警告采集模块可以根据其内部工作光的变化判断光纤的传输特征及其不同时间段的信号质量变化，当光缆发生故障时，警告采集模块内部的工作光功率就会与监测通道中所设置的取值范围不符，在此情况下警告采集模块会自动发出报警，监测系统在接收到报警信号后会及时激活OTDR测试，针对警告系统所报告的芯线进行故障诊断，值得注意的是通信光源和测试光源会在同时在一根故障纤芯中传输，所以考虑到现阶段通信光波长，测试光波长要控制在1625纳米，具体测试方式既可以分别测试收发两根光纤，也可以同时测试一根业务光纤，由此对故障点进行准确定位[2]。
而备纤监测在离线方式下完成监测任务，所以其需要在监测路由的末端设置光源，由此形成备纤的工作光，此时所加入的光源波长可在1310纳米、1550纳米和1625纳米之间任选。由于芯线发生故障时新设置的光源信号会在传输的过程中直接发生变化，指引系统发出自动报警，所以不需要设置视窗驱动程序模块，就可以实现OTDR测试激活，具体测试时可以为两种测试技术连接同一根空闲光纤的单备纤测试，也可以是两种测试技术连接不同根空闲光纤的多备纤测试，特殊情况下还可以使用跨段测试[3]。由此可见，备纤测试并不需要介入其他通信设备或线路，改造过程最为简单，所以此种方式对于监测系统的稳定性和可靠性更有保证，所以在满足备纤测试要求时要选择此方案。
3 电网通信光缆自动监测系统的监测系统硬件优化设计分析
自动监测系统在硬件优化设计的过程中主要针对OTDR模块、光开关模块、警告监测模块、通信模块、电源模块和WDM复用器六部分进行，在OTDR模块设计时，考虑其工作原理，确定其应遵循光纤的背向散射特征，利用峰值法、RSNR=1法确定其测量范围，利用其测量范围与光脉冲发射光功率及其宽度的关系确定脉宽，在此基础上按照其选型原则进行具体设计；在光开关模块设计时要尽可能的保证其隔离度高、插入损失小、可以在多条监测光纤间快速切换、接受CPU同一控制、监测容量大、自动记录数据等特殊性能；在警告监测模块和通信模块设计中要注意期分别利用光功率警告单元和路由器技术实现；在电源模块设计过程中要保证其供电稳定，所以在设计的过程中要提供两组以上的独立电源供测试模块及其他模块使用，另外考虑到机房供电不良等原因会导致系统受损，所以针对电源设计还要采取过载保护措施，除此之外，为实现电源持续供电要进行交直流交互备份设计而且电源的输入形式应尽可能多样，在发生意外断电时不影响系统运行；在WDM复用器设计过程中考虑到其关键器件是复用和解复构件，当两个构件连接时必然会产生一定的消耗和相互间的信道干扰，所以在设计的过程中要注意是否带线路放大器其目标距离并不同、光监控信道位置及其波长设定、中心频率及产生的偏差、非线性光学效应及色散的影响等[4]。
4 电网通信光缆自动监测系统的监测系统网络传输优化设计分析
计算机网络是光缆自动监控系统的设计方案核心，对整个系统的运行状况具有决定性的作用，所以在对其网络传输进行优化设计的过程中必须尽可能使其主干网性能好、桌面应用支持能力强、计算机网络安全性能高、易于管理维护软件的开发和升级而且为组建网络系统奠定基础、实现资源的广泛共享，采用分布式体系设计，使监测站、监测中心遍及设计领域，组网方式既要达到监测电力通信网络的目的，又要在灵活可靠的前提下尽可能的缩减网络及系统硬件资源的应用量，以广域网为主体以局域网为分支，在路由器选型、路由器协议选择、网络拓扑结构选择、传送网络及数据配置方案选择、申请分配IP地址等方面结合具体设计范围的实际情况进行确定，以满足电力通信光缆自动监控系统的实际需要。
5 结束语
通过上述分析可以发现，自动监测系统的出现是电力通信光缆自身属性缺陷不断暴漏和其发展规模不断扩大的必然产物，在其设计的过程中需要结合设计的目标，选择具体的监视方式，并对其硬盘和网络传输进行不断的优化设计，优质的设计可以有效的提升电力通信光缆的整体性能，对电力通信不断深化和社会发展具有重要意义。
参考文献
[1]席晓林.唐山电网通信光缆自动监测系统的设计[D].北京：华北电力大学，2010.
