电力通信中通信光缆故障定位

时间：2022-10-26 09:50:11 电大毕业论文我要投稿

相关推荐

电力通信中通信光缆故障定位

　　电力通信中通信光缆故障定位研究对通信传输系统、计算机及控制系统、现场视频系统、单兵移动监控系统、应急通信现场无线指挥调度系统等系统构建和设计进行了分析探讨。

　　电力通信中通信光缆故障定位【1】

　　摘要：应急通信指挥车以卫星通信系统、微波通信系统及光缆等常规通信系统组成通信平台。

　　本研究对通信传输系统、计算机及控制系统、现场视频系统、单兵移动监控系统、应急通信现场无线指挥调度系统等系统构建和设计进行了分析探讨。

　　关键词：应急通信;指挥车;通信系统

　　1 引言

　　应急通信指挥车系统，可以在较短的时间内将应急通信设备投入突发事件的发生地点，进而将突发事件现场情况以语音、图像等方式汇报至指挥中心，有效提高政府应急部门对突发事件的能力。

　　作为国家应急平台体系中重要的支撑子系统――应急通信保障指挥系统，其核心是二个平台：应急通信平台和指挥调度平台。

　　二者犹如人的骨骼系统和神经系统，支撑起国家应急通信保障系统。

　　近年来，应急通信指挥车不仅是一个现场的指挥中心，还是一个计算机网络中心、通信中心、监控中心、信息发布中心、各类信息的综合应用点及无线专网信号临时增补覆盖范围等。

　　2 应急通信指挥车的通信系统

　　应急通信指挥车以卫星通信系统、微波通信系统及光缆等常规通信系统组成通信平台，通过卫星链路、微波通信及光纤接入等三种方式直接接入Internet和专网，加上多媒体应用系统，组成一个多种手段、反应及时、决策快捷的“数字化移动指挥中心”。

　　2.1 通信传输系统

　　⑴卫星通信传输系统：车载应急卫星通信站可以通过卫星链路与地面站进行音、视频通信;具备与地面站数据传输功能，可以通过卫星链路从地面站接入Internet和专网。

　　⑵微波通信传输系统：通过微波通信传输系统，就近接入电信运营企业基站传输，通过光缆专线将现场信号传送至市应急指挥中心。

　　⑶光纤接入系统：通过紧急布防应急光缆，铺设应急通信指挥车到附近的电信运营企业光缆接入点，通过光缆专线将现场信号传送至市应急指挥中心。

　　车内所有设备可以安装在定制机柜中，可以通过无线传输设备将单兵背负的摄像机拍摄的视频，通过专用通信线路(含卫星、微波、光缆等方式)传输至市应急指挥中心。

　　主要传输内容有：图像传输：应急卫星通信车与市应急指挥中心进行对等的图像传输时，音、视频信号经过图像编解码器压缩，传输到路由器，形成统一的数据流，通过卫星等多种方式传输到市应急指挥中心。

　　其传输速率可以根据实际需要进行组合(2～4 Mbit/s);数据传输：应急卫星通信车具有2路数据接口与市应急指挥中心连接进行双向传输。

　　复用器的以太网接口是与外部以太网接口连接并交换数据，执行桥接算法，通过HDLC口与收发数据缓存交换数据，通过复用处理模块等处理后进行传输。

　　两个复用器的以太网相当于网桥，把应急通信车的局域网连接到应急专网;语音传输：在应急卫星通信车的复用器FXS端口直接接3部电话，而在应急指挥中心复用器FXO接口通过3路用户线连接到指挥中心程控交换机中，实现与应急指挥中心电话专网或市话公网的交互。

　　3部通信电话中的一部做为传真机使用，另外两部可以任意拨打公网电话。

　　指挥中心电话中的任一部电话可以拨打车上的电话，实现互通。

　　2.2 计算机及控制系统

　　通过2套专业车载工控机、车载专用工业级服务器与24 端口网络交换机(具备POE功能)，采用TCP/IP方式接入指挥指挥中心网络，实现现场计算机组网及资源共享，并可与指挥中心交换信息。

