CN105763248A - 光缆纤芯网络监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光缆纤芯网络监控系统，包括应用层、网络层和终端层，其中终端层包括主RTU和从RTU，网络层通过光调制解调器和光纤组成通信组网，设于应用层和主RTU之间以及主RTU层和从RTU之间，用于不同的网络层级之间进行数据通信，主RTU和从RTU均包括设于变电站通信机房的远端光纤监测装置，远端光纤监测装置包括监测模块、OTDR测试模块和上位机。本发明可远程、在线、自动地监测整个光缆线路，实时监测光纤特性的变化及变化趋势，发现故障及时告警，有效地减少和预防光缆故障，准确确定光缆故障位置，压缩故障历时，减轻维护人员的工作负担，提高工作效率。

Description

光缆纤芯网络监控系统

技术领域

本发明涉及电力通信领域，尤其是涉及一种光缆纤芯网络监控系统。

背景技术

随着现代网络技术的发展，光纤已经成为主要的传输媒介，当前，电力系统通信网络和信息系统光缆建设的规模和数量都已经非常庞大，光缆保有量大的特点在为区域内通信环网提供丰富的迂回路由的同时，也对通信光缆运行维护提出了很高的要求。光缆传输性能因架设区域环境等条件影响，已与投运时出现了不同程度的变化。对区域内光缆进行例行检测，全面掌握其运行状态是确定是否对光缆进行计划检修，提高运行水平，保证光缆能随时能以最佳状态投入使用的必要手段。然而，由于南阳区域幅员广、站点多、站点间距离远、站内光缆多，对区域内光缆进行一次全面测试，需要一组专业人员连续工作2-3个月左右时间，占用了大量的人力物力资源，且测试周期较长，不能很好地对光缆动态性能进行全面监控。

近年来南阳地区通信环网优化工作的深入，区域内通信网络调整频繁，随着而来的是大量的通信光缆路由跳接工作。一条新光路跳接，需要两组工作人员（四人两车）往返于3个以上站点进行对纤、测试、尾纤连接，一个工作日往往仅能完成一条较复杂光路的跳接工作。而停用光路的跳纤拆除工作同样需要占用至少两人一车的资源。上述工作技术含量不高，但现有的操作模式占用了大量的人力物力资源。

现有技术中，解决上述问题的方案是采用光缆纤芯远程智能交换系统，远程智能交换系统可以远程实现对光纤线路的故障监测，便于提前对光缆线路的跳接故障进行预测和定位，实现了故障的提前预判和故障点的定位，但是，现有的智能交换系统存在着反应速度慢的问题，申请号为：201310616961.0的发明专利，公开了一种光纤保护通道在线监测系统，该系统采用自动的周期测试方式，这种方式不但反映速度慢，而且缩短了器件的使用寿命。申请号：201110042959.8的发明专利，公开了一种基于无线宽带结合光纤技术的智能电网建设方案，包括无线宽带模块集成群、光纤模块集成群、GPS定位模块群、数据传输模块群以及遥控附件模块群，数据传输模块群用于智能电网中，各类数据(信息)的传输和校对并向其他设备发出操作指令；遥控附件模块群指包含语音视频传输系统、异常情况定位和纠正系统，系统的其他部分通过远程遥控模块群予以全程控制，排除人工作业的危险性，但是面对日益复杂的通信网络和种类繁多的光纤通信设备，采用这种方式导致系统非常庞大，不利于实际现场的广泛应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光缆纤芯网络监控系统，解决了现有技术中光缆的故障检测反应速度慢、故障检测点不准确以及系统庞大不利于实际应用的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光缆纤芯网络监控系统，包括：

应用层，所述应用层包括设于电力公司监控中心内的MTC主站，所述MTC主站包括主站服务器、监控屏幕、报警工作站、打印机和组网通信单元，所述主站服务器、监控屏幕、报警工作站、打印机和组网通信单元的通信端口通过通信总线进行通信；

终端层，所述终端层包括多个主RTU和多个从RTU,所述主RTU和从RTU均包括设于变电站通信机房的远端光纤监测装置；

网络层，所述网络层设于应用层和主RTU、主RTU和从RTU之间，用于所述应用层和主RTU之间以及主RTU和从RTU之间进行数据通信；

所述远端光纤监测装置包括监测模块、OTDR测试模块和上位机，所述监测模块设置于光缆配架线上，所述监测模块的输出端分别与OTDR测试模块和上位机的输入端电连接，所述OTDR的输出端与所述上位机的输入端电连接。

优选的，所述主RTU还包括通信服务器和光调制解调器，所述通信服务器通过光纤与光调制解调器进行通信。

优选的，所述从RTU还包括通信服务器和光调制解调器，所述通信服务器通过光纤与光调制解调器进行通信连接。

优选的，所述网络层通过光调制解调器和光纤组成通信组网。

优选的，所述监测模块包括：

AIU光路采集单元，所述AIU光路采集单元包括分路器和光功率监测器，所述分路器的输出端与光功率监测器的输入端电连接；

OSU光路切换单元，所述OSU光路切换单元包括光路一极切换模块和光路二极切换模块，所述光路一极切换模块和光路二极切换模块的输入端均与所述AIU光路采集单元的输出端电连接。