篇8
1光缆监测系统简述
所谓光缆监测系统，就是通过对光缆进行监测，进而做出光缆运行是否正常的判断；当出现不正常情况时，就会进行报警，并进行相应的测试，以准确定位故障发生点。随着现代信息技术和通信事业的发展，光缆监测技术的水平和手段得到提高和完善，已经由最初的肉眼监测发展到现今的监测结果更精确的电子化自动监测。所谓电子自动化监测是指运用自动化监测系统，实施对光缆线路传输质量的监测。跟传统的肉眼监测相比，电子自动化监测具有高效、准确的优点。
光缆监测系统实施的流程分为3个部分：信息采集、汇总与分析信息数据、评价与诊断设备的运行情况。（1）如果没有信息采集，就不能进行光缆信息监测。信息采集是指获取信息，让检测员了解监测对象处于什么样的状态。（2）如果对收集起来的数据不进行汇总和分析，就失去了收集数据的作用，无法揭示数据反映的现象，无法揭示内在的规律，监测很难实施。（3）评价与诊断设备运行的情况。因为监测是最基本的维护行为，维护的最终目标是能够进行评价和诊断。
2光缆监测系统的结构和功能
2．1监测系统组成结构
光缆监测系统主要由监测中心、RTU远端检测站和操作终端3部分组成。其中，远端监测站主要包括光时域反射仪OTDR、光功率监测OPM单元以及光开关OSW等硬件设备，分为监控单元和测试单元，前者主要负责对光缆信息进行监控，后者主要是对光缆运行状态进行测试。处于光缆监测系统的控制中心地位的是监测中心站，主要包括监测网管系统和服务器两部分，主要作用是根据接收到的管功率监测单元的相关警报，向光时域反射仪以及光开关发送测试及切换等相关命令，并根据反馈回来的测试结果加以分析，做出判断，准确定位故障点。操作终端也就是监测客户端，即用户对整个系统的操作终端，包括PC终端以及相应软件两部分，主要是为用户进行线路维护、查找故障点提供便利条件。
2．2监测系统功能
（1） 多项测试功能。包括点名测试、定期测试、障碍告警测试。点名测试是指监测员选择和遥控远端监测站对某段光缆进行快速及时测试。定期测试是指远端监测站根据远程装置装的相关测试性能如测试参数、测试起始时刻和测试周期的设置要求，对光缆线路中的光纤实施周期自动测试。当所监测的光缆线路发生故障时，或分析过滤或接受的光功率比门限值要低或与所监测的光缆连接网管系统提供报警信号并判断出光缆线路出现障碍的时候，监测员就要启动远端监控站来对光纤进行监测，并对测试数据进行回传。
（2） 配置。配置系统中有设备的地址、名称和注释信息，需要配置光纤线路的起始和方位；可以选用列表或图形来表示配置数据和对象的相关特征；具有检查功能以及对数据进行检索、查询和打印的功能。配置的一致性功能是指，监测系统能检查本地和远端数据相应数据是否一致，在此基础上会显示出相对应的信息。
（3） 光缆监测系统能够通过实时、远程和在线的方式对新增加的远端监控站设备进行监测。新增的RTU可以按照设定的周期传报需要监测的光缆的运行状况数据。如果被检测线路出现故障，远端监控站能及时准确地报告故障发生的地点，并及时传到监测中心。
（4） RTU。RTU负责管理监测站的TSC操作，GIS里的图形，可以进行缩小、放大、漫游、整图和选择的操作。
3光缆监测系统在信息传输中的监测方式
当前，光缆网络在通信传输中的实现通过3种方式来完成：OTDR定位监测方式、监测光功率方式、OTDR定位监测与光功率监测相结合的方式。
（1） OTDR定位。可以通过在线监测和备纤监测。在线监测是监测业务纤。利用光波分开WDM，然后将OTDR发出的光传到业务纤上。测试光的波长是传到业务纤没有使用的窗口上。如，某根光纤上有1 450nm的窗口来传输业务纤数据，它可以通过1 300nm的OTDR，在发出端对WDM进行复用，这样就使得这条光纤同一时间负荷两种光波，这两种光波波长不一样，到了接收端，WDM将会将这两种光波分开。备纤监测的原理是光尾纤从OSW引出，接到ODF，在此完成与备纤的连接。这种光缆监测系统只监测备纤，这样系统的价格就比较低。
（2） 光功率监测是利用两个监测站进行的，在这两个站中心设立独立的光源，检测站内设置光功率的检测模式，并设置报警门限。若光功率消耗超过了报警门限，就会产生报警信号，刺激启动测试，进而确定故障信息。
（3） 两者结合。两者是指OTDR和光功率，这样就可以利用二者的优点，互补操作监测系统，完成信息传输功能。
4结论
光缆网络的快速发展速度使得现时的维护力量和人工水平难以适应，这对传统的维护和抢修方式提出挑战。这就需要采用最新的科学技术对监测系统信息传输进行管理，以动态的方式观察光纤的传输性能，准确判断故障的地点和时间，保障通信信息有效传输。
主要参考文献
篇9
Keywords: monitoring system; Transmission; Optical fiber; Monitoring scheme
中图分类号：B503.92文献标识码：A 文章编号：
随着科学技术的发展，信息时代的到来，我国各领域的信息化建设进程也正在稳步推进，特别是现代数字通信技术的飞速发展，推动了超大容量的光纤通信传输网的建设，由于光纤通信在信息传输中具有的质量高、信息量大、距离远、性能稳等优势，而得到了广泛应用，特别是近年来，发展速度相当快，因此，一套完善、高效的光缆线路的监测系统十分重要。
1光缆监测系统的内容