　　采用宏控可编程中央控制系统，用无线LCD触摸屏及专门的操作软件可实现对全车设备的集中控制，并拥有设备状态显示及一键复位功能，减少车载设备控制部分。

　　此外，还需设置有线控制，可确保所有设备正常操作使用。

　　2.3 现场视频系统

　　通过高解晰、低照度摄像机20倍自动变焦镜头及全天候防护罩(温控感应带雨刷器)，配备最新型气动升降系统及特制的摄像云台，可实现全天候、全方位的现场监控功能。

　　升降杆可以方便快捷地将顶部的灯、摄像机云台等设备举升至所需要的高度(大于6m，抗风能力160km/h)可以停留在任意高度。

　　在不使用升降杆时，电动顶舱门关闭，整个升降杆和设备处于密封状态，保护升降杆顶的设备。

　　配备车内摄像系统1套，同时配备2路有线DV摄像。

　　连接车内视频接收设备的线缆(对)采用防水标准BNC，长度为100m。

　　线缆采用电动线缆盘收放。

　　车辆通过配备车载型嵌入式数字硬盘录像机可对现场进行录像，1TB的硬盘可连续录制30天的录像资料，并可按需回放显示。

　　该设备还可通过USB接口及数据端口与车载电脑或其他设备相连接，便于录像资料的导入和导出。

　　利用8×8音、视频矩阵及画面管理设备(包括画面切换和分割功能)，实现图像的多种形式编辑，便于选择性地传回指挥中心。

　　车载工控机的光盘刻录功能可记录下事发现场的情况。

　　2.4 单兵移动监控系统

　　专用单兵移动监控系统就是基于COFDM通信方式为基础，再结合先进的图像压缩、数字纠错和加解密、数控等先进的现代通信技术组成的无线多媒体传输系统。

　　该系统由两部分组成：单兵发射单元和单兵接收系统。

　　单兵便携发射机集成图像压缩编码、OFDM调制、功率放大等单元模块，实现将AV 标准视频流信号调制到无线信号并发送出去的功能;而单兵接收机则反向将接收的无线信号还原为清晰的视频信号，以供直接输出和监视器显示。

　　2.5 无线集群专网信号临时增补覆盖

　　集群设备按一个机柜2路载波考虑，以便满足容量的需求。

　　另外还需配备分合路器和双工器以满足天馈系统的需求。

　　车载移动基站主要由以下几部分组成：⑴车载移动基站：要求体积小、重量轻、功耗低，可方便地安装在通信指挥车内使用，通过车载卫星链路设施提供的E1传输通道，与TETRA系统交换中心连接。

　　这样，不仅可以提供现场紧急部署TETRA数字集群系统无线覆盖，而且还能提供紧急现场与整个TETRA网络的跨站无线调度通信服务。

　　⑵车载移动基站链路设备：主要包括车载卫星天线、卫星天线驱动伺服机构、卫星通道E1接口接入设备等。

　　⑶车载移动基站电源设备：主要包括UPS后备电源、柴油发电机及配电稳压设备等。

　　⑷传输链路：由于TETRA车载移动基站的机动灵活性和位置不确定性，一般很难采用固定无线或光缆有线方式作为传输链路，考虑到其使用频度较少(通常是遇有重大活动或执行重要任务时才会使用)，因此采用租用卫星链路方式实现基站联网的链路传输，同时保留微波及光缆有线方式作为传输备份。

　　2.6 应急通信现场无线指挥调度系统

　　发生突发事件时，为了让事件现场各种无线通信手段可以灵活组网，可以使用美国RAYTHEON公司的应急无线高度指挥系统。

　　该系统可以互连12个电台或电话，并将其最多可分成7个组或网络。

　　该系统可以匹配传统的模拟电台、集群通信、P25电台、卫星电话、手机、数字集群和PSTN(公共电话网)等多种通信方式，利用VoIP技术进行广域通信。

　　为了满足实际业务需要，它还具有连续运转记录文档、预设启动程序、交叉互通能力、优先级中断、指挥控制权、监听(视)等功能。

　　[参考文献]

　　[1]陈仿杰，雍海风，王维平.小型应急指挥通信车工程设计的研究[J].数字通信世界，2012(7).

