一、概述
　　
　　由于光纖通信具有傳輸容量大、抗*力強(qiáng)、傳輸衰耗小等優(yōu)點(diǎn)，因此在電力通信網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著電力系統(tǒng)通信專網(wǎng)的建設(shè)，光纖網(wǎng)絡(luò)日益龐大和復(fù)雜。如何提高運(yùn)行維護(hù)效益，確保光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠暢通，正成為電力系統(tǒng)通信人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　
　　傳統(tǒng)的光纜維護(hù)方式存在4個(gè)問題：（1）檢修時(shí)間遵照日常維護(hù)規(guī)程，隨著光纖數(shù)量的增多，近期完成對光纖的測試成為非常繁重的任務(wù)，耗費(fèi)人力和物力，且效率低。（2）由于測試周期不能保證，無法對光纖劣化情況進(jìn)行分析，因而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的光纖運(yùn)行分析缺乏科學(xué)依據(jù)。（3）光纖發(fā)生故障時(shí)，傳輸網(wǎng)管的相關(guān)網(wǎng)元發(fā)生告警，經(jīng)機(jī)務(wù)人員對路由進(jìn)行分析判斷后，通知線路人員某條光纜發(fā)生阻斷。由于故障相關(guān)信息太少，因此線務(wù)人員不能判明故障點(diǎn)的具體地理位置，從而增加了處理難度，延長了處理時(shí)間。（4）歷史測試數(shù)據(jù)依靠手工保留和歸檔，查詢檢索比較困難。
　　
　　二、系統(tǒng)介紹
　　
　　光纜監(jiān)測系統(tǒng)是集測試、告警、信息處理和業(yè)務(wù)管理于一體的光纖網(wǎng)絡(luò)綜合維護(hù)系統(tǒng)，它綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS，GeographicInformat*tem）、定位系統(tǒng)（GPS,GlobalPosit*tem）、光時(shí)域反射儀（OTDR,OpticalTimeDomainReflectometer）、光波分復(fù)用（WDM,WaveDivisionMultiplexing）、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、Java語言編程等多種技術(shù)，能及時(shí)掌握網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，預(yù)先發(fā)現(xiàn)光纖劣化趨勢，做到基于運(yùn)行情況的狀態(tài)檢修，并在故障發(fā)生時(shí)可以迅速、準(zhǔn)確地定位故障，從而縮短障礙歷時(shí)，與此同時(shí)，它還具有資料管理功能，可以保存一條光纜的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以及ODF架等站端設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，從而方便維護(hù)人員的管理和使用。
　　
　　2.1光纜監(jiān)測的必要性
　　
　　（l）SDH/DWDM（SynchronousDigitalHierarchy，同步數(shù)位架構(gòu)/DenseWavelengthDivisionMultiplexing，高密度分波多工）環(huán)并不能取代光纜維護(hù)
　　
　　SDH環(huán)的有效性必須基于高質(zhì)量的光纜線路，而高質(zhì)量的光纜線路必須基于的光纜維護(hù)。如果上千公里的光纜線路多段落、高頻次地發(fā)生阻斷，任何高層網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)手段都會失去意義。一次光纜故障會造成多系統(tǒng)、上千G的電路阻斷，無論是現(xiàn)在或未來，都不可能把上千G的電路全部倒換出來。因此，不能用高層網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控手段取代光纜維護(hù)，而是必須加強(qiáng)和提高光纜線路維護(hù)水平。
　　
　　（2）光纜監(jiān)測系統(tǒng)不是簡單地用自動測試代替人工測試
　　