随着现代化信息技术的飞速发展，通信传输监测手段的科技含量也随之不断提升，已经由最初的肉眼检测发展到现今的监测结果更精确的电子化自动监测。所谓光缆监测系统，就是通过对光缆进行监测，进而做出光缆运行是否正常的判断，当出现不正常情况时，就会进行报警，并进行相应的测试，以准确定位故障发生点。
整个监测过程应该包括三个方面：信息采集、数据汇总与分析、性能诊断与告警。这就要求系统由采集站采集数据信息，通过相应的数据通道，传送给处理站（中心站）进行处理。整个系统（如图1所示）应该包括监测中心站、远端监测站单元（RTU）、光功率测试单元（OPM）和光源。其中RTU中安装有OTDR（光时域反射仪）、OSW（光开关），并采用若干与光开关相对应的OPM，来实现对光源数据的监测，并配合OTDR将相关数据上传至监测中心，进行分析、诊断和告警，最终实现对光缆的监测。系统数据一般采用IP网络进行传输。
图1监测系统拓扑
2系统的监测方式
2.1光功率在线监测
光功率在线监测：采用分光器将光传输设备的工作光分出3%，接入告警采集模块中，对工作光进行实时监测，实时地反映光纤的传输特性，并及时地发现传输质量的变化。每个光功率监测通道的门限可以进行设定，当被监测光纤出现断纤，工作光功率下降到某一门限值，或出现较大的衰减时，产生即时告警，系统立即激活OTDR测试该芯线，进行精确的故障判断与定位。在这种监测方式中，采用波分复用（WDM）技术和相应器件可以实现在一根纤芯中同时传输通信光源与OTDR测试光源。目前常用的通信光波长为1310nm和1550nm，因此在这种监测方式中OTDR的测试光波长应选用1625nm。
2.2光端机告警监测
光端机告警监测：利用告警采集模块上提供的设备告警采集接口,可以收集光传输设备上产生的故障告警。经过分析过滤,滤除与线路告警无关的信息，然后启动OTDR对可能引起告警的光缆线路进行测试。每个告警采集端口均可以通过软件进行配置,可以接入例如开关量、电压量和电流量等告警信号。每个通道告警的门限可以独立进行配置，以适应不同厂家的传输设备的接口要求。
2.3备纤监测
光功率备纤监测：同样采用光功率告警模块，在离线测试方式下，监测备用光纤，以实现光功率实时告警监测。由于监测备纤，所以没有来自传输设备的信号源，故此种测试方式必须在监测路由的末端加入一个光源,向备纤发送光信号,然后在测试端进行光功率检测。需要指出的是在这里加入的光源可选用1310 nm、1550 nm和1625 nm三种波长中的任一波长，并且不需要WDM设备。当芯线异常时光源信号会被阻断或减弱，系统立即激活OTDR测试该芯线，进行精确的故障判断与定位。
这种实时监测方式具有以下三个特点：
(1)不需在传输设备的工作光纤中插入器件，完全不影响传输设备工作，减少了系统故障隐患；
(2)对每一根被监测光纤均为实时监测，保证故障告警的实时性；
(3)能适应复杂的网络状况，对于光缆段短的线路，可以实现跨段监测而无需额外增加设备。
3光缆监测系统在通信传输中的实现
3.1光缆监测系统的操作步骤
光缆监测系统的具体操作步骤分为三步：首先是采集信息，可以是定时采集，也可以是连续采集，只有获取到充分的信息资料才能够充分了解到被监测对象的当前状态，才有进行监测的可能；其次是对采集到的信息数据加以分析，以便进一步揭示数据现象下的本质，从而发现问题，总结出相应的规律，否则信息的采集将失去意义，监测的目的也难以实现；最后是对运行状况的诊断，这也是监测系统的最终目标，对系统运行的诊断以监测为基础，同时又是对系统加以维护的前提。只有对系统运行状况做出准确的诊断，才能及时找到故障点，采取相应的维护措施。
3.2故障告警解决方案
其一，光功率在线监测。此种监测方案的工作原理是通过分光器，将光传输设备3％的工作光接入预警单元，通过对该部分工作光的监测，随时掌握光纤的运行状况，对传输质量的变化进行实施监控。当被监测对象的光缆某段光纤发生断裂，工作光明显减弱时，立即告警，系统则会发出指令，通过光时域反射仪进行测试，并作出相应的故障判断。此种监测方式，通过对波分复用技术的运用可以实现通信光源与测试光源在同一纤芯中的同时传输。当前的测试光波长应选用1625nm。第二，光功率备纤监测。通过光功率告警模块实现在离线测试方式下对备用光纤的监测，以最终实现光功率告警监测。此种监测对象是备纤，传输设备不会传输信号源，因此在1310nm、1550nm以及1625nm中任选一个波长光源，用以发送光信号，进而实现在测试端对光功率的检测。当有异常情况发生时，光源信号也会相应减弱，监测系统通过光时域反射仪进行测试，作出判断、定位故障点。其三，光终端机告警监测。通过告警设备的采集接口来收集光传输设备上发出的故障告警，监测系统进行分析，过滤掉无关的信息，并启动光时域反射仪对可能存在故障的线路进行测试。
3.3光缆监测系统的价值
