光缆监测系统建设与分析

王炜　程国建

摘要：随着科学技术的发展，光缆监测系统作为一种全新的技术已经应用于油田建设中，并为我国社会主义现代化建设做出了较大的贡献。基于此，该文首先介绍了某油田采气厂光缆数据传输维护过程中存在的问题，指出了建设光缆自动监测系统的必然性，并重点介绍了光缆自动监测系统的功能以及其所使用设备、工作原理、工作流程，最后阐述光缆自动监测系统对数字化管理及光缆事故抢险中的实际意义。

关键词：光缆监控系统；GIS；OTDR光功率监测单元；GPS

中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）27-0028-03

Abstract： With the development of science and technology， optical fiber cable monitoring system as a new technology has been used in oil field construction， and for China's socialist modernization has made greater contribution. Based on this，The paper firstly introduces some problems existed in the process of optical cable data transmission of oil gas recovery plant maintenance， then points out the necessity of construction of optical cable auto monitoring system， mainly elaborates its function， as well as the equipment， working principle and working process， finally discusses the practical significance of optical cable auto monitoring system in digital management and cable accident emergency.

Key words： optical cable auto monitoring system ； GIS； OTDR； GPS

目前某油田采气厂干光缆总长度已达到1500多公里，可靠性、稳定性不断加强；光纤的覆盖范围也不断扩大，在目前的数字化网络格局下，光纤为数据通信工作提供了可靠保障[1]。光缆传输线路井喷式的增长为某油田采气厂数字化提供高速信息公路的同时，但维护与管理问题也日渐突出。近几年据数据通信方面的研究数据显示由于光缆自身性能和外部因素的影响，很多区域主干和分支光缆中断次数超过50次，中断时间累积超过300余小时[2]。

为此就需要设置一定的光缆监测系统对光缆通信过程中的故障进行及时监控，并利用告警[3]、测试、数据库、等技术对光纤网络进行自动监控。并联合将光纤测试、故障处理和维护机制以此来确保光纤网络运行正常为数据通信工作提供保障，对故障进行自动定位、及时指派人员修复，以此来降低故障修复时间，尽量减少对用户的影响[4-6]。

传统的光缆线路维护管理模式较为被动，日常光芯指标测试全靠人工，工作量大且费时费力；出现故障后需到光缆端点进行人工测试，测试距离后进行维修，故障历时较长。严重影响通信网的正常运行，特别是生产现场数字化生产、监测业务，与通信光缆紧密相关，如何快速高效的解决光缆维护问题是需要重点关注的。

1 光缆自动监测系统原理及组成

光缆监测系统主要包括如下几部分，监测中心、监测站与系统终端，以下对其进行具体描述[7]。

监测中心——其作为系统的控制中心，主要作用是接收发来的报警信息，同时向光开关发送测试指令，然后分析测试所得结果，据此判断出故障或功能位置；

监测站——主要包含监控元件和光开关等，其可以分为监控和测试两部分，前者主要负责对光缆进行实时监控，后者主要是测试光缆状态；

监测客户端——其主要是系统终端包括相应的软件，用户可以利用此终端来进行全部操作其中包含了GIS软件，可以很方便管理维护各项系统资源。

1.1监测原理

1.1.1光功率在线监测原理

在检测时先将工作光进行分离后使其进入告警采集模块中，由后者对工作光进行实时监测：并同时将光纤的传输信息反馈回，可以根据需要设置这些监测通道的衰减率。当被监测光纤在环境因素影响下，功率下降到一定幅度后，检测模块会发出报警信息，OTDR就会被激活并同时测试该纤芯，分析其故障原因和所处位置[8]。测试原理如图1所示。

1.1.2光功率备纤监测原理

在此种告警模块中，可以利用离线方法对备用光纤进行测试，并同时进行警报监测。由于备纤没有信号源，因而在进行此种测试使需要在监测路由加入光源，然后由测试设备进行光功率检测。当纤芯出现故障或异常时，光源信号一般会中断减弱，此时发出报警信息后系统会对该芯线进行监测并判断出故障类型和位置。测试原理如图2所示。

1.2监测系统结构及设备

光开关：作用主要是选择需要测试的光路，系统可以利用串口控制来选择需要测试的光纤路号，为测试做好准备。

OTDR：其也被称作为光时域反射仪，此仪器在测试过程中作用很重要，其主要用于对监测光路进行测试并同时判断故障信息确定故障位置，其费用一般较高[9]。利用此设备可以获得所测光路的散射曲线，以及与接头、熔接点等相关的信息。

