GIS技術(shù)在電力通信光纜運(yùn)維中的應(yīng)用研究

張志斌

摘 要：電力通信光纜是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其安全、可靠的運(yùn)行對(duì)提高供電質(zhì)量、確保供電安全性具有重要作用，因此對(duì)通信光纜進(jìn)行有效的運(yùn)維管理十分重要，傳統(tǒng)的運(yùn)維管理存在諸多不足之處，將GIS技術(shù)應(yīng)用到通信光纜的運(yùn)維管理能極大的提高管理水平和效率。文章首先分析了GIS技術(shù)在在電力通信光纜資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，其次研究了GIS技術(shù)在電力通信光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理和故障定位中的應(yīng)用，為提升通信光纜運(yùn)維管理水平提供幫助。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；通信光纜；運(yùn)維

中圖分類號(hào)：TN915.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）29-0067-02

1 概 述

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，電力部門投入了大量的資金對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化和改造，通信光纜由于大容量、高速率得到了廣泛應(yīng)用，智能電網(wǎng)建設(shè)中新建了大量的光纜線路，與此同時(shí)，對(duì)通信光纜的管理問題也越來越突出。

傳統(tǒng)的通信光纜維護(hù)管理主要依靠人工進(jìn)行，如現(xiàn)場(chǎng)采集資源、采用紙質(zhì)標(biāo)簽、人工逐段測(cè)試、故障定位等，這種管理模式存在工作量大、定位不準(zhǔn)、排障時(shí)間長、風(fēng)險(xiǎn)較高等不足之處，再加上光纜比較面積，設(shè)備容量大，信息傳播快，一旦發(fā)生故障，會(huì)給正常通信造成巨大的影響，甚至使整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生癱瘓，這將會(huì)給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。

GIS系統(tǒng)是將地球的表面及空間地理分布相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、分析及描述等，在計(jì)算機(jī)環(huán)境的支持下可進(jìn)行數(shù)據(jù)的各項(xiàng)處理，將GIS技術(shù)應(yīng)用到電力通信光纜運(yùn)維中，能提升通信光纜的運(yùn)維管理水平，筆者對(duì)GIS技術(shù)在電力通信光纜運(yùn)維中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2 GIS技術(shù)在在電力通信光纜資源管理系統(tǒng)中的 應(yīng)用

對(duì)電力通信資源管理而言，傳統(tǒng)的管理模式是以手工為主，計(jì)算機(jī)為輔，這種管理模式存在諸多弊端，具體表現(xiàn)如下：

第一，光纖資源管理信息化程度不高，網(wǎng)絡(luò)資源動(dòng)態(tài)更新不及時(shí)，資料的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析工作量巨大，耗時(shí)耗力；

第二，故障排查難，定位時(shí)間長。由于資源管管理各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息之間沒有實(shí)現(xiàn)共享和關(guān)聯(lián)，因此難以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的故障定位，增加了故障排查的實(shí)踐；

第三，通信與輸電線路兩專業(yè)之間的信息沒有實(shí)現(xiàn)共享。

光纜維護(hù)單位數(shù)量眾多，各種關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，通信和線路之間信息未共享，導(dǎo)致信息之間的溝通和交流效率低下，再加上兩者的基礎(chǔ)信息沒有實(shí)現(xiàn)綁定，因此電力通信光纜的運(yùn)行存在諸的安全隱患。而利用GIS技術(shù)能將地理信息和光纜網(wǎng)絡(luò)屬性對(duì)應(yīng)起來，能實(shí)現(xiàn)多種功能，具體包括下述幾種功能：

第一，靜態(tài)資源管理。GIS技術(shù)在電力通信光纜中應(yīng)用后能實(shí)現(xiàn)對(duì)地理資源、通信站、纖芯、接頭盒等多種類型靜態(tài)資源的位置和屬性信息的管理；

第二，光纜運(yùn)維管理。GIS技術(shù)在電力通信光纜中應(yīng)用后能實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜的巡視、測(cè)試數(shù)據(jù)、定位、隱患、應(yīng)急預(yù)案等方面的管理，并能對(duì)各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；