第一，光缆监测系统具有配置功能，具体包括：配置光缆线路的方向、起点；本系统设备名称、所在具置以及相关的注释信息；数据合法性检查以及数据的检索、查询、打印；并具备将配置对象或者相关数据以列表、图形的形式加以显示，并能够对本地数据与远程数据的同一性进行检查，并显示相应的检查结果。第二，远端监测站可以按要求向监测中心传输作为监测对象的光缆线路运行的相关数据，当发现被监测对象出现故障时，迅速对故障点进行查找，并做出准确定位，将结果传输给监测中心单元。第三，光缆监测系统还具有测试功能：定期测试，远程监测站根据预先设定的测试起止时间、测试周期以及相关的参数等，对监测对象自动启动周期性或者连续的测试程序；点名测试，指的是在监测中心工作人员的远程操控下，由远端监测站对被监测对象中的某光纤进行临时测试；备纤监测：远程监测站中的光时域反射仪的波长与正在运行的设备的波长一致或是存在差异，由其对作为被监测对象的光缆线路中的备用光纤进行运行状况的监测；故障报警测试：当接收到的光功率低于预先设定的数值、作为监测对象的光纤出现故障、再或者是经过对与被监测对象线路连接的光传输设备的监控或网管系统提供的报警系统进行分析，判断存在光缆线路出现故障的可能时，监测中心立即启动远程监测站对可能存在故障的光纤进行测试的程序，并接收反馈回的相关测试结果。
基于这种优化设计思想，在实施城市光缆自动监测系统时，应该优先扩大对各传输系统的光功率监测规模，在设计OTDR测试光路的光缆路由时，充分发挥OTDR测试仪的有效测试量程，尽可能让每一条光路多覆盖已受光功率采集点监测的传输系统的光缆路由，从而降低整个系统的投资，并延长系统硬件的运行寿命。信息技术的发展速度之快，使传统的人工巡视监测难以满足现实的监测需要，采用先进监测手段，对光缆线路实施监测，及时对故障进行告警，并做出准确定位，可以极大的提高监测效率、缩短故障处理时间，从而极大的提高监测效率。
参考文献：
[1]李颖,邹雪姝.现代通信原理(上册).信息传输的基本原理.清华大学出版社,2009.
篇10
光缆监测系统作为新一代光缆告警监测系统，它能在出现传说故障前及时告警，出现故障时及时分析故障的原因，并能精确定位故障点距离，提高快速抢修时间。AIU光功率监测单元通过采集通信光功率然后分析通信光功率，然后送至检测中心（MC）分析处理，实现光功率动态变化的告警监测。当异常出现时，AIU光功率监测单元会自动将故障报告及报警信息传输至监控终端，终端内的相关软件会依据故障报告对命令进行相应切换，之后向测试端发出相应指令，启动反射测试系统采集故障所在位置并对故障通路进行测试，对这些信息进行整合，确定故障的类型、故障发生的位置等，并自动将以上信息进行存储，便于后来的查询与调取。监测中心的基本原理，监测点接收到远程AIU光功率监测单元的告警之后，分析所发生的监测路由。然后由监测中心通过远程OSU程控光开关选择被测光纤，远程OTDR发射不同于通信波长的监测光，WDM服用监测光到传输网络中，检测中心接收都OTDR的测试曲线数据之后进行分析，计算馆长点位置等数据。最后由GIS定位及声音等多种形式进行故障通知。
二、光缆监测系统的结构
光缆监测是集地理信息系统、卫星定位系统、网络通信及光学测量等现代通信技术于一身的系统，能够实现对光缆系统故障在线的自动监测。是现在故障在线监测主要依靠光缆监测系统的三大部分—上机位，OTDR测试模块和监测模块。光缆监测系统的三大结构，监测站、通信网络及监测中心。
1、监测站。通常在通信站点安装监测站，监测站由光功率监测模块、远程监控工作站、OTDR模块、电源模块、程控多路光开关模块及通信模块等构成。光功率监测模块通过采集和处理被监测光功率信号来实现对传输大量基本数据的在线监测，并将监测数据快速而及时的上传给监测站和监测中心；然后由监测中心对各方数据进行相应整理和分析，对光功率变化超出门限值的监测站点发生告警并判断发生故障的具体光缆点，并自动、迅速启动相应监测站的程控多路光开关和光时域反射仪，测试相应故障光缆段；监测站将测试所得数据上传至中心，最后由中心将实测数据与标准数据比较分析，进而确定故障类型及故障点所在位置，并告知相应维修人员进行维修。
2、通信网络。通信网络即为数据通道，它将监测中心与各监测站联系起来。当监测中心与各监测站信号中断时，各监测站依可据监测中心配置的标注数据独立完成相关测试，从而确保电力通信的正常进行。
3、监测中心。资源维护工作站、网桥池、系统管理工作站、中心数据库服务器等，共同组成了监测中心。各监控分站的资料由监测中心统管，可进行远程监控，也可提供时间分析、光缆老化的预警及管理缆线等，能实现数据的全盘掌握。备纤监测和在线监测是系统检测的两种方式
1、备纤监测。通常备纤监测适用于有较高正常通信质量且网络资料丰富的地区，能够使空闲资源监测方案得到较高效运用。该监测的优点是管理简单，对正常通信没有影响及有效利用资源监测光缆异常，但该监测需对光纤资源有一定的占用。合理运用备纤监测能实现资源的高效管理。
2、在线监测。在线监测建立在已有的电力通信基础之上，运用分光器对百分之三的电力通信进行相应光功率测试分析，正常通信的通信光光功率占百分之九十七。分光器能动态的将正常的通信光波与测试光波符合在一条光缆中进行传播，在进入相应接收设备之前，为避免通信信号干扰，可使用滤光器先将测试光过滤掉，只接收相应波长的通信光。在线监测可以优化通信线路，但当通信线路接入时会对正常通信产生不同程度的影响。
三、光缆监测系统的三大功能体系
光功率自动监测功能、光缆自动监测功能和光缆维护功能是光缆监测系统的三个主体功能，现分述如下：
1、光缆自动监测功能。光缆自动监测功能受计算机相关程序调控，能自动对光缆进行一系列故障测试，并将测试结果曲线与光缆标准曲线进行比对，如有异常，能快速准确的定位故障点，方便维修人员及时维修。