优选的，所述远端光纤监测装置还包括数据显示单元，所述数据显示单元的信号输入端与所述监测模块的输出端电连接。

优选的，所述主站服务器包括数据库，所述数据库存储的信息包括光缆线路的接头位置、地标信息、接头杆、光缆预留杆位置和预留光缆余长的长度信息，以及故障的位置、类型和报警信息。

本发明的有益效果是：

1、本发明可远程、在线、自动地监测整个光缆线路，实时监测光纤特性的变化及变化趋势，发现故障及时告警，有效地减少和预防光缆故障，准确确定光缆故障位置，缩短故障时间，减轻维护人员的工作负担；

2、本发明的网络通信结构采用层级式和开放式结构，各个层级上可以根据需要增加监测的设备，增加的设备通过接入网络层的光调制解调器可以方便的与现有监控系统进行集成；

3、通过本发明应用层的监控屏幕，能够直白、清晰且实时地将光纤的通断状态显示给工作人员，以实现光缆故障实时发现、尽早处理，及时消除安全隐患，达到了在提高工作效率的同时，确保光纤通信网稳定可靠运行的目的；

4、本发明的应用层设置有报警工作站，当主RTU和从RTU检测到光缆纤芯出现断裂或跳线情况时，可以及时将报警信息通过报警工作站及时的发送给工作人员，达到提醒和警示工作人员的目的；

5、远端光纤监测装置的监测模块监测到工作光缆纤芯的光功率低于特定门限值时，进行故障告警，系统自动启动远端光纤监测装置，对告警线路实时检测，通过收集、处理、分析检测结果数据，将检测结果以数据曲线和列表方式呈现给工作人员；并且综合线路信息和地标信息，直接定位故障点，缩短检测和诊断时间，方便工作人员进行线路维护操作。

附图说明

图1为本发明实施例1网络结构示意图；

图2为本发明实施例1中远端光纤监测装置的组成结构示意图；

图3为本发明实施例2中远端光纤监测装置的组成结构示意图；

图4为本发明实施例3中远端光纤监测装置的组成结构示意图；

图5为本发明实施例4网络结构示意图；

图中：1-应用层、2-网络层、3-主RTU、4-从RTU、5-监测模块、6-OTDR测试模块、7-上位机、8-AIU光路采集单元、81-分路器、82-光功率监测器、9-OSU光路切换单元、91-光路一极切换模块、92-光路二极切换模块、10-数据显示单元、11-报警单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

本发明的网络结构如图1所示，包括应用层1、网络层2和终端层，其中终端层包括主RTU3和从RTU4。网络层2通过光调制解调器和光纤组成通信组网，设于应用层1和主RTU3之间以及主RTU3层和从RTU4之间，用于不同的网络层级之间进行数据通信。

应用层1包括设于电力公司监控中心内的MTC主站，MTC主站包括主站服务器、监控屏幕、报警工作站、打印机和组网通信单元，主站服务器、监控屏幕、报警工作站、打印机和组网通信单元上均通过工业以太网通信端口与网络层2进行数据通信。主站服务器包括数据库，数据库存储的信息包括光缆线路的接头位置、地标信息、接头杆、光缆预留杆位置和预留光缆余长的长度信息，并且主站服务器还可以存储故障的位置、类型和报警信息，方便技术人员查看故障信息，为排除故障提供依据。

终端层包括多个主RTU3和多个从RTU4,主RTU3和从RTU4均包括设于变电站通信机房的远端光纤监测装置、通信服务器和光调制解调器。远端光纤监测装置包括监测模块5、OTDR测试模块6和上位机7，监测模块5设置于光缆配架线上，用来检测光缆纤芯的工作状态，监测模块5的输出端与OTDR测试模块6的输入端电连接，将监测的光缆信息的电信号传送给OTDR测试模块6，并且监测模块5的信号输出端口通过串行总线与上位机7进行通信，将监测的光缆信息的电信号传送给上位机7进行数据处理和显示，方便作业人员实时监测光缆纤芯的状态信息。OTDR测试模块6的输出端与上位机7进行串口通信，将OTDR测试模块6监测的光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位信息传送给上位机7进行处理。上位机7通过以太网接口与光调制解调器进行通信，光调制解调器通过光纤与通信服务器进行通信连接，将监测到的光缆纤芯运行状态信息上传到通信服务器中。

如图2所示，远端光纤监测装置的监测模块5包括AIU光路采集单元8和OSU光路切换单元9两大部分，AIU光路采集单元8包括分路器81和光功率监测器82，分路器81的输出端与光功率监测器82的输入端电连接；OSU光路切换单元9包括光路一极切换模块91和光路二极切换模块92，光路一极切换模块91和光路二极切换模块92的输入端均与AIU光路采集单元8的输出端电连接。