　　以往拿著OTDR等儀表一年去兩三次機(jī)房進(jìn)行測試的做法，只是常規(guī)的技術(shù)維護(hù)，不是實(shí)時(shí)監(jiān)測。在這兩三次的當(dāng)中，光纜線路發(fā)生了什么變化無從知曉，除非已經(jīng)斷纖、影響通信了，再或就是調(diào)纖時(shí)發(fā)現(xiàn)電路無法開通。如果采用監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行光功率監(jiān)測，可以達(dá)到秒級的水平，系統(tǒng)一刻不停的監(jiān)視著光纜線路上所有發(fā)生的一切細(xì)微變化。光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)不僅僅是用自動替代人工，它根本上提高了維護(hù)水平，也就是把以往一年的一兩次測試提高到一年幾十萬、幾百萬次。監(jiān)測系統(tǒng)是新時(shí)期光纜線路維護(hù)發(fā)展的需要，它把光纜線路納到實(shí)時(shí)集中的監(jiān)測維護(hù)當(dāng)中，不管線路上發(fā)生了多大的變化，監(jiān)測都是秒級的進(jìn)行著。
　　
　　（3）光傳輸監(jiān)控不能取代光纜線路監(jiān)測
　　
　　傳輸監(jiān)控能夠發(fā)現(xiàn)影響通信的系統(tǒng)故障和中繼段，但它是事后行為;而光纜監(jiān)測不僅可以進(jìn)行障礙報(bào)擎定位，而且可以發(fā)現(xiàn)尚未影響通信的故障隱患和的故障位置，進(jìn)行預(yù)警預(yù)防預(yù)維。光纜監(jiān)測站是以局站為節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)一監(jiān)測該局站所有光纜，獨(dú)立于多種制式的傳輸設(shè)備。由于兩種監(jiān)測方式目的不同、手段不同，所以光傳輸監(jiān)測無法取代光纜線路監(jiān)測。按照電力行業(yè)二次系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求，光纜光纖的可用率應(yīng)達(dá)到99.9%，為保證光纜不斷、不壞、不換，必須進(jìn)行預(yù)防性線路維護(hù)和監(jiān)測。
　　
　　2.2系統(tǒng)的組成
　　
　　光纜監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由兩種類型的監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)監(jiān)測中心組成。　　
　　監(jiān)測設(shè)備與光纖直接相連，利用儀表對光纜進(jìn)行測量和故障定位，監(jiān)測設(shè)備分為遠(yuǎn)端監(jiān)測單元（RTU）和級聯(lián)光開關(guān)單元（OTAU）。RTU包括程控光開關(guān)、CPU和OTDR，可直接接收監(jiān)控中心指令，啟動OTDR進(jìn)行測試。OTAU包括CPU和程控光開關(guān)，由監(jiān)測中心完成對光開關(guān)切換的控制，應(yīng)用上級RTU的OTDR進(jìn)行測試。
　　
　　監(jiān)測中心通過DDN或VPN與外圍監(jiān)測設(shè)備的控制部分相連，對外圍監(jiān)測設(shè)備下達(dá)指令，并處理上報(bào)信息。
　　
　　此外，為了更方便、快捷地維護(hù)和查詢設(shè)備數(shù)據(jù)，在RTU站端可以接入本地維護(hù)終端，用來直接管理和測試設(shè)備;為方便維護(hù)人員異地檢索系統(tǒng)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程訪問終端可以通過VPN或撥號聯(lián)網(wǎng)方式，以Web測覽器形式查詢數(shù)據(jù)。
　　
　　2.3測試方式
　　
　　系統(tǒng)對線路的測試基于OTDR原理，通過采集纖芯的背向散射信號，分析光纜線路的狀態(tài)。監(jiān)測可采用自動或手動方式實(shí)現(xiàn)，主要的測試方法有在線測試、離線測試和備纖測試。
　　
　　在線測試是指測試設(shè)備與光傳輸設(shè)備共用一根纖芯，采用WDM波分復(fù)用技術(shù)，使用1625nm光波長為OTDR測試波長，在傳輸設(shè)備之間接入濾波器和WDM合波器，使測試信號（1625nm）與傳輸信號（1550nm）在一根光纖中共同傳輸，在另一端對信號進(jìn)行分離。其原理如圖2所示。該方法適用于光纜資源緊張的區(qū)段，但由于其引入了WDM合波器、濾波器以及1625nm的OTDR，因此設(shè)備投資較大;同時(shí)，由于在原傳輸系統(tǒng)中串聯(lián)了WDM合波器和濾波器，因此元件故障有可能會影響傳輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行。　　