2、光功率自动监测功能。在线监测光缆监测系统中的收光功率是光功率自动监测判断光缆故障是否发生的主要依据。自动监测系统根据标准收光率与实时收光率之间的差距来判断光缆是否出现故障。当实时收光率与标准收光率之间的差距大于阀值时，根据超出大小输出不同级别的警告信息，此时自动监测功能还将自行触发光时域反射仪，对故障发生断进行准确判断，以便机房人员及时采取相应措施。
3、光缆维护功能。告警故障管理、通信值班管理及光缆纤芯管理共同组成了通信调度应用管理的全部功能；空间资源管理、光缆线路资源管理、线路支撑网资源管理、光缆光纤配线管理、机房设备管理及电缆线路资源管理共同构成了光缆管理功能。
篇11
随着电力光缆在电力系统中的不断应用，其运行维护水平直接影响着电力系统的安全稳定运行，在实际运行过程中为了保证电力光缆的稳定性，就必须定期对光缆进行必要的维护。光缆技术的大力推广的造成了光缆数量的不断增多，在这种情况下传统的维护手段已经无法满足应用需求，在这种情况下，就迫切需要一种更加高效的电力光缆维护方式。在下面这篇文章里，我们就将对基于OTDR技术实现OPGW光缆在线监测这一系统进行简单了解，并重点对光开关级联在系统中的应用问题进行重点分析。
1 OPGW光缆及OTDR技术的应用
目前在电力系统输电网络中，电力光缆的主要应用方式是将光缆安置在架空输电线路的地线中，从而形成输电线路上的通信网络，通过这种结构形式能够实现地线和通信的双重功能，被称为OPGW光缆。通过实践证明，OPGW光缆在可靠性、机械性能、节省成本等方面都有着明显的优势。
在电力光缆自动监测系统中，广泛应用到了OTDR技术，一般情况下，OTDR主要代指光时域反射仪，这是一种精密的光电一体化仪表，制造原理是光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射，目前在光缆线路的施工维护工作中，能够对光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减进行测量，并且对于故障的定位有很大帮助。随着OTDR技术的发展革新，在光缆运行维护领域，通过对多台OTDR进行整合，最终形成了一个集测试、分析、告警、定位、信息管理、业务报表功能于一体的光缆网络集中监测系统。光缆监测系统的总体结构分为四层，从上到下分别是企业控制中心EMC、省控制中心PMC、本地控制中心LMC及设备控制中心DMC。其中构成DMC的主要组成部件包括OTDR模块、光开关模块OLM、OPM以及OLP模块等，在这里我们只对OLM系统中的光开关级联问题进行重点分析。图1为OLM模块的实物结构图，其中的OSW代表光开关盘，它是由多个光开关组成的，OSW通过一个输入接口于与OTDR模块进行连接，通过多种通道选择输出路由，使OTDR测试信号能够到达不同的光纤上，从而实现对多路光纤的检测。其中光开关之间的切换是依靠相应的软件进行控制。
图1
2 光开关级联
所谓级联，在电力系统中指的是将二个以上的设备通过某种方式连接起来，能起到扩容的效果。在电力光缆维护过程中，通过使用光开关级联技术有利于节约建设成本，通过级联技术，在自动化监测系统中对一条光缆进行监测只需要使用一条光纤，一个OLM监测单元就能够实现对多条光纤的监测工作。在实际的应用过程中光开关的级联主要有两种方式，即本地光开关级联和远方光开关级联，区别在于前者光开关和OTDR都在本地机框内，而后者OTDR在本地机框内，光开关在远端，图2为简单的拓扑结构图。
通过对拓扑结构图进行分析，我们发现通过级联，在系统中只需要试验一个OTDR模块，就能实现对多条光缆的监测功能，其中功能实现的重难点就在于各级光开关OSW内部输出路由的选择切换。
为了将光开关级联技术更好的应用在光缆自动监测系统中，就必须要妥善的解决光开关切换站的选址、配置及监测系统测试路由的规划以及级联开关的切换控制技术这三个方面的问题，其中对光开关的选址和配置造成影响的因素主要是光缆监测系统测试覆盖能力及设备成本、运行维护难度、可扩展能力及方案实现成本。对于这一问题，我们在这里不进行详细分析。
关于电力光缆自动监测系统测试路由规划这一问题，重点是关于光开关切换站的部署方案，要尽量避免因为级联而导致监测系统测试动态范围不足情况的发生。这一问题的出现是由于级联开关的引入会导致测试路由出现额外插入损耗（大概每级开关导致的插入损耗在0.6-1dB），所以为了保证测试动态范围充足，在规划测试路由时，要对插入损耗这一问题进行充分考虑，满足系统的应用需求。
在自动监测系统中应用级联开关技术，其根本是妥善的完成光开关的切换控制，根据监测系统的整体设计方案，在各个不同的变电站分别安装了一套光开关系统，并以光开关级联技术进行设置，在对系统管辖光缆线路进行测试时，首先要将本地与远程的光开关设备进行切换控制，将相应的各个光开关端口按照顺序逐次切换，最终切换到要测试光缆的测试路由，为测试提供一条畅通的光纤通道，保证测试的可靠进行。
3 实例分析
通过上面分析，我们对于光纤自动监测系统及光开关级联这两个问题有了简单的认识，为了更好的理解光开关级联在实际监测工作中的应用，我们结合白银电力公司通信网将110kv科技园变、330kv银城变两个站点设计建设为光缆在线监控站点这一实例进行分析。
在该套设计方案中是将银城变设定为监测主站，科技园变设定为二级开关监测站，所使用的光缆自动监测设备是由武汉光迅科技股份有限公司生产的，主要实现光缆性能劣化告警、光缆测试、光缆故障定位及光缆资源管理等功能。图3是系统网络拓扑图。
图3
