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光缆线路监测系统的原理及应用

光缆线路监测系统的原理及应用

由于光纤通信具有容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强等优点，而得到了人们的青睐。特别是在近十年里，随着人们对宽带业务需求的不断提高，光纤通信得到了大力发展。

目前，中国电信已基本完成了以网状网为组网方式，连接全国３１个省（自治区、直辖市）的八纵八横光缆传输网的建设，全国光缆总长度超过９３万ｋｍ。加上有线电视网、各专用网所用的光缆，估计全国光缆的总长度达１６８万ｋｍ。另一方面，随着光同步数字传输网（ＳＤＨ）和密集波分复用（ＤＷＤＭ）技术的飞速发展，光纤的传输容量也在以前所未有的速度发展着。各大国内外商家，如朗讯科技、阿尔卡特、大唐电信和华为科技等纷纷推出各自的８０～４００Ｇｂｉｔ／ｓ的ＤＷＤＭ光传输系统。据有关预测２００１年后，我国干线容量要求超过１０Ｇｂｉｔ／ｓ的线路约占１５％，到２０１０年超过１０Ｇｂｉｔ／ｓ的线路约占４３％，容量要求超过２０Ｇｂｉｔ／ｓ的约占１３％。

但与此同时，光缆的维护与管理问题也日渐突出。随着光缆数量的增加以及早期敷设光缆的老化，光缆线路的故障次数在不断增加。传统的光缆线路维护管理模式的故障查找困难，排障时间长，影响通信网的正常工作，每年因通信光缆故障而造成的经济损失巨大。因此，实施对光缆线路的实时监测与管理，动态地观察光缆线路传输性能的劣化情况，及时发现和预报光缆隐患，以降低光缆阻断的发生率，缩短光缆的故障历时显得至关重要。

光缆监测系统集计算机技术、通信技术和光电技术为一体，具备远端实时、定期测试、遇不良情况自动告警及数据综合分析等多项功能。同时，通过定期测试，光缆自动监测系统能及时判断光缆接头盒进水进潮情况，迅速准确地判断光缆障碍，缩短障碍历时，及早发现光缆劣化情况，提高长途光缆的维护质量。

监测站向前站发送４００Ｖ、２０ｋＡ的瞬时浪涌电压，为所有前站提供工作电压；接收来自前站的数据，进行处理存储并通过通信单元实现与监测中心的数据通信。根据所测数据发出告警信号；根据指令发送定位信号和故障查询信号（４４０Ｈｚ、２２０Ｈｚ、８ｋＨｚ、９ｋＨｚ，供维护人员利用探测器进行故障定位。

３监测中心：由微机及通信单元组成。

监测中心可发送指令对监测站进行控制，从监测站接收测试数据，进行分析处理并提供故障及测试记录报告。

１．３系统评价

１优点：该系统在外护套质量受到影响时，提供损伤预警，可及时对受损光缆进行修复；自动进行数据采集；系统设备较为简单（与光纤监测相比较）；提供定量的故障定位信号，缩短障碍历时。

２缺点：①由于国内直埋光缆施工时在金属外护层对地绝缘电阻方面存在较多的问题，而该系统在安装前要求对地绝缘电阻必须符合规定，因此前期改造的工作量很大；②前站安装传感器时，必须打开接头盒，对已开通电路的线路来讲，危险性大；③由于该系统利用直埋光缆金属外护层与大地构成的回路来进行测试和传输数据，不适用于架空光缆线路。

２光纤自动监测系统

光纤自动监测系统是利用对光纤后向散射曲线的远端测试来实现光缆线路的自动监测。目前较为成功的有惠普公司的ＨＰ８１７００系统，山东省光科光纤通信公司研制的ＦＯＷ２０００系统、北京长线技术公司开发的ＧＬ２０００系统等产品。其中ＦＯＷ２０００已应用于中国电信的杭-福-贵-成干线和湖南、黑龙江省网；ＧＬ－２０００已安装于西-兰-乌鲁木齐、京汉广、京九广光缆干线。一般所言的光缆监测系统即为光纤监测系统。下面以ＧＬ－２０００为例加以说明。

２．１系统的组成

光纤自动监测系统主要由总监测中心（ＧＭＣ）、省监测中心（ＰＭＣ）、区域监测中心（ＤＭＣ）、现场监测站（ＭＳ）组成。

２．２系统工作原理及功能

监测站（ＭＳ）的光功率监测模块的采集单元（ＡＩＵ）对被测光纤的光功率进行监测采集，并将采集的数据传报到光功率控制单元（ＡＣＵ），光功率控制单元对监测的光功率数据进行分析比较，将超过告警门限的光功率数据及时传报给监测中心（ＤＭＣ），监测中心对各光功率控制单元传报的数据进行分析、统计，对发生超门限值的光功率变化进行告警，统计、判断出发生故障的光缆段，自动快速地启动监测站的光时域反射测试仪（ＯＴＤＲ）和程控光开关（ＯＳＷ）对故障光缆段进行测试，测试后所得的曲线数据上传监测中心，监测中心将测试曲线与参考曲线进行比较分析，确定故障点的位置、类型和告警级别，可采用多种方式告警。

１全国及省监测中心（ＧＭＣ、ＰＭＣ）

负责对全网的ＤＭＣ和ＭＳ进行技术管理，实时掌握整个监测网的运行状态；通过模拟告警功能检查ＤＭＣ和ＭＳ软、硬件的运行状态，通过ＦＴＰ协议对