　　離線測試是在傳輸設(shè)備離線的情況下，對纖芯進(jìn)行測試。該方法可以使用1550nm波長，但是在光纜故障時(shí)無法及時(shí)作出響應(yīng)。
　　
　　備纖測試是將光纜中的備用纖芯作為監(jiān)測對象，采用1550nm光波長作為OTDR測試波長，不額外附加其它設(shè)備。該方法適用于光纜資源較充分的區(qū)段。由于備纖測試不會給原傳輸系統(tǒng)引入故障，而且可節(jié)省投資，因此在條件允許的情況下，建議備纖測試方式。
　　
　　2.4RTU和OTAU布點(diǎn)的選取
　　
　　RTU包括OTDR、CPU和程控光開關(guān)，設(shè)備造價(jià)較高;OTAU包括CPU和程控光開關(guān)，造價(jià)較低。為減少工程總體造價(jià)、擴(kuò)大測試范圍，應(yīng)對光纜監(jiān)測系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的選取進(jìn)行優(yōu)化，合理配置相應(yīng)監(jiān)測設(shè)備。舉例來說，如果選取的OTDR測量范圍為43dB，換算成光纜長度，大約為14Okm。也就是說，1個(gè)RTU站可以監(jiān)測半徑為140km的光纜范圍。因此，不需要每個(gè)監(jiān)測站都配備RTU，只要合理運(yùn)用OTAU同樣可以完成測試任務(wù)。但要注意一點(diǎn)，OTAU不宜再向下級聯(lián)另一光開關(guān)，這樣會使控制過于復(fù)雜。
　　
　　另外，在光纜主要匯集點(diǎn)配置RTU設(shè)備，光纜相對較少的光纜匯集點(diǎn)則配置OTAU設(shè)備;對于光纜有富余容量的末端站，不必放置監(jiān)測設(shè)備，可用備用纖芯串聯(lián)起來，由RTU或OTAU進(jìn)行監(jiān)測。
　　
　　2.5故障測試的啟動方式
　　
　　故障測試的啟動方式有光功率告警觸發(fā)和傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管告警觸發(fā)等。光功率告警觸發(fā)是光源模塊長期在測試?yán)w芯上發(fā)送測試信號，另一端監(jiān)視光功率，一旦光功率突降5dB,就認(rèn)為光纜處于故障狀態(tài)，發(fā)出光功率告警，啟動故障測試。實(shí)現(xiàn)該方法的前提是每條測試?yán)w芯必須配備光源、光功率計(jì)模塊，這樣會增加投資成本。傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管告警觸發(fā)是將傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)管與光纜監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)管關(guān)聯(lián)起來，提取傳輸網(wǎng)管中的光丟失告警信號，觸發(fā)相關(guān)光纜進(jìn)行故障測試，做到有的放矢，該方法可大大提高工作效率。
　　
　　2.6關(guān)聯(lián)關(guān)系
　　
　　在光纜監(jiān)測系統(tǒng)中，要處理好兩種關(guān)聯(lián)關(guān)系:一是GPS、GIS與OTDR曲線的關(guān)聯(lián)關(guān)系，二是傳輸系統(tǒng)與光纜監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
　　
　　GPS、GIS與OTDR曲線的關(guān)聯(lián)在于經(jīng)緯度坐標(biāo)和長度。光纜檢測系統(tǒng)利用GPS技術(shù)，對光纜路由上的每一人井、標(biāo)石、中繼站等進(jìn)行GPS測試，將收集的經(jīng)緯度信息以及纜長、余長、界標(biāo)段長等信息輸入GIS，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、直觀地定位光纜。光纜監(jiān)測系統(tǒng)在確定發(fā)生故障時(shí)，會啟動告警測試得到光纖的OTDR曲線。系統(tǒng)通過分析OTDR曲線，在考慮了盤留光纜、光纜彎曲等因素后，把從OTDR曲線上分析出的故障點(diǎn)（光學(xué)長度）準(zhǔn)確定位到電子地圖上，同時(shí)提供鄰近地標(biāo)的相對距離，這樣可以大大縮短故障歷時(shí)。