此次设计的目的是为了对基于OTDR的OPGW光缆故障分析与实时在线监测系统进行测试。所以只是选择了两个变电站作为监测站建立系统，在规划好监测站及光开关站的具置后，就可以根据实际情况对这套白银电力光缆自动监测系统进行测试路由，实现对调度区域内光缆网络的监测维护。
在测试过程中，这套系统很好的实现了对光缆的自动监测，完成了各项功能的测试，实践证明自动监测系统在电力光缆中的应用，在很大程度上提高了电力光缆的运行维护水平，同时通过在监测系统中使用光级联开关技术，在实现同等目标的情况下，成本仅为不使用级联开关技术监测系统的四分之一，由此可以确定，在光缆监测系统中推广光级联技术有着一定的必要性。
4 结束语
在这篇文章里，我们首先对光缆自动监测系统进行了简单的了解，并重点对光开关级联技术在监测系统中的应用进行了分析。随着光缆在电力系统中的不断应用建设，光缆网络的运行维护工作将成为电力系统工作的一个重要部分，在证实了OTDR自动监测系统能够满足应用需求的前提下，有必要在电力光缆运维工作中推广应用自动监测系统，从而最大限度的提高运维效率，降低人力物力成本。
参考文献
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[2]高卫东，宋斌.电力光缆自动监测系统设计方案[J].广东电力，2012，（2）.
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Abstract： The optical fiber line intelligent monitoring system of regional power grid is taken as the research object， and its data transmission technology is studied. The database technology， computer technology， GIS technology， network communication technology and OTDR test technology are used to study the composition and functions of the optical fiber line intelligent monitoring system， system structure design， OTDR optical fiber intelligent monitoring implementation of the system key module， fault location judgment of GIS optical fiber monitoring， and location of GIS optical fiber fault intelligent monitoring. The system using the optical cable line landmark information stored in database is tested with OTDR to display the landmark information of the fault location directly， provide the accurate and intuitive visual fault information to the maintenance staff， reduce the maintenance cost further， and avoid the loss of system breakdown caused by communication interruption， which provides a reference for the future application of the optical fiber line intelligent monitoring system of regional power grid.
Keywords： optical cable； intelligent monitoring system； transmission technology； OTDR
0 引 言
区域电网实质上属于一种区域电力的市场模式，其特点是以区域性的电力系统为基础[1]。保障电力系统生产安全和高效运行的是光纤传输网络[2?5]。随着数据通信量的不断增长，光缆通信是信息传输的主要媒介，其具有越来越重要的作用，但因光纤具有较大的容量，在发生故障时，中断时间较长，会导致无法弥补的损失[6?9]。 要做到电力系统安全稳定，就要在光缆线路的传输性能正常运行到突然出现下降时进行预警[10]。智能在线监测是电力体系光缆线路的发展趋势。
目前，随着智能电网的快速发展与普及，区域电网光缆通信智能检测传输数据技术变得日益重要。在电力系统引入各种通信技术、设备、系统的过程中，不断有新问题出现，因而电力通信系统的光缆通信智能检测管理就需要更进一步的智能化和便捷化[11]。光缆智能监测系统的主要技术有四类，分别为光功率实时监测、自动控制、光时域反射和数据库等技术[12]。本文以区域电网光缆线路智能监测系统为研究对象，对其数据传输技术进行研究。