第三，運(yùn)行監(jiān)視管理。GIS技術(shù)在電力通信光纜中應(yīng)用后能實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、告警及故障點(diǎn)的定位等。

3 GIS技術(shù)在電力通信光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理中的應(yīng)用

3.1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理的原理

在智能電網(wǎng)中，電力通信光纜網(wǎng)絡(luò)和GIS系統(tǒng)之間存在密切關(guān)聯(lián)，因此可通過GIS技術(shù)的拓?fù)潢P(guān)系，再結(jié)合計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)通信光纜故障的快速監(jiān)測(cè)。

3.2 OTDR光纖在線監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)

電力通信光纜傳統(tǒng)的運(yùn)維管理必須要人工進(jìn)站，人工在進(jìn)行檢修時(shí)還需要暫時(shí)停止部分業(yè)務(wù)，用OTDR人工對(duì)光纜進(jìn)行掃描，根據(jù)掃描結(jié)果判斷通信光纜的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來決定是否需要采取相關(guān)的措施。

而采用外置的OTDR無需人工進(jìn)站，也無需停止業(yè)務(wù)，不僅能直接實(shí)現(xiàn)對(duì)通信光纜的在線監(jiān)測(cè)和分析，還能將檢測(cè)獲得的結(jié)果自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)既能評(píng)估光纜的工作狀態(tài)，還能有效的分析通信光纜的故障點(diǎn)隱患，極大的提升 了通信光纜的管理水平和質(zhì)量。具體監(jiān)測(cè)步驟如下：

①測(cè)試脈沖波長的選擇。

對(duì)脈沖波長的選擇要考慮多方面因素，如衰耗、監(jiān)測(cè)方式、抗干擾性能等，基于這些方面的考慮，一般選擇波長更長的

1 625 nm。

究其原因關(guān)鍵在于如下幾方面：

第一，部分業(yè)務(wù)波長為1 550 nm，如果選擇同樣的波長進(jìn)行監(jiān)測(cè)，很可能對(duì)業(yè)務(wù)波造成干擾，選擇1 625 nm能確保測(cè)試信號(hào)在有效頻帶之外；

第二，選擇的1 625 nm波長對(duì)通信光纜的彎曲更加敏感，一旦在通信光纜的彎曲處發(fā)生故障，其衰耗比1 550 nm要大很多。

②具體測(cè)試方案。

按照應(yīng)用場(chǎng)景的不同，通常采用下述兩種測(cè)試方案：

第一種，業(yè)務(wù)光纖測(cè)試。在對(duì)電力通行光纜進(jìn)行測(cè)試時(shí)，由于通常選擇不同波長的信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，因此需要通過相關(guān)設(shè)備將測(cè)試和業(yè)務(wù)信號(hào)復(fù)用到同一根光纖不同的波長上，然而將這些脈沖傳輸?shù)狡渌军c(diǎn)，進(jìn)入接入站。

第二，備用線芯測(cè)試。按照貝爾實(shí)驗(yàn)室得到的研究結(jié)論可知，對(duì)通信光纜來說，一條光纜內(nèi)部的纖芯受到外界環(huán)境影響時(shí)發(fā)生的物理變化基本相同，因此只需對(duì)某條備用纖芯進(jìn)行測(cè)試就可以獲得通信光纜纖芯物理性能的變化。與業(yè)務(wù)纖芯相比，備用纖芯的測(cè)試更加便捷，簡單，僅需要在備用光纖端點(diǎn)的局點(diǎn)安裝外置的OTDR和OSU，并將備用光纖接入相關(guān)端口就能進(jìn)行測(cè)試。

③告警信息的輸出。

通信光纜發(fā)生故障時(shí)的告警也是監(jiān)測(cè)管理的重要環(huán)節(jié)，在GIS系統(tǒng)中通過設(shè)備告警采集接口就能對(duì)光纜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦電力通信光纜在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，光功率減小到預(yù)設(shè)值以下，或者光纖在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常衰耗，就會(huì)立刻發(fā)出告警。