　　
　　傳輸系統(tǒng)與光纜監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)在于光纜告警測試的觸發(fā)和傳輸設(shè)備路由的運(yùn)行方式。光纜告警測試的觸發(fā)是通過提取傳輸網(wǎng)管中有用的告警信號LOS（LossOfSignal），觸發(fā)光纜檢測系統(tǒng)對告警傳輸網(wǎng)元間的光纜進(jìn)行測試，這解決了何時(shí)應(yīng)該測試的問題。繼而必須回答另一問題一應(yīng)該測試哪一光纜?由于告警傳輸網(wǎng)元間使用的纖芯可能并不是直達(dá)路由，因此需要將每一網(wǎng)元的LOS信息與其光纜運(yùn)行方式關(guān)聯(lián)起來，錄入系統(tǒng)，以便故障發(fā)生時(shí)，光纜系統(tǒng)測試的相關(guān)光纜。傳輸網(wǎng)管與監(jiān)測系統(tǒng)之間接口的開發(fā)是工程的重點(diǎn)，需要光纜監(jiān)測系統(tǒng)廠家與SDH廠家進(jìn)行相關(guān)告警信息的開發(fā)。
　　
　　三、系統(tǒng)應(yīng)用
　　
　　3.1光纜監(jiān)測
　　
　　光纜監(jiān)測的測試種類很多，包括周期測試、手工測試、點(diǎn)名測試和告警測試等。
　　
　　系統(tǒng)對光纜的測試主要是通過周期測試完成的。可以根據(jù)維護(hù)需要，對每條測試?yán)w芯設(shè)置獨(dú)立的測試計(jì)劃，單位可以是分鐘、小時(shí)、日、周、月、年。測試結(jié)束后，實(shí)測曲線與參考曲線自動進(jìn)行比較，當(dāng)超過設(shè)定的門*，即產(chǎn)生告警信息。
　　
　　手工測試可隨時(shí)啟動一條測試，發(fā)現(xiàn)光纜故障。
　　
　　點(diǎn)名測試用于測試驗(yàn)證或針對某段線路進(jìn)行分段測試。用戶通過手工設(shè)定量程、脈寬、背向散射系數(shù)、優(yōu)化模式等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對線路的精測與分析。點(diǎn)名測試可以基于路由名或地圖圖形。
　　
　　告警測試通過相應(yīng)的硬件設(shè)備啟動告警測試，可縮短故障歷時(shí)。
　　
　　3.2告警管理
　　
　　系統(tǒng)可對故障信息進(jìn)行管理，記錄包括故障發(fā)生時(shí)間、故障主體、故障原因、故障歷時(shí)、故障修復(fù)措施、故障處理人等，以備用戶查詢和調(diào)用。
　　
　　3.3網(wǎng)絡(luò)資料管理
　　
　　系統(tǒng)將光纜網(wǎng)絡(luò)的管理劃分為局、站、纜、段、纖的邏據(jù)結(jié)構(gòu)，以Windows文件管理器的方式對各類對象進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的集中配置和管理。系統(tǒng)集成了電子地圖瀏覽器，能顯示和處理電子地圖，圖上每個(gè)地標(biāo)均具有GPS坐標(biāo)屬性，結(jié)合目標(biāo)對象可以詳細(xì)地描述每條光纜路由的走向和其上的事件點(diǎn)，從而把局、站、纜、段、纖的邏輯結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲庇^地在地圖上表示出來。
　　
　　在測試路由的管理中，用戶可為一條路由設(shè)置多條參考曲線，設(shè)定測試結(jié)果保存的數(shù)量，同時(shí)可輸入其它維護(hù)信息，如維護(hù)責(zé)任人、投產(chǎn)日期、光纜結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)廠商等。
　　
　　四、結(jié)語
　　
　　電力系統(tǒng)在建立光纜監(jiān)測系統(tǒng)后，不僅可以加強(qiáng)對光纜性能的監(jiān)測，而且強(qiáng)化了對光纜資源的管理；為系統(tǒng)規(guī)劃人員進(jìn)行方式分析提供了科學(xué)依據(jù)，為運(yùn)維人員提供了*的維護(hù)管理手段；有利于從計(jì)劃檢修向狀態(tài)檢修過渡，提高了勞動生產(chǎn)效率，使運(yùn)行工作可以防患于未然。