1 光缆通信的基本原理
光缆通信的载波为激光，传输媒质为光导纤维，通过光纤进行信息传输。光缆通信系统由四部分组成，分别为光发射机、光中继器、光缆、光接收机。光缆通信的传输原理实质是信息经过光发射机处理后，转换成电信号，然后经过电光转化和调制，将电信号转化为光信号，波长经波分复用技术进行调整，最后进入光缆传送，若进行长距离传输，则使用中继器放大信号，然后继续进行传输。传输到接收端时后，光信号经光接收机的电光转换，变为电信号，在放大和解调后，输出原信号，图1为光纤通信系统图。
2 光缆智能监测系统总体设计
2.1 系统的组成及功能
光纤智能监测系统由总监测中心GMC、区域监测中心LMC、监测终端MT、监测站MS、光功率监测模块OPM等组成。系统包含五种主要的技术，分别为数据库技术、计算机技术、GIS技术、网络通信技术、OTDR测试技术，这五种技术是测试传输线路光纤的专用技术。该系统可实时监测光纤网络的状况，完成对光纤的自动测试，光纤细微变化也被随时记录，通过与资源系统进行结合，可实现对光纤故障点、原因的快速确定，使得故障历时得到大幅缩短，图2为光缆智能监测系统的组成。
2.2 光缆智能监测系统的功能
光缆智能监测系统监控用来监测光纤损耗状况，以智能在线监测方式、自动方式进行光纤状况的测试，可快速、方便构成OSI，具有友好的计算机网络人机界面，支持汉字，容易安装。按规定周期，LMC将被监测光缆线路运行状况的数据文件传报给GMC；在光缆线路中，当被监测光纤有障碍产生时，LMC对故障点位置可迅速、准确的进行确认，从而压缩障碍历时，对抢修进行配合。
光纤要实现全面的智能在线网络监测，则必须要实现4个功能，即实时监测功能、光纤路由及地标管理功能、检测状态检查功能、检测数据管理功能，同时还需要有领先的数据库管理文件等技术，图3为光缆智能监测系统的功能。
2.3 光缆智能监测系统结构设计
光缆智能监测系统结构采用三层体系结构，分别为应用层、中间层、数据层。体系结构将数据存储、图形和数据结果展示、应用处理合理分开。空间数据库管理进行系统图形数据的引擎处理，Web GIS服务器进行Web数据的处理，业务应用服务器进行业务数据的处理。通过三层结构，数据库服务器上的一部分数据处理工作和计算工作，可转移到应用服务器上进行处理，这样数据库服务器处理压力就得到大幅的减轻。从而使数据库服务只管理数据存储。系统采用GIS平台显示图形和处理数据，GIS处理图形的功能非常强大。系统负荷分配均匀，数据与图形处理能力较高，图4为光缆智能监测系统体系结构。
2.4 光缆智能监测系统软件结构设计
光缆智能监测系统软件由三部分组成，分别为光缆数据采集层、界面层、逻辑处理层。采集系统实时运行信息、光缆实时数据，主要由数据采集层进行；各种功能界面由界面层提供给用户；处理逻辑业务由逻辑处理层进行，这样，系统的GIS管理、资源管理、故障管理等主要业务功能就得到实现。在不同操作平台上软件系统都可以运行，具有跨平台性和可移植性。
图5为光缆智能监测系统软件结构设计，系统功能组由三部分组成，即系统支撑管理功能组、外部接口功能组、网络管理功能组。各功能组又包含许多功能模块，各模块间通过松耦合进行组织，可部署在不同硬件环境下。系统各模块分在线运行和离线仿真两种状态，系统运行后，各模块均为在线运行状态。在离线状态下，系统再现网络故障，通过对故障影响业务进行分析，积累维护经验。
2.5 系统关键模块OTDR光缆智能监测的实现
光缆纤芯的智能在线监测、统计分析可通过光纤外置OTDR实现，并且可自动生成定检结果报表，可对单根光纤、完整光缆链路特征进行评估，为故障点定位工作提供了方便，光纤通信传输质量也得到了提高。系统通过对数据库存储的光缆线路地标信息的使用，经OTDR测试，可直接将故障位置显示在地标信息上，提供准确直观可视化故障信息给维护人员。
图6为OTDR模块的工作原理，由图6可知，通过USB线，OTDR模块与PC进行连接，程序指令通过USB线缆，从PC机传输给OTDR单元，OTDR单元进行数据采集。在OTDR 测试回路中，脉冲发生器产生脉冲，然后驱动LD，进而生成光脉冲，通过方向耦合器后，进入到待测光缆，然后产生反射光，进入雪崩二极管，再转换成电脉冲，经反复传送、收集、放大处理后，再在显示器 CRT上显示波形，图7为OTDR测试模块。
3 GIS光缆监测故障的判断与定位
3.1 GIS光缆监测故障位置的判断
当光纤故障被监测到后，通过GIS定位技术转换光缆路由图和距离，获得光纤故障位置的智能判断，故障纤长将被自动转换为路面实际位置，在GIS画面上呈现出来。根据光缆故障智能监测系统可判断光缆故障的位置，在系统告警同时启动OTDR，在进行故障光纤测试后，对比参考曲线，结合工程参考点信息，进而输出光纤故障位置。
图8为计算故障点地理位置示意图。
根据光纤所在光缆属性和故障纤长，对光纤故障点在光缆的位置进行计算，计算公式为：
式中：故障点与测试地标点a间的光缆长度用表示；故障点与测试装置a间的光纤长度用表示；光缆绞缩率用表示。
根据地标位置分段敷设方式，起始地标点到路径上任意地标点光缆长度为：
式中：地标点与地标点之间的光缆长度用表示；地标点与地标点的路面距离用表示；地标点0与地标点的光缆长度用表示。
光缆长度转换为地面距离的公式如下：
式中：地标点与地标点的路面距离用表示；光缆长度用表示；光缆弯曲率用表示。通过GIS技术计算出路面相距的光缆故障点地标信息，并展现在GIS地图上。
