电力通信光缆承担着保障通信网络基础运行的责任，随着现代智能电网建设工作的推进，电力通信光缆的线路相比之前也要更长，其业务也越来越多。通过分析近年来的通信运行数据可以发现，光缆故障因素是造成通信故障的主要原因。面对当前的形势，保障电力通信的顺畅是当前电力部门的重要课题之一，智能光缆运维管理系统的应用能够大大减少电力通信光缆的故障，在提升其运行效率的同时，保障电网业务能够更加安全、更加平稳地运行。
1.光缆智能监测必要性
1.1从光缆网络本身考虑
随着当今社会科技水平在不断进步，人们对通讯信号的要求越来越高，信号传输对光缆维护的需求以及要求也相比从前高了许多。此外，光缆是发生传输故障的重要因素之一，对于光缆的日常监测可以保障信号传输的稳定。因此，质量较高的光缆线路可以保障通信的流畅性。
1.2从现有网络运维现状考虑
传统的方式对线路状况的把握以及对于获得警报信息的方式都较为被动，并且无论哪种系统都无法判断光缆故障点的确切方位，无法迅速确定故障点的具体位置，就意味着需要对故障进行人工处理，导致整个排障的时间大大延长。此外传统的运维方式没有办法对光缆可能存在的隐患实行有效的预防[1]。
2.智能光缆运维
2.1智能光缆运维的优点
2.1.1更好地检测故障
一般情况下，当前使用的电力通信网络光缆保护系统以及光缆监测系统是在主用及备用的路线的基础上，在两种线路上都对OTDR（光时域反射仪）以及光功率监测装置进行安装。主光缆有业务光传输的时候，运用主光缆的光功率监测装置对业务光的改变模式进行监测，再运用备用光缆的OTDR对该线路上的信息进行监测；备用光缆有业务光传输的时候，则与上述情况运用相反的方式进行处理。此时就应该装设两套OTDR系统才能更好地对光缆线路进行监测、保护与维修的相关工作，在不知不觉中大大增加了光缆运维的成本。运用智能光缆运维系统就可以设计光缆间的共享系统，从而对多个光缆线路进行监测，极大程度上减少了光缆运维的成本。
2.1.2更好地维护光缆
一般情况下，以往使用的光缆监测系统通过运用OT-DR（光时域反射仪）对该光缆的后向散射曲线实施监测，从而对光缆线路进行自动监测和对光缆的故障点进行自动定位。通过对此系统的合理运用可以及时对光缆进行维护以及检测工作。就目前来看，保护光缆线路的工作是运用对各个光纤线路进行切换，从而对其进行保护的相关技术完成的。当运用简单的主路由以及备用路由实施桥接工作，但主路由发生阻断现象的时候，运用切换保护技术将自动切换到备用路由，从而实施通信传输系统的保护工作。由于当前针对两个系统进行建设工作的企业不同，其各有各的管理系统，并且二者没有联系，这就给光缆的保护、监测和维护工作带来极大的困难。智能运维系统就能够进行保护、监测、维护等工作的实施，从而实现平台的综合运用[2]。
3.智能光缆运维管理系统
3.1原理分析
智能运维管理系统应该进行设计的部分包含保护设计、监测设计以及联动设计。下面就其各部分展开分析：
3.1.1联动设计
联动设计包含软件设计和硬件设计。硬件设计是针对光路嵌入式结构进行设计，以确保保护系统能够连接到测试信号，当保护系统连接成功，监测系统发出的测试信号就会在物理链路上针对存在故障的链路实施监测工作。软件设计是设置光路信息表。采用测试光路纤芯信息以及周期性测试的方式，设置光路状态信息表。此报表的设置是为今后对故障光路的状态的分析、研究提供精准的数据。
3.1.2保护设计
保护设计建立在双向四纤保护的基础上，从而使端局的发送端以及接收端都能够对运用主线路或者备线路传输进行同步的选择。这种方案能够保证对主线路和备用线路的运行状态及时监控。工作光通路发生无光或者弱光情况时，两个端局会对其进行自动告警，或者直接自动将线路切换至备用线路。而后对主光通路进行检测，在通路恢复正常以后，就可对工作通路进行选择。两个端局运用内置光的发射器以及光接收器取得联系并同步，光发射器能够发送三种或三种以上的信号，当接收器将信号接收后，上游的指令信号就会传输到接收控制单元对其进行识别。在实际操作中，利用2×2光开关完成光路的实现。双向四纤结构示意图详见图1。
图1 双向四纤结构示意图
3.1.3监测设计