　　[2]李伟坚，王雅娟，吴赞红，等.基于无线互联的电力卫星应急车1+1配置方案[J].卫星与网络，2011(8).

　　电力通信中通信光缆故障定位【2】

　　【摘要】电力通信光缆作为电力传输的基本介质，在电力传输过程中起到了重要作用。

　　但是随着电力通信光缆使用时间的增加，通信光缆难免会发生一些故障。

　　在日常的维护过程中很难预测通信光缆的故障点，当于通信光缆发生故障时，对故障点准确定位也是判断的难点。

　　本文主要介绍了基于GIS的故障定位算法，该算法可对通信光缆故障点进行准确定位。

　　通过光时域反射仪的运行原理，在通信光缆的区域内建了一个GIS系统，从而实现光缆的快速的故障定位和故障维护。

　　【关键词】电力通信;通信光缆;故障定位

　　0.引言

　　随着我国科技水平的提高，电力通信行业也得到了长足的进步，在我国现阶段各行业的发展，起到了举足轻重的地位。

　　随着通信光缆的广泛应用，通信光缆在电力通信行业的作用越来越明显，但是通信光缆中的故障维修效率跟不上电力通信行业的发展，因此我们必须采用相应的手段来改善这种状况。

　　本文拟采用GIS的故障定位算法，对通信光缆故障的准确定位，并通过光时域反射仪的运行原理，在通信光缆的区域内建了一个GIS系统，监测光缆的故障点，并予以及时维护。

　　GIS系统(地理信息系统)主要是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行综合采集与分析技术系统。

　　光时域反射仪利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，对于故障定位有显著的作用。

　　1.电力通信网络和通信光缆故障监测

　　1.1电力通信网络的基本特点

　　对于电力通信网络来说，其是由光纤、基本的微波和所需的卫星电路构成的，对于电力通信的主要的通信方式主要有电力线载波通信和光纤通信。

　　电力通信网络在传输过程中具有以下几个基本要求：首先必须保证电力通信网络具有一定的安全性，在此基础上要同时具有可扩展性和高效性。

　　对于现行的电力通信网络必须包含有一定的效益性和环境保护能力。

　　1.2电力通信网络的光缆故障监测

　　在电力通信网络的光缆故障监测关键设备是光时域反射仪，该仪器主要是针对光纤线路损耗、光纤的基本长度、光纤的故障点进行监测的。

　　它的基本原理主要是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射情况进行故障定位。

　　光时域反射仪从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。

　　这种方式可以判断电力通信网络的光缆故障中光缆的长度和光缆故障的位置。

　　它的基本表达式为：

　　d=(c×t)2(n)

　　式中，c是光在真空中的速度，这个速度是已知的而且是个定量， t表示在传输过程中发射信号到返回信号所用的时间，这个时间是通信时间的两倍， n表示折射率，对于不同的介质折射率有着明显的不同。

　　光时域反射仪原理图如图1：

　　图1 光时域反射仪原理图

　　光时域反射仪必须设置相应参数：距离一般选被测纤长的1.5倍，使曲线占满屏的2/3为宜，光纤的折射率一般与光纤实际的折射率一致，SM一般为1.45～1.48;对于光时域反射仪后向散射曲线(测试曲线)如下图2：

　　图2 光时域反射仪散射曲线(测试曲线)