3.2 GIS光缆故障智能监测定位
以OTDR采集数据为基础，采用故障点地理位置分析算法判断光缆事件，将事件点与标准曲线进行比较，判断是否超出事件门限范围，同时生成对应报告。分析光缆事件，给出每段光缆测试的数据数组，光缆事件点位置、事件类型可自动分析出，图9为故障分析流程。
光缆故障智能监测分析流程表明，系统通过事件点和参考曲线事件损耗差值是否超过事件门限值进行对比，如果超过就进行告警。通过这种光缆故障智能监测分析，从而发现光缆故障，并对故障位置进行定位。系统通过对地标技术的运用，对故障点实际位置进行判啵同时自动在GIS地图上将故障点位置标出，图10为光缆故障的智能监测。
4 结 语
本文以区域电网光缆线路智能监测系统为研究对象，对其数据传输技术进行研究。系统通过对数据库存储的光缆线路地标信息的使用，经OTDR测试，可直接将故障位置显示在地标信息上，提供准确直观可视化故障信息给维护人员，运维成本得到进一步的降低，避免通信中断造成系统瘫痪引起的损失，为今后区域电网光缆线路智能监测系统数据传输技术的应用提供了参考。
参考文献
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2光缆监测系统在通信传输中的设计
光缆监测系统的一般由四个部分组成，即监测中心、监测站、光功率测试单元、光源。通过在远程监控站中进行光开关、光反射仪等的安装，从而有效监测光源数据，然后和光时域反射仪有效配合，将信号传入监测中心，通过监测中心的分析与判断，最总实现对光缆的监测。
1.光缆监测系统的设计。光缆监测技术集计算机技术、通信技术、测量技术于一体，通过运用这些技术对光缆的传输进行自动的实时监测，并及时将监测到的信息反馈到信息中西进行信息处理。以此同时，光缆监测系统不仅不干扰正常的通信传输，而且能够实现远程监测、故障自动反馈、定期不定期监测、远程维护等许多功能。
2.光缆监测系统的功能。光缆监测系统不仅能够对系统中的设备的名称、地址、基础信息等进行有效的配置，而且能够检索、浏览，以及下载配置信息。与此同时，光缆监测系统还能够对整个通信传输工程进行统一的检测。
3.对远程监测站进行实时、在线的监测。光缆监测系统的远程监控站要能够以配置好的周期的基础，将实时监测的数据信息传送给监测中心。如果某段光缆线路出现了故障，那么远程监测站可以准确的确定故障发生地点，并且能够以最快的速度把监测到的信息上报，使故障及时得到解决。
4.光缆监测系统的测试。光缆监测系统的测试功能分为点名测试、定期测试、故障警报测试，以及备纤检测。点名测试指光缆监测系统的检测中心指定某一个多多个远程监测站进行测试；定期测试指的是光缆监测系统配置一个监测周期，每一个远程监测站在固定的周期里都要对光缆线路进行必要的测试；故障警报测试指的是被监测的光缆线路一旦出现故障，监测中心要马上通知远程监控站进行必要的测试，及时汇总分析数据，尽可能地一次性确认多个警报来源。备纤检测具体指远程监测站的各项相关波长的变化能够为被监测光缆线路的运行状况提供监测的有效依据。
5.远程监测站与监测中心互相访问。在光缆监测系统中，监测中心可以随时访问每一个远程监测站，而且任何远程监测站都有彼此访问的权利，同时，各个远程监测站也有访问监测中心的权利。远程监测站与远程监测张、远程监测站与检测中心都可以进行相互之间的访问，当然，这个访问是通过TCP/IP协议来实现的。
3光缆监测系统在通信传输中的实现
（一）光缆监测系统的实施流程
光缆监测系统的实施流程分为三个阶段：信息采集；信息汇总与分析；评价诊断设备的运行状态。所谓信息采集是指通过信息的获取，使检测员能够清晰地了解到通信的状况，假如没有信息采集的过程，那么光缆信息的监测就无从谈起。采集到的信息需要及时的进行汇总分析，假如没有信息汇总与分析的环节，那么信息收集的意义就失去了，而且不能够有效揭示信息反应的现象与其内在的规律。监测是最基本的通信维护行为，评价与诊断设备的运行情况，并采取相应的营救措施才是通信维护的最终目的。
（二）光缆监测系统在通信传输中的故障解决方案
1.光功率在线监测。光功率在线监测是一种新的监测方案，其工作原理是利用分光器将光传输设备中的百分之三的工作光接入到预警单元中去，然后监测这一部分的工作光，实时掌握光纤的运行状态，同时实时监控光缆线路传输质量的变化。如果某段光缆线路发生了断裂、破损，这时工作光就会明显减弱，紧接着系统则会接受到告警，然后发出指令，通过运用波分复用技术，使得通信光源与测试光源同时传输，此时的用来测试的波长应为一千六百二十五纳米。
2.光功率备纤检测。光功率备纤检测指的是通过光功率的告警模块实现对备用光纤的有效监测。这种监测方式的监测对象是备用光纤，因此传输设备是不能够进行信号的传输的，只要在1310纳米、1550纳米、1625纳米中任意选择一个长度的光源就可以了，然后用这样光源发送光信号，进而检测测试端的工作状况。如果有异常的情况发生，光源信号同样是会减弱的，光缆监测系统一样能够通过光信号的信息对故障发生地作出准确的判断。
3.终端机告警监测。终端机告警监测是指使用告警设备的界面来收集光缆的故障告警信息，通过监测系统的分析，将没有用的信息过滤掉，然后对有用的信息进行分析汇总，进而准确判断线路的故障。
（三）光缆监测系统在通信传输中的利用价值
