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光缆线路监测系统的原理及应用

由于HYPERLINK"http://www.vlan9.com/telecom/k5/index.html"\t"_blank"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，HYPERLINK"http://www.vlan9.com/telecom/c2/index.html"\t"_blank"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。根据监测对象的不同，一般将监测系统分为两大类：对光缆金属护套对地绝缘电阻的测试和对光纤后向散射系数的测试，前者也称光缆护套对地绝缘自动监测系统，后者称光纤自动监测系统。下面分别加以说明。１光缆护套对地绝缘电阻自动监测系统光缆护套对地绝缘电阻自动监测系统是通过远程测量直埋光缆金属外护层对大地构成回路的完整性来实现对光缆监测的目的。它利用远程供电系统对安装于直埋光缆接头盒内的设备进行充电，并进行数据的收集和分析，产生告警信号。目前较为成功的光缆护套对地绝缘电阻监测系统是由英国雷迪公司研制生产的ＬＭＳ－３ＡＲＲＭ自动远程监测系统。该系统于１９９６年在上海新场中继站至南汇登陆局间全长３９ｋｍ的线路上进行了安装。下面以ＬＭＳ－３ＡＲＲＭ系统为例，介绍直埋光缆护套对地绝缘自动监测系统。１．１系统的组成光缆护套对地绝缘自动监测系统一般由前站、监测站和监测中心组成。前站是该系统的主要组成部分，安装于光缆接头盒处，通过测量本接头盒与下一个接头盒之间的金属护套对大地的绝缘电阻来监测地下光缆状况。监测站为前站提供工作电压，发送测试信号，收集测量结果，并进行数据处理，将处理结果传送至监测中心。当测试数据超过设定门限值时，发出告警信号。监测中心分析从监测站传输来的数据，并进行处理，以图形、表格等较为直观的形式展示出来。也可发出告警音，还可进行周期或定点测试。１．２系统各部分的功能及工作流程１前站：主要由微处理器、电子开关、发射机、远供单元、电阻测量单元、防雷保护和传感器等部分组成。其主要功能是接收监测站提供的供电电源、指令测量金属护套对地绝缘电阻、测量接头盒内湿度并将测量数据传送到监测站。前站共有常态、供电、测量和数据传输等４个工作状态。在常态时，前站中的电子开关处于断开状态，光缆的金属护套每２～３ｋｍ相互绝缘。当来自监测站的供电或指令到来时，电子开关闭合，前站进入供电状态。监测站通过金属护套对地构成的回路向前站远供单元的电容器进行充电，电容器中的充电电压即是前站的工作电压。充电完毕后，前站中的微处理器启动电阻测量单元进行测量，然后将数据经金属护套传送至监测站。２监测站：主要由中央处理单元、通信单元、信号发生器、告警单元、供电单元等部分组成。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HYPERLINK"http://www.vlan9.com/telecom/b11/index.html"\t"_blank"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、８ｋ