交换机：交换机在此种系统中主要作用是为通信提供支持，其可以作为带光接口的独立设备，也可以只检测对光回路，这取决于系统需要。

测试系统软件：其重要功能为测试功能的开启；设置测试参数；对光曲线进行采集和分析，然后得出分析结果和其他系统进行结果交互。

1.3光缆监测系统建设过程中可能遇到的问题分析及解决办法

1.3.1项目实施过程中应注意如下情况

1）在设置监测设备参数时应检查确保设置无误，避免因为网络参数分配错误而引起故障和IP冲突，并对其他设备造成影响，并使得在线监测和配置无法正确进行。

2）网络资源链路和端口应满足要求。

3）检查监测线路状况确保无故障。

1.3.2安装过程中应注意如下情况

1）分析确定之后选择合适的光缆监测设备安装位置；

2）确定好各项设备连接线路长度和跳线长度；

3）提前确定监测设备、ODF机架、光端机连接器型号。

1.3.3项目实施后对在用设备的影响分析

离线监测模式：离线监测模式对传输线路无任何影响。

在线监测模式：设备本身并不会吸收光信号，在发射和接收端设置光损耗最大值为不超过3dB，以此来确保接收功率符合要求，并有一定冗余度，对设备的运行不会造成影响。

2 光缆自动监测系统的扩展应用及意义

2.1光缆自动监测系统的扩展应用

2.1.1地理信息系统（GIS）与光缆自动监测系统的结合应用

地理信息系统（GIS）目前已经在地理信息测量方面使用较为广泛了，可以将其看做是一种决策支持系统，其利用地理信息模型方法来对空间数据进行分析以此来得到特定区域的多种空间信息，以便为研究和和决策提供支持。

光缆线路在进行敷设、巡查等过程中都需要利用地理地形信息，因而可以利用GIS技术对光缆检测提供一定支持，例如可以利用电子地图来家拿出设备和线路，并将报警信息显示在地图上，以此来方便维修人员及时获得故障和报警信息[10]。因而光缆自动监测系统可以和应用GIS技术结合起来为用户故障分析提供支持，用户可以利用“显示地图”来得知监测线路环境信息，然后将其和所测曲线关联起来就可以对实际线路故障信息进行确定，并同时为巡查、抢险工作提供方便。

2.1.2全球卫星定位系统（GPS）与光缆自动监测系统的结合应用

全球卫星定位系统（GPS）是可以在陆地，海洋和空中进行全方位实时三维导航的一种全新的定位系统。GPS由空间、地面支撑系统、用户设备等组成。其主要原理就是依据相关的卫星瞬间位置作为基础的测算依据，采用空间距离后方教会的思路，确定所需要测算的具体位置，由于其精度较高，且可以得到较好的测算效果，可以在工业领域内得以广泛使用。

在光缆自动监测系统平台上也拥有GPS技术，主要是应用GPS对光缆线路路由各个相关点的位置进行相应的定位，对光缆线路实际地理做出准确的分析和判断。如果同时把GIS技术集成以后，光缆线路所处的地理环境则不会发生较大的变化，通过把相关的数据录入，可动态了解线路的具体情况，及时地判断出故障，并做好各项检修工作。

2.2某油田采气厂光缆监测系统功能及意义

2.2.1光缆监测系统的功能

1）光缆性能劣化告警功能；2）光缆测试功能：周期测试，点名测试；3）光缆故障定位功能；4）光缆资源管理功能；5）网管功能：配置管理、实时监测、安全管理、拓扑显示、报表管理、GIS管理。

2.2.2光缆监测系统的意义

1）智能化维护：光缆自动监测系统的建立实现了光缆维护由粗放型向集约型的转变，实现了向智能化的迈进，符合光缆维护实际的需要。

2）障碍定位快速精确：可在20秒内就能获取光纤当前传输情况，精确的数据分析大大提高了障碍定位精度，从而压缩了抢修时间。如图3所示。

3）预防障碍：系统可以发现监测线路传输特性的渐变情况，及时发现障碍隐患，预防障碍。

3 结论

光缆自动监测系统的应用使得当前的油田的工作环境有较大的改善，同时还可以早早发现光缆线路隐患，压缩所需要的工作时间，使光缆的维护方式上升为受控式维护；可以更好地对各种工作情况进行集中控制和有效的维护，有力地实现规范化管理。在光缆发生故障时实时保护光缆线路，并实时监测与管理、动态地了解光缆线路传输性能的好坏，及时发现和预报光缆隐患，以增强工作的可靠性，更好地发挥出其作用，保证系统的稳定运行，使各项工作可以更好地得到开展。

参考文献：

[1]姚元平. 光缆自动监测系统分析[J]. 电信技术， 2012（8）：87-88

[2]韩俊义. 结合OLP光缆自动监测系统的研究[J]. 中国新技术新产品， 2011（1）：1-2.

[3]赵有勤，苏慧生，齐国富，等. 光缆自动监测技术在长庆油田的应用探讨[J]. 中国管理信息化， 2011（14）：52.

[4]汪艳萍. 光缆自动监测系统在油田通信中的应用[J]. 系统实践， 2011（2）：19-20.

[5]庞金龙. 光缆自动监测系统的设计与曲线分析模块的研究实现[D]. 哈尔滨： 哈尔滨工业大学， 2011：1-5.

[6]盛昀瑶，吴红亚，朱华，等. 光缆自动监测系统在油田通信中的应用[J]. 仪表电气， 2014，33（9）：67-68.

[7]张振宏. 油田通信中光缆自动监测系统的运用[J]. 信息与电脑， 2011（8）：79-80.

[8]侯晓青， 刘刚. 浅析光缆自动监测系统及应用[J]. 广播与电视技术， 2013（ 8）：96-99.

[9]沈捷. 光缆自动监测系统的设计与测试分析[J]. 科技资讯， 2012（15）：39.

[10]褚文建. 光缆自动监测技术在光纤通信中的应用[J]. 科技信息， 2011（22）：230-232.