光缆在线监测系统在长输管道的应用

光缆在线监测系统在长输管道的应用

谭晓明

（国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司  广东 深圳 518000）

摘要：传统的光缆监测主要依赖于光功率实施监测，优点是能够监测到光纤的总消耗数据，缺点是看不出光纤的损耗情况，找不出光缆出现问题的具体的位置。基于此，一种以多通路为基础的光缆监测系统应运而生，该光缆监测系统主要是由OTDR和光开关共同组成而成，OTDR能够监测出光纤的实际耗损情况，根据对OTDR曲线进行分析就能够准确找出光纤出现问题的位置和问题类型，而且可以通过设置多路光开关切换多种类的联络方式，以此减少成本消耗。某管道工程使用该系统，系统搭建2台OTDR与16路的光开关，最终实现节省成本投入达2万元。

关键词：OTDR；光开关；光缆监测；光缆损耗

0引言

光缆检测技术已经广泛应用于长距离通信管线输送中，其对光缆的维护作用是不可忽略的，因以前的光缆监测系统主要是用光功率来监测光缆的故障，这种方式的问题就是在发生故障的地方多时，其准确率较低。为解决上述问题，本文提出了由多种通路构成的光缆监控系统，系统通过单纤、单端进行检测，既能够加快监测速度，准确率又得到了保证。

1光缆在线监测系统的工作原理

从其本质上来讲，光缆在线监测系统就相当于一个光纤网速测试系统，该系统是将多种技术融合设计而成，主要包含的技术有计算机技术、通信技术、光纤数据库、光纤监测技术等多项内容。其技术原理并不是很复杂，具体是通过OTDR设备先让光从波分装置中穿过，并将光开关看作是一个载体，将其传输至需要测试的光缆纤芯中，接着通过OTDR设备仔细深入的分析传送回来的信号。经过对结果进行分析后，就能够轻松找出出现故障的地方，并且在故障发生的同时，系统还会发出提示音，便于及早进行解决。使用该项技术，技术人员就能够实时掌握故障有关信息，在出现故障的时候，故障检测人员只需查看OTDR设备就能在终端准确地发现光缆故障位置，不仅有效避免了逐一排查问题所浪费的时间，还能减少因维修时间长而造成的损失。最后再将通过分析所得的结果与数据库中留存的光缆原始数二者进行比较对照，就可以得到光缆的裂化程度和光缆使用寿命等一些数据，为进一步掌握光缆运行情况提供精准的数据保障。

2光缆在线监测系统的功能

光缆在线监测系统的一项重点功能，就是能够实时监测电力通信网络光缆中所有需要监测的光的功率，在发生光缆故障的时候及时报警提示，并且在系统发出提示音的同时计算机上也能够显示出与之相对应的报警信息。除此之外，系统也能够在光缆出现故障时，立即开始分析并记录故障信息，同时统计整合此时此刻光缆的各项性能数据，据此推测光缆可能会出现的故障并及时报警，依据这项功能就能够实现对光缆实施的一系列监测功能测试,如点名测试、周期测试、信号传输网络报警触发测试、在线或跨时段监测测试等。光缆在线监测系统除上述功能外，还可以对检测线路的纤芯开展实时监测，来实现实时监测光缆损耗情况，系统工作人员可以用检测结果同数据库中记录的结果展开比对分析，通过分析结果更好的管理光缆。使用光缆在线监测系统可利用监测结果将光缆的光功率变化幅度转化为对应的曲线图，进而分析出光缆是否能够正常运行，是否还有可能出现未考虑到的隐患与问题。使用光缆在线监测系统，能够在研究光功率数据过程中依据光功率的数值，准确的判断系统显示的异常情况报警，并且及时反应，最后结合实际得出电力通信网络整体运转状态[1]。

3石油管道通信传输中的监测方式

相对于过去的监测方式来说，现代采取了与传统大相径庭的监测手段，该监检测方法创新性的采用了以下几种监测方法：在线和备纤测试、在线跨与光保护段监测，光缆监测系统结构分布如图1～4所示。

图1在线测试

图2在线跨段监测

图3备纤测试

图4光保护监测

对于正在运行中的光纤也能够进行在线测试工作，首先，RTU会给工作人员正在传讯的光纤输送一个测试信号，然后对搜集到的反射信号加以计算，该种测试方式传输波长和RTU测试波长存在差别，在工作过程中会影响监测系统的正常运行，因此需要对正在使用的芯线断开连接。光路由中有继站时可以采用在线跨段监测方案，以跨段设备为基础将监测到的波长连接到下一个光缆段，这将为监测光缆工作奠定了坚实的基础。备纤测试是一种利用备用光纤作测试的方式，要求RTU测试波长和传输波长要一致，则监测系统的设立更简单又没有危险，而且花费资金较低。光保护监测以保护系统为中心的的一种监测方式，该方式广泛吸取经验，在过去光缆监测系统的基础上增加故障定位功能到自身系统中，在连接断开运行时，该设备会自动把业务从故障光纤快速转换到备用光纤上，OTDR对智能启动并定位故障位置[2]。

4光缆在线监测系统架构

4.1工程概况

本项目部署光缆监测仪，对国家管网集团华南公司管辖内的47段光缆进行实时监测。在输油部部署便携式光缆巡线分析仪支撑故障排查，缩短故障历时。并建设一套光缆管理系统，包括APP及服务器端，用于光缆路由采集、标桩采集，形成光缆基础数据，同时结合光缆监测仪设备，实现光缆网络的实时监测。同时，在黄浦-南沙段设置光缆破坏预警系统，光缆长度72km。改造充分利旧各站场原有资源，包括机房环境、外线资源、机房电源系统以及通信机柜等。