　　对于这个曲线来说，竖轴表示背向散射光的强度(dB)，而横轴表示瑞丽散射形成的背向散射光。

　　2.电力通信中通信光缆故障定位

　　基于GIS的故障定位算法可对通信光缆故障进行准确定位，此时需要通过光时域反射仪的运行原理，在通信光缆的区域内建了一个GIS系统。

　　对于GIS系统能对地理分布数据进行综合采集与分析。

　　把GIS与光时域反射仪相结合，必须保证在GIS系统中有一个与光时域反射仪相结合的接口。

　　基于GIS系统通信光缆的分层结构如下表1所示(仅列取主要的层次)：

　　表1 基于GIS系统通信光缆图层结构

　　2.1对光缆进行距离测量

　　为了测量光缆两点间的光学距离，我们采用光时域反射仪发射信号到光纤中，然后对光纤中的反射情况进行必要的测量。

　　基于光时域反射仪原理，对以下两个数据分析。

　　光时域反射仪光接收器的瑞利后向散射光功率，公式如下：

　　P=PsaK(10)

　　光时域反射仪光接收器的菲涅尔反射光功率遵循以下公式：

　　P=PKF(10)

　　式中，P为注入光纤的光脉冲峰值功率，a为光纤散射损耗系数， s为光纤后向散射系数，K为光纤近端到检测器的光路耦合系数;F为菲涅尔反射系数，a为光纤衰减系数。

　　2.2 GIS故障定位算法 (下转第146页)

　　(上接第111页)故障定位算法需要预先测出故障坐标，经纬度与坐标之间的换算公式如下：

　　X=(X-X)+X

　　Y=(Y-Y)+Y

　　式中，X，Y为故障点坐标，D为OTDR测量距离，X，Y，X，Y分别为记录点A和记录点B的对应杆点的坐标，D，D为A点和S点对应杆点至中心机房的距离。

　　GIS故障定位算法的基本流程如下：首先测得光时域反射仪的故障距离D，然后打开光缆节点对应的属性表，接着使用查找法，确定对应的光缆节点A和节点B，依次得到其对应的距离(XA，Y)和(X，Y)，计算出故障点的经纬度坐标(X，Y)。

　　维修工人可以根据光时域反射仪测量出来的光缆线路故障点到测量点的距离，再利用GIS的相应原理可以得到光缆线路故障点基本信息，从而实现对光缆线路故障点的定位。

　　3.结束语

　　在日常的电力通信中通信光缆故障维护过程中，以前很难预测通信光缆的故障点进行确切定位。

　　基于GIS的故障定位算法，对实现通信光缆故障点的准确定位，并且根据GIS系统的相应原理而实现光缆的快速的故障定位和故障维护。

　　维修人员可以尽快的找到错误地点，从而加快了维修效率，尽可能的缩短了故障的维修时间，在一定程度上减少了故障带来的损失，同时为以后的电力通信中通信光缆故障准确定位提出了新的解决途径。

　　[科]

　　【参考文献】

　　[1]李凤祥利用OTDR精确定位光缆故障点[J].电气化铁道，2008，02.

　　[2]郭茂耘，李楠，李尚福，柴毅.基于GIS的光时域反射仪通信光缆故障智能决策[J].重庆大学学报(自然科学版)，2005，07.

　　[3]刘大明，徐慧，郝荣伟，丁小兵.光缆故障点的准确定位[J].电线电缆，2006，05.

　　[4]陈建华，曹俊.基于GIS的电信光纤网络资源管理系统的实现与应用[J].电信技术，2006，09.

　　[5]柴毅，唐娅，李楠，戴文舟.基于GIS的通信光缆故障检修保障系统[J].重庆大学学报(自然科学版)，2004，08.

　　[6]陈建华，曹俊.基于GIS的电信光纤网络资源管理系统设计[J].电信工程技术与标准化，2007，(01).

　　[7]周勇敏，张青，汪雄海.光时域智能测试仪在光纤测试中的应用[J].机电工程，2004，(04).