进行监测设计时，首先要设计相应的激光器，把较窄的光脉冲当作探测信号射入到光缆端面中。当光脉冲沿光纤进行传播的时候，各个瑞利散射背向的散射面会回到光缆的入射端口，在光信号遭遇裂纹的时候，将发生菲涅尔反射现象，裂纹的背向反射光也将会回到光纤入射端口。运用较为符合条件的光耦合以及能够快速感应的光电检测器对输入端口背向光的到端口的时间以及大小进行监测，通过FPGA算法就可以计算出一定程度上的检测到光缆的传输特征、发生故障位置以及长度等相关信息。监测解调算法详见图2。
图2 监测解调算法示意图
3.2监测方案
监测时应利用光功率与OTDR有机结合的方案，运用光功率监测的方式对光缆故障进行检测，发生故障之后会自动把OTDR转换至发生故障的线路实施测试，不影响实际系统功能的前提下，使OTDR管理多个通道能够使运行成本大大减少。监测方案示意图详见3。
图3 监测方案示意图
3.3结构设计
3.3.1系统结构
系统结构包含网管单元、第一以及第二光开关、主备用光缆、OTDR模块以及各个光功率监测部分。这些部分会分别和网管单元进行连接，第一光开关有两个输入端和两个输出端。输入端用于对业务光脉冲以及测试光脉冲进行输入，输出端用于将主光缆与备用光缆输入端口相连接；主备用光缆的输出端口可以将第二光开关上的两个输入端口相连接，第二光开关上的两个输出端口分别在用户端以及OTDR模块上的信号接收端进行连接，各个光功率监测部分用于监测主备用光缆的线路消耗状况，OTDR模块用来监测主备用光缆上的故障信息以及参数，第一光开关用来转换主备用光缆上的输入光脉冲，而第二光开关用来转换主备用光缆的具体输出线路。
3.3.2光功率监测单元
光功率监测单元包含四个部分。第一光功率监测单元被设置在主光缆和第一光开关的耦合位置上；第二光功率监测单元被设置在主光缆和第二光开关的耦合位置上；第三光功率监测单元被设置在备用光缆和第一光开关的耦合位置上；第四光功率监测单元被设置在备用光缆和第二光开关的耦合位置上。第一光功率监测单元与第二光功率监测单元在主光缆检测到的光脉功率差值，其数值就反映出主光缆的线路损耗故障问题；第三光功率监测单元与第四光功率监测单元在备用光缆上监测到光脉冲功率的差值，该数值就反映出备用光缆的线路损耗情况。2×2光开关有输入端口以及输出端口各两个，其主要用于进行光路的转换。第一光开关与第二光开关都是2×2光开关。OTDR模块包含信号发射端口TX以及信号接收端口RX，将信号发射端口同第一光开关上的输入端口进行连接，再将信号接收端同第二光开关上的输出端口进行连接；信号发射端口所运用的是脉冲激光器，其主要应用于对测试光脉冲实施发射的工作；OTDR模块是光时域反射仪，其作用是对光缆故障位置进行实时定位[3]。
3.4具体应用
在具体实施的时候，把智能光缆运维管理系统在主要干线链路上运行，将运行之后半年以内的运行状况进行整合分析。针对保护部分，如果运用人力传达切换线路的命令至切换结束，平均用时是每秒23 米，整个流程在每秒50米内完成操作，切换后传回切换状态的全部过程平均为3分钟左右。监测部分的显示包含点周期、点名以及中断联动测试等各种测试结果的成功率均为100%，并且每次的远程操控测试均可在3分钟内完成操作。运用该系统，在对光缆中断故障检测的时候，不但节省了机房测试、故障排查等工作的时间，而且在跨地区光缆出现故障时，能够清楚地确定出现故障的准确位置，避免了过去两地皆派遣专业人员前往故障点进行排查和处理的情况。针对交通不便利的地区，能够节省大半的时间[4]。
4.结束语
在光缆维护和监测过程中，运用到智能光缆运维监测系统可以大大提升工作效率，将各项损失大幅减少，和当前常用的光缆维修与监测技术比较，这种系统能够根据网络监管程序的显示，对光缆线路的运行状况进行实时的监测，在监测通信光缆时，还能够对光缆线路实施保护工作，从而形成自动化、智能化的光缆运维管理，为智能光缆运维的发展起到强有力的保障。
参考文献：
[1] 周智睿. 电力通信光缆智能运维平台建设与应用[J]. 信息周刊, 2018, 000(012):1-1.
[2] 孙超. 基于QR二维码的电力通信网光缆管理系统设计[J]. 机电信息, 2017(33):155-155.
[3] 喻琰, 王志佳, 章立伟,等. 电力光缆网络智能管理系统的构建与应用[J]. 电力信息化, 2019, 017(011):57-62.
[4] 欧郁强, 彭志荣, 李瑞德. 基于GIS的光缆运维管理系统的设计与实现[J]. 计算机与数字工程, 2017, 45(010):1960-1964.
