一种光缆多路纤芯实时监测系统研究

摘要：针对韶关供电局电力通信光缆缺乏有效远程监视手段，故障告警产生很大不确定性，光缆故障发现及处理及时性得不到保障，影响电力通信网络安全运行。通过对现有光缆监测模式比较，提出新的光缆多路纤芯实时监测研究方案。

关键词：多路、光功率、光电转换

1、前言

电力系统的光缆主要以变电站为节点，沿电力线路架设。光缆分布区域广，在运维人员数量一定的情况下，通常情況是几月或一年为周期对各光缆段进行一次巡检。而目前光缆的监测主要依靠传输光路分光监测模式，而传输某光路只在光缆中两纤芯运行，并不能对光缆全部纤芯进行实时监测，光缆运行情况不能全面地反映。

在光缆段发生故障时，需要通过中断光缆内运行任务才能判断该光缆的某一纤芯中断，如果发生鼠咬或者市政建设工程的误伤，导致光缆部分纤芯中断。如果终端纤芯恰好为空余纤芯，运维人员无从得知光缆存在故障，故障点判断及应急处理滞后，有可能导致故障继续扩大。

2、技术背景

目前韶关供电局的光缆远程监视，主要由传输告警实现，此手段可以有效利用现有资源，传输网络的光路在光缆纤芯中运行，利用网管对整张通信网络光路监视，发生中断时可以通过多种条件判断光缆是否正常运行。但此手段并不能称之为远程监测，仅仅利用网管中光路中断告警来得知该光路运行异常，而非光缆异常。

在具体实践中，通过研究目前主要监测模式，得出光缆监测手段主要为：传输分光在线检测、传输告警联动监测。通常情况下，光缆空余纤芯和光缆运行纤芯的物理特性是一致的，因此按照具体模式则可以划分为运行光路监测和空余纤芯监测。

2.1运行光路监测现状

传输告警联动监测是一种目前典型的运行光路监测模式应用手段。其利用传输网络光路运行情况，在光路运行衰减到一定设值，主站网管告警联动站端的OTDR，对光缆一条预先设置的监测纤芯进行故障扫描，以确定光缆的运行情况，包括平均衰耗及中断距离情况等。该模式优点明显，实现条件简单，对现有系统改动量少。但同样缺点突出，在实际应用过程往往会出现大量光缆非中断及光纤耦合节点故障问题导致的告警，如果不对传输告警接口及协议进行修改，则会产生大量误告警信息，需要运维人员到现场进行检测判断，同样主站难以实时监测光缆运行情况。

2.2 空余纤芯监测现状

传输光路分光在线监测是一种典型空余纤芯监测模式应用手段。在传输运行光路上，通过分光器将部分光分到该光缆预先设置的一芯空余纤芯中，通过在站端设置光功率计来监测光缆纤芯运行情况。此模式可以利用现有资源，采用对传输光路的分光进行监测，能提供实时的监测数据，可以通过相应工作站对信息传送回主站进行监视，但在实际应用中，需要配置分光器对运行光路进行分光，对原有传输光路运行质量产生影响，可靠性不佳。

3、通过比较，提出新的监测模式。

本研究方案为克服上述现有模式所述的至少一种缺陷，提供一种光缆多路纤芯实时监测装置及监测系统，对光缆的各个纤芯进行监测，有利于及时发现纤芯故障，及时对故障进行处理。

为解决上述技术问题，采用了如下技术方案：

一种光缆纤芯实时监测装置，包括设置于待测光缆第一站端的光发生装置及设置于待测光缆的第二站端的监测装置；

光发生装置用于向待测光缆输入光信号，包括依次连接的光发生器、光放大器及分光器，分光器连接待测光缆的各个纤芯；

监测装置用于检测各个纤芯的光信号并判断纤芯是否正常，包括依次连接的信号采集端口、光电转换模块、数据处理模块及人机交互模块，信号采集端口与待测光缆的各个纤芯连接。

本研究方案中，由于电力光缆是以变电站为节点进行架设的，因此光缆纤芯实时监测装置设置在待测光缆两端的变电站点。具体地，在待测光缆的一站端设置光发生装置，由光发生器发出光信号，经过光放大器进行放大，再经分光器分光处理向光缆发出，在待测光缆的另一站端接收光信号，经过光电装换模块将光信号转换为电信号，并由数据处理模块进行数据处理，得出光缆每一纤芯的光功率、平均衰耗、中断告警、运行异常告警等信息，并将部分信息经人机交互模块直接显示出来，用户可通过人机交互模块对纤芯的详细信息进行查询。

系统连接图如下：

进一步地，光发生器、光放大器及分光器之间由尾纤相连接。光电转换模块包括依次电连接的光电二极管、I/V转换单元及A/D转换单元。光信号首先通过光电二极管转换为电流信号，电流信号经过I/V转换单元转换为电压信号并放大，电压信号又经A/D转换单元进行模数转换，将电压信号转换为数字信号。

分光器通过第一ODF配线架与待测光缆于第一站端的各个纤芯连接，信号采集端口通过第二ODF配线架与待测光缆于第二站端的各个纤芯连接，光缆的连接均通过成端ODF配线架进行连接。

同时可以在监测端配置人机交互模块，包括按键及显示模块，显示模块包括显示屏及LED指示灯，显示屏显示检测结果及查询画面，用户通过按键对查询的信息进行选择及设置，LED指示灯进行纤芯异常告警显示。

本研究方案还可以将实时监测数据通过数据网络传送回主站对光缆网络进行统一监视。

4、结束语

与现有模式相比，本研究方案具有独立光源，不使用传输分光模式，对传输光路及光网络无改动，对原有光缆网络不造成影响；本方案提出的光缆纤芯实时监测装置利用光功率检测基本原理对光缆的各个纤芯进行监测，改善了现有技术只能检测一芯的缺陷，以较低成本实现了对光缆全部纤芯的实时监测；光缆运行数据网通过网络进行数据传输，在监控主站对多个光缆段进行实时监控，能及时发现光缆故障并进行故障处理。

作者简介：李东恒（1983_），男，助理工程师，本科，主要从事电力通信设备及网络运维工作