　　光缆监测系统在余杭电力通信中的应用【3】

　　【摘要】本文分析了余杭电力光缆运行中存在的问题，介绍了余杭电力光缆监测系统建设思路，重点阐述了余杭电力光缆监测系统的建设方案，最后分析了光缆监测系统建设带来的效益。

　　【关键词】光缆监测;OTDR;故障定位

　　1余杭电力光缆监测系统建设背景

　　目前余杭电力通信光缆线路已超过650km，由光缆组成的光纤通信系统已经覆盖余杭所有变电站、供电营业所和生产单位，光缆作为信息传输的高速公路，目前承载着大量重要电力系统业务：调度电话、调度自动化、电力信息网、图像监控和视频会议等等。

　　但是，由于种种原因，在余杭电力光缆的运行维护和管理中存在着一些问题，这些问题影响光缆作用和价值的发挥，给余杭电力通信人员的日常管理带来了不少麻烦。

　　2余杭电力光缆运行中存在的问题

　　2.1光缆故障不能及时发现

　　光缆故障对光通信系统的影响是非常严重的，可能导致光纤通信系统的中断，甚至可能导致电力线路停运。

　　及时发现光缆故障，对于迅速排除故障、降低故障带来的影响非常重要。

　　而目前余杭电力通信光缆故障是依靠光纤设备告警或通信站点退出来来发现的，而这些条件混杂着许多非光缆因素，导致光缆故障不能及时发现。

　　2.2光缆故障不能快速准确定位

　　目前，余杭电力光缆故障定位的主要方法是依靠人工操作OTDR和结合图纸资料现场巡视查找故障点。

　　因图纸资料不准确、线路长度与光学长度相对误差和地标参数不一致等原因会造成位置判断的误差，导致故障点不能快速且准确的定位，扩大了故障对通信系统(网络)恢复时间，甚至影响电网安全稳定运行。

　　2.3光缆线路资源管理方法落后

　　余杭电力光缆资源量大而复杂，包括光缆、路径、光配和接头盒等部分，每一部分又包含着许多内容。

　　目前光缆线路的运行维护和管理工作量非常大，包括对上述资源的分配、使用、运行、查询和修改等，仍然使用电力表格和AUTOCAD图纸方式，资源管理方法落后。

　　3余杭光缆监测系统建设方案

　　3.1建设思路

　　建立光缆网络综合监测管理系统中心站，实现系统的主体功能;实现对光缆进行自动监测功能，实现对光缆的实时自动监视、自动告警、自动光纤测试、故障自动分析、电子地图故障定位等功能;建立地理信息为基础的图形化的光缆传输网地理信息管理人机界面;建立系统数据库，存储网络、线路、光缆、设备及所在的人井、电杆分布信息;实现各种管理应用功能模块功能。

　　3.2总体方案

　　3.2.1光缆监测系统基本内容

　　根据余杭电力光缆实际分布情况，选择中心站和勾庄监测站这两个分支较多的主要站点作为RTU监测站，在这两个RTU监测站配置了RTU主机、OTDR(光时域反射仪)、光开关设备来实现对各个方向的光缆纤芯监测功能，其他监测子站通过跳纤来连通监测路由。

　　同时在余杭局大楼建立光缆监测系统的中心站，配置光缆监测服务器、客户终端。

　　局大楼、勾庄变监测站的RTU将采集到的光缆实时运行信息，通过网络通道，送到局大楼的光缆监测中心站服务器内，服务器完成数据分析后再将后台信息传送到监测客户端进行数据显示。

　　3.2.2监测方式

　　为了保证监测不影响原光纤通信系统，同时尽量减少监测路由上的衰减，增大测试距离，本次工程多数采用离线的监测方式，即利用各段光缆的备用纤芯进行离线监测，各光缆端的备纤在光纤配线架上通过光跳线相联。

　　3.2.3告警联动方案

　　余杭光缆监测系统支持采用采集传输网管告警信息实现系统实时告警功能。

　　利用华为传输网管的实时信号，监测系统收集所有这些信号，并加以分析、过滤和集中，把有用的告警信号转换成监测系统现提供的接口协议，实现与监测系统的互连互动，实现实时告警功能。

　　3.3技术架构

　　整个系统分为三层：数据存储层、逻辑处理层和界面层。