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光電纜運維及防盜綜合監測系統

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問題與現狀


人為因素導致的斷纜、物理壓強過大導致的通信效率下降等問題就像達摩克里斯之劍一樣懸在每個光纜運營者的頭上揮之不去

據統計,2015年底全國建設的光纜總量達到了人均0.66芯,即2億芯,按平均24芯/纜計算,全國光纜總數達到近1000萬。而大規模長距離光纜運營者面臨的最大也是最常見問題,是由于外界因素導致的光纜通信效率下降和光纜通信中斷等問題。由于光纜長距離部署,在發生外部干擾性事件時,很難快速定位外部事件發生的位置,會極大地延緩故障修復進度。這種運營模式下的運維和防盜一直是所有光纜擁有者面臨的挑戰,為了緩解或解決近年來城區、郊區以及?速公路管道光纜運行維護管理工作困難和長期被人為破壞等情況,WiFiberMon系統實現了光纜故障、外界開挖等破壞事件的準確檢測定位報警,集故障定位、運維管理、防盜等功能于一體。(詳見圖1、2、3)

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系統設計原理與架構


基于纖芯本身信號進行數據監測、采集和處理是真正解決大范圍長距離光纜監測的唯一有效途徑

由于光纜敷設的特殊性,如果采用電信號裝置實現光纜監測的定位等能力,則監測精度取決于電信號裝置的密度。而光纜的大范圍長距離部署,決定了獨立于光纜實施的任何監測技術手段都無法在合理成本基礎上實現高精度、大覆蓋的業務目標。

基于自主研發的分布式光纖傳感技術解決管道光纜的運維管理和防盜等技術難題。通過利用現有光電纜中通信光纜中的空余纖芯,收集外界擾動對小弱光信號的影響信息,經過數據分析,轉換成為光纖傳感信息,能夠觸發告警信號,完成光纜故障、外界開挖等破壞事件的準確檢測定位報警,實現集故障定位、運維管理、防盜等功能于一體的綜合監測系統。


系統功能架構(詳見圖4)


    1.系統整體可分為三部分子系統模塊功能:

    包含資源錄用、資源修改、資源呈現功能,相關資源數據包括:

    ·光纜路由走向;

    ·管井之間距離;

    ·管井之間光纜距離;

    ·光纜歷史檢修記錄;

    ·其它相關數據。

    該子系統作為整套系統的基礎數據提供與維護模塊,支撐防盜監測和線纜巡檢功能。

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    2.防盜監測管理

    實現多條光電纜防盜防破壞及綜合管理功能,以及設備自身的狀態監測及設備管理功能。該部分功能包含:

    ·告警信息圖形化呈現;

    ·告警信息預判機制建設;

    ·告警信息處理;

    ·告警信息記錄。

    3.線纜巡檢管理

    對電子標簽進行信息讀寫,并對手持電子標簽終端所上傳的數據進行整理分析,記錄手持終端讀取電子標簽記錄,作為巡檢記錄,并呈現在軟件界面上。

    

系統部署


分布式部署多通道傳感裝置,電子標簽增加定點巡檢的自動化能力,集中式資源數據后臺實現對光傳感信息的分析處理與運維監測

根據光纜路由走向和資源分布,確定多通道傳感裝置的部署位置。該裝置為光纜單端部署模式,對于任意光纜僅需部署在一端即可完成光纜監測。監測指標包括:

光纜受到的外界擾動信息—外界因素形成的光纜物理擾動,引發的傳感探測信號波動;

光纜受到的物理壓強信號—傳感器發出的調制光信號在經過光纜沿線具有不同壓強分段(例如10米一段)時,其折射、衍射、反射等信號會出現差異,從被被傳感器感知;

光纜所處環境的溫度—傳感器發出的調制光信號在經過光纜沿線具有不同溫度分段(例如10米一段)時,其信號會出現差異,從而被傳感器感知多通道傳感裝置既可以僅對上述指標中的一種進行探測,也可以對多種指標同時探查,只是成本不同而已。

監控主機用于實現后臺的光纜資源統一管理、光信息數據分析處理;

多通道光信號解調系統通過光開關分時接入多條通信光纜,同步并行監測;

電子標簽及手持式電子標簽終端,主要用于實現線纜標識及巡檢過程中對不同線纜的識別,并通過GPRS無線通信模塊,將信息實時發送給監控終端,進行巡檢率的自動計算。


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場景呈現


    與衛星地圖相整合的可視化界面,高效、直觀地呈現出當前的光纜資源分布、防盜竊盜割信息

    系統呈現的功能提供了可視化綜合交互模塊,包括百度地圖入侵報警及運維巡檢綜合交互,界面報警聲、光提示,GPRS終端狀態顯示等其它信息。(詳見圖6)

    

    防盜檢測

    可以看到,該系統用于防盜監測具有定位精準,實時感知,可視化呈現的特點,并且具備在尚未發生入侵(例如僅產生了鉆探振動)時預警的能力。(詳見圖6)

    

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資源管理與巡檢


    線纜資源管理

    記錄光纜的名稱、長度、經緯度位置等信息。(詳見圖6)

    管井資源管理

    記錄管井號、對應光纜、位于對應光纜的具體位置、管井經緯度位置和電子標簽編號(如果部署了電子標簽)。(詳見圖6)

    電?標簽資源管理

    記錄了電子標簽編號、管井號、光纜號、巡檢序號、巡檢日期和時間。(詳見圖6)

    技術突破與創新

    本系統實現了以下四個方面的技術突破和創新:

    ·實現單端監測距離86km,定位精度: 20m;

    ·提升了長距離光纜監測的信噪比;

    ·降低了傳感裝置掃頻次數,提示測量速度,同時改善測量準確度;

    ·通過集中分布式光纖傳感技術、RFID射頻識別、GPRS?線通信模塊、短信貓技術及數據庫管理、百度地圖交互等多種技術,綜合實現智能電子管道通信光纜運維及資源管理,實現對管道通信光纜健康監測的“智能”、“自動化”及“可視化” 等方面的綜合升級改造。


試點應用評價


“從該系統的試點應用過程中,我們看到了面向大規模距離光纜部署,實現自動化運維管理的能力。該系統如能廣泛應用,必將讓光纜運維的技術能力和水平前進一大步。”

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