在對(duì)通信光纜進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)定的程序判斷光纜的“接頭松動(dòng)、脫落、彎曲”等故障類型，并發(fā)生對(duì)應(yīng)的告警信息，當(dāng)告警信息發(fā)出后，系統(tǒng)就會(huì)立刻激活OTDR對(duì)出現(xiàn)故障的通信光纖線芯進(jìn)行測(cè)試，以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確定位。

4 GIS技術(shù)在電力通信光纜故障定位中的應(yīng)用

當(dāng)電力通信光纜線路發(fā)生故障后，首先要故障發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行快速定位和顯示，這對(duì)贏得寶貴的搶修時(shí)間十分重要，網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)也會(huì)加快，能有效減少故障帶來的各項(xiàng)損失。GIS技術(shù)在電力通信光纜故障定位步驟如下。

4.1 距離測(cè)量

要測(cè)量電力通信光纜發(fā)生故障點(diǎn)距離機(jī)房的光學(xué)距離，可根據(jù)OTDR原理測(cè)量出對(duì)應(yīng)的光纖長度。為了確保測(cè)量的精確度，可在測(cè)量之前根據(jù)光纜的具體狀況設(shè)置好OTDR的折射系數(shù)，并將光標(biāo)沿著波形置于正確的位置。

采用這種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)存在偏差，這種偏差是OTDR上指示的距離讀數(shù)，通常情況下大于實(shí)際距離。電力通信光纜一旦發(fā)生斷路故障，信號(hào)在斷路故障處會(huì)發(fā)生突變，因此用OTDR能準(zhǔn)確測(cè)量到故障點(diǎn)距離機(jī)房的距離。

4.2 故障定位算法

從上述步驟中獲得故障點(diǎn)距離機(jī)房距離后可從數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，由于電力通信光纜銜接處存在盤繞或者余留，所以測(cè)量距離大于實(shí)際距離，然后從搜索到的數(shù)據(jù)中取差的最小值進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果越小越接近要找的故障點(diǎn)記錄，依據(jù)這些能夠在顯示屏上確定故障點(diǎn)到機(jī)房距離及坐標(biāo)。一旦確定故障點(diǎn)的位置，就可以通過采用GIS系統(tǒng)查看附近的信息，進(jìn)而確定故障點(diǎn)的具體位置。

故障點(diǎn)算法主要按照下述程序進(jìn)行：

第一步，獲得測(cè)量距離D；

第二步，從數(shù)據(jù)庫中找到D>=d的記錄；

第三，min（D-d）；

第四步，根據(jù)對(duì)應(yīng)的記錄確定故障發(fā)生的具體位置；

第五步，顯示。

4.3 確定故障點(diǎn)

當(dāng)電力通信光纜發(fā)生故障后，通過上述故障定位算法能夠得到故障點(diǎn)距離測(cè)量中心的距離，但是僅有這些信息并不能確定故障的具體位置，工作人員還必須能夠獲知故障點(diǎn)周圍附近比較明顯的標(biāo)志物或者地貌信息，只有這樣才能從地面上迅速確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。根據(jù)光纖測(cè)量獲得故障點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的距離，然后在GIS系統(tǒng)上查詢出故障點(diǎn)附近的地理信息，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。維護(hù)、搶修人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫提供的詳細(xì)直接到達(dá)故障點(diǎn)處理故障。

5 結(jié) 語

綜上所述，GIS技術(shù)在電力通信光纜運(yùn)維中具有廣泛的應(yīng)用，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)通信光纜的資源管理，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)通信光纜運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及故障定位，對(duì)全面提升電力通信光纜的管理水平和效率具有重要作用。同時(shí)，隨著智能電網(wǎng)和GIS技術(shù)的發(fā)展，GIS技術(shù)在智能電網(wǎng)中會(huì)發(fā)揮更為廣泛、更為重要的作用。

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