4.2系统方案

4.2.1系统组成

华南光缆管理系统包含了路由普查、光缆监测、故障定位、维修维护、告警管理等功能模块。

4.2.2系统功能

（1）路由普查功能

本系统部署后，工作人员可通过敲击标桩或地面的方式，结合巡线分析仪的高灵敏度振动分析功能，将标桩等敲击点的距离自动识别后在APP上一键上传到软件平台，从而完成光缆路由采集功能。

（2）光纤监测功能

系统通过接入一芯或多芯备用或空闲纤芯，实现光缆的实时监测，在光缆出现故障时及时告警，以便工作人员及早处理。隐患的及时发现和排除，降低了光缆故障率。

（3）故障定位功能

完成光缆路由普查、采集、录入后，系统以GIS地图呈现，可以快速定位故障位置，工作人员可以快速到故障点位置，快速修复光缆，恢复通信。国家管网集团华南分公司2021年度光缆质量在线智能监测项目方案设计6同时，故障定位精确，减少了开挖，缩短了故障处理时长，提高光缆通信完好率。

（4）维修维护功能

系统具备日常维修维护功能，可以有计划的组织和开展光缆的维修维护工作，跟踪维修维护工作的进展情况，为保障光缆通信提供有力支撑。

（5）告警管理功能

系统具备告警管理功能，对告警处理进行有效跟踪，详细记录告警发生和恢复时间，记录告警原因和处理方法，为光缆管理提供数据支撑。同时，通过数据分析，总结光缆管理工作的优势与不足，以更好的部署下一阶段的工作。

5光缆在线监测系统在石油管道通信传输中的优势

在石油管道通信传输中使用新一代光缆监测系统可以发挥诸多优势，一方面，可以发现光纤存在的潜在故障，能够未雨绸缪排除隐患；另一方面，在光纤发生故障时，该监测系统可以利用一切资源消息，精确找出故障部位并实现智能化派单，从而大大降低障碍发生的时间[4]。除此之外，新一代光缆监测系统还具备以下有力条件：光缆监测系统成功融合了GIS、监控、资源管理各领域的优势，使其成为了全新的光纤管理系统，具备监管、测试、控制的一体化处理功能；由于该监测系统采用了灵敏度强、噪声光功率弱的采集技术，这让OCSS光缆监控系统的光采集灵敏度实现0.1B；实现配线/熔接面板透明化监管；借助现代数字滤波方法不仅可以增加监测系统的检测精准度，还可以提高判别事件过滤处理的精准度；监测系统中应运到的TCP/IP的计算机通信技术，做到了一对一以及一对多的动态响应功能；通过路由检索技术，在光缆网络中能够将全程检索贯穿到光路从发射至接收这一过程中；网络拓扑分析技术由于其智能化的优势，结合光缆网络的变化监测系统可以即时合成光缆网络拓扑图形，可以为决策者提供决策依据[5]。

6应用及效益分析

新一代光缆监测系统由于拥有全面的光纤网络管理体系可以合理的设计、建立和保养使用光纤网络，合理借助该平台，有效管理光纤网络的路由、线路及通信容量等资源，提高了光纤网络的使用效率。除此之外，完善了光纤网络监测系统，不仅增长了网络维护工作经验，还提升发生故障的反应速度，最重要的是节约了保养资金。新一代光缆监测系统因其分布式运行体系和清晰的行业准则，使得光纤网络可以采取集约化管理模式，同时还可以多方面接入使用保养单位，不仅缩减了管理要求更符合了现代化信息建设发展的需要，还增加了效益。执行行业标准，每年都要巡检光纤明确光纤的实际变化情况。采用传统巡检光纤时，无论是人力物力及机械设备投入都比较大，而在采用这一新一代光缆监测系统后可以大大减少资金的消耗。新一代光缆监测系统不仅可以提高通信质量，其管理水平和服务水平也得到有效提升，该监测系统凭借以上优势成为光缆线路维护中非常重要的一个环节，在石油管道中可以保障其通信网络的安全性和稳定性。

7结语

光开关+OTDR的光缆监测系统采用多路光开关能够实现多路光纤的监测，不仅可以提高光缆监测的精度，由于其单纤、单端监测的特征，很大程度上也节约了成本。尽管如此，于实际应运中依旧存在弊端，若光开关路数相对多时，测试同一根光纤前后两次时间间隔长，故障报告不及时。所以，在实际应用中要结合实际情况合理选择多路OTDR或者是OTDR+光开关方案。

参考文献

[1]蔡海文,叶青,王照勇,等.分布式光纤声波传感技术研究进展[J].应用科学学报,2018(1):33-36.

[2]曲柏达,王文婧,姜勇.面向石油行业的光缆监测策略研究[J].石油规划设计,2015(4):55-56.

[3]王建军,董建英.光缆综合监测系统在唐山电力通信网的应用[J].电力系统通信,2010(5):12-13.

[4]席晓林.唐山电网通信光缆自动监测系统的设计[J].华北电力大学(北京),2010(14):87-88.

[5]闵兆娥.基于GIS的光缆通信监测系统的设计与实现[J].苏州大学,2008(55):54-56.

作者简介：谭晓明（1982.7），汉，男，广东茂名人，本科，工程师，研究方向光通信的实际应用.