本发明的远端光纤监测装置的工作原理如下：

远端光纤监测装置是利用OTDR测试模块6(光时域反射仪)对光缆线路进行测试，得到故障点位置，通过光功率监测器82对被测光缆纤芯的光功率进行采集，当光功率监测器82监测到光缆纤芯中的光功率值变化低于告警门限值时，光功率监测器82立即将告警信送到上位机7，上位机软件便会自动向光开关发出切换命令，切换光通道，使故障线路与0TDR测试模块所在线路连通，同时向OTDR测试模块6发出命令，启动OTDR测试模块6对故障光纤进行测试和故障定位，并在上位机软件上显示告警信息和曲线数据图。软件会自动将故障位置、类型和告警类别等信息存入数据库以便日后查询，结合数据库中存储的地标信息，显示出发生故障的具体位置。

主RTU3和从RTU4的远端光纤监测装置将监测到的光缆纤芯的运行状态信息通过光调制解调器上传到通信服务器中，通信服务器通过网络层2将光缆纤芯的运行状态信息传送到应用层1内的主站服务器中，经过服务器的运算处理将故障信息和故障点的位置信息在监控屏幕上进行显示，并且当情况严重时通过报警工作站向工作人员发出声光报警，为工作人员进行光缆纤芯的故障预防和故障处理提供依据，缩减了逐级排查的时间，提高了工作效率，节省了人力物力。

实施例2：

如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，远端光纤监测装置还包括数据显示单元10。数据显示单元10的信号输入端与监测模块5的输出端电连接，数据显示单元10能够在现场显示监测模块5采集的光缆纤芯的运行状态信息，使得检修维护人员可以直观的观察到光纤的运行信息。

实施例3：

如图4所示，本实施例与实施例2的不同之处在于，远端光纤监测装置还包括报警单元11，报警单元11采用旋转式声光报警器，当监测模块5监测到光缆纤芯运行状态存在异常时，旋转式声光报警器发出声光报警，以达到警示作业人员的目的。

实施例4：

如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，还包括智能手持设备，智能手持设备采用智能手机，智能手机内部安装有针对本系统开发的软件，通过智能手机接入互联网访问应用层1中的主站服务器，使得作业人员可以实时监控光缆纤芯的运行状态信息，并且通过智能手机能够查询故障点的具体位置信息，通过智能手机的GPS定位功能能够为检修人员定位故障点提供帮助，提高了检修人员的作业效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种光缆纤芯网络监控系统，其特征在于，包括：

应用层，所述应用层包括设于电力公司监控中心内的MTC主站，所述MTC主站包括主站服务器、监控屏幕、报警工作站、打印机和组网通信单元，所述主站服务器、监控屏幕、报警工作站、打印机和组网通信单元的通信端口通过通信总线进行通信；

终端层，所述终端层包括多个主RTU和多个从RTU,所述主RTU和从RTU均包括设于变电站通信机房的远端光纤监测装置；

网络层，所述网络层设于应用层和主RTU、主RTU和从RTU之间，用于所述应用层和主RTU之间以及主RTU和从RTU之间进行数据通信；

所述远端光纤监测装置包括监测模块、OTDR测试模块和上位机，所述监测模块设置于光缆配架线上，所述监测模块的输出端分别与OTDR测试模块和上位机的输入端电连接，所述OTDR的输出端与所述上位机的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的光缆纤芯网络监控系统，其特征在于：所述主RTU还包括通信服务器和光调制解调器，所述通信服务器通过光纤与光调制解调器进行通信。

3.根据权利要求1所述的光缆纤芯网络监控系统，其特征在于：所述从RTU还包括通信服务器和光调制解调器，所述通信服务器通过光纤与光调制解调器进行通信连接。

4.根据权利要求1所述的光缆纤芯网络监控系统，其特征在于：所述网络层通过光调制解调器和光纤组成通信组网。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的光缆纤芯网络监控系统，其特征在于，所述监测模块包括：

AIU光路采集单元，所述AIU光路采集单元包括分路器和光功率监测器，所述分路器的输出端与光功率监测器的输入端电连接；

OSU光路切换单元，所述OSU光路切换单元包括光路一极切换模块和光路二极切换模块，所述光路一极切换模块和光路二极切换模块的输入端均与所述AIU光路采集单元的输出端电连接。

6.根据权利要求1所述的光缆纤芯网络监控系统，其特征在于：所述远端光纤监测装置还包括数据显示单元，所述数据显示单元的信号输入端与所述监测模块的输出端电连接。

7.根据权利要求1所述的光缆纤芯网络监控系统，其特征在于：所述主站服务器包括数据库，所述数据库存储的信息包括光缆线路的接头位置、地标信息、接头杆、光缆预留杆位置和预留光缆余长的长度信息，以及故障的位置、类型和报警信息。