一種光纜纖芯實時監測系統的製作方法

2023-09-20 07:17:40 2

本發明涉及光纜實時檢測以及網絡安全領域，特別是一種光纜纖芯實時監測系統。

背景技術：

近年來光纖通信網絡規模不斷擴大，傳輸速率不斷提高，但光纜的管理水平滯後於光纖通信網絡的發展水平，維護與管理問題日漸突出，市政施工等外力破壞以及雷擊或倒塔等意外事故，導致光纜故障次數不斷增加，影響了光纖通信網絡的正常運行。因此，利用科學高效的手段對光纜線路進行監測與管理， 實時地監測光纜纖芯指標的劣化情況，提前預報光纜故障隱患， 及時發現光纜的意外中斷，以降低光纜意外中斷的發生率，縮短光纜的故障時間，顯得至關重要。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種光纜纖芯實時監測系統，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種光纜纖芯實時監測系統，提供一連接於光傳輸設備之間的待監測光纜，包括：一設置於待監測光纜處的空閒纖芯監測單元、一設置於待監測光纜處的在線監測單元以及一與光傳輸設備網絡管理系統相連的傳輸告警聯動監測單元；所述空閒纖芯監測單元以及所述在線監測單元均連接至一RTU 主控模塊，並將故障監測信號發送至該RTU 主控模塊；所述RTU 主控模塊連接至一設置於監控中心站的伺服器，並將故障監測信號以及該RTU 主控模塊的預設配置參數上傳至該伺服器；所述傳輸告警聯動監測單元與所述伺服器連接，並將獲取的故障監測告警信號上傳至該伺服器；所述伺服器根據所述RTU 主控模塊上傳的預設配置參數或所述傳輸告警聯動監測單元上傳的故障監測告警信號，並通過一GIS地理信息模塊確定故障產生的地理位置；所述伺服器將根據所述空閒纖芯監測單元以及根據所述在線監測單元確定的故障監測信號與根據所述傳輸告警聯動監測單元確定的故障監測告警信號進行處理分析，生成故障類型信息，並提供給運維人員進行參考；所述伺服器將根據所述空閒纖芯監測單元、根據所述在線監測單元以及根據所述傳輸告警聯動監測單元確定地理位置進行處理分析，生成故障地理位置信息，並提供給運維人員進行參考。

在本發明一實施例中，所述空閒纖芯監測單元包括一分別與待監測光纜中非業務信號傳輸纖芯相連的第一OTDR 故障掃描模塊、一第一OPM 光功率監測模塊以及一遠端光源OLS；所述第一OTDR 故障掃描模塊與所述第一OPM 光功率監測模塊設置於同側，所述遠端光源OLS設置於所述第一OPM 光功率監測模塊的異側；

所述第一OTDR 故障掃描模塊以及所述第一OPM 光功率監測模塊均連接至所述RTU 主控模塊；所述RTU 主控模塊獲取由所述第一OPM 光功率監測模塊上傳的OPM光功率信號，並判斷該OPM光功率信號是否處於第一預設預警參數範圍，並對應獲取觸發所述第一OTDR 故障掃描模塊上傳的OTDR故障掃描信號；所述RTU 主控模塊將該OTDR故障掃描信號以及該RTU 主控模塊的預設配置參數上傳至所述伺服器；所述伺服器根據所述RTU 主控模塊上傳的預設配置參數，並通過所述GIS地理信息模塊確定故障地理位置信息，通過所述OTDR故障掃描信號確定故障類型信息。

在本發明一實施例中，所述第一OTDR 故障掃描模塊與所述第一OPM 光功率監測模塊連接至所述待監測光纜中同一非業務信號傳輸纖芯或不同非業務信號傳輸纖芯。

在本發明一實施例中，所述在線監測單元包括一與待監測光纜中業務信號傳輸纖芯相連的第二OPM 光功率監測模塊以及與所述第二OPM 光功率監測模塊設置於同側的第二OTDR 故障掃描模塊；

所述第二OPM 光功率監測模塊以及所述第二OTDR 故障掃描模塊均連接至所述RTU 主控模塊；所述RTU 主控模塊獲取由所述第二OPM 光功率監測模塊上傳的OPM光功率信號，並判斷該OPM光功率信號是否處於第二預設預警參數範圍，並對應獲取觸發所述第二OTDR 故障掃描模塊上傳的OTDR故障掃描信號；所述RTU 主控模塊將該OTDR故障掃描信號以及該RTU 主控模塊的預設配置參數上傳至所述伺服器；所述伺服器根據所述RTU 主控模塊上傳的預設配置參數，並通過所述GIS地理信息模塊確定故障地理位置信息，通過所述OTDR故障掃描信號確定故障類型信息。

在本發明一實施例中，所述第二OPM光功率監測模塊經一分光器連接至所述待監測光纜中業務信號傳輸纖芯；所述第二OTDR 故障掃描模塊連接至所述待監測光纜中的非業務信號傳輸纖芯。

在本發明一實施例中，所述第二OPM光功率監測模塊經一分光器連接至所述待監測光纜中業務信號傳輸纖芯一端，所述第二OTDR 故障掃描模塊經一波分復用單元FCM接入該業務信號傳輸纖芯一端，該業務信號傳輸纖芯的另一端經一濾波器接入光傳輸設備；該濾波器還與設置於所述待監測光纜對側業務信號傳輸纖芯上的另一波分復用單元FCM相連。

在本發明一實施例中，所述傳輸告警聯動監測單元通過告警接口適配器採集所述光傳輸設備網絡管理系統中光傳輸設備上傳的故監測障告警信號，並通過連接於所述待監測光纜中的第三OTDR 故障掃描模塊獲取OTDR故障掃描信號；所述傳輸告警聯動監測單元將獲取的故障監測告警信號以及OTDR故障掃描信號上傳至所述伺服器，所述伺服器根據該故障監測告警信號，並通過所述GIS地理信息模塊確故障地理位置信息；通過該OTDR故障掃描信號確定故障類型信息。

相較於現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明所提出的一種光纜纖芯實時監測系統，建立一套高效、完整、方便的光纜實時監測系統，通過三種監控單元的配合，能夠及時發現和預報光纜故障隱患，一旦光纜中斷可以根據光纜監測系統的信息快速查找到故障點，迅速處理故障，大大縮短光纜的中斷時間， 提高光纜的維護效率和質量，從而提高光纖通信網絡的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明中光纜纖芯實時監測系統的原理圖。

圖2為本發明一實施例中空閒纖芯監測單元分纖光功率監測連接示意圖。

圖3為本發明一實施例中空閒纖芯監測單元合纖光功率監測連接示意圖。

圖4為本發明一實施例中在線監測單元分纖光功率監測連接示意圖。

圖5為本發明一實施例中在線監測單元合纖光功率監測連接示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的技術方案進行具體說明。

本發明提供一種光纜纖芯實時監測系統，提供一連接於光傳輸設備之間的待監測光纜，如圖2~5所示，待監測光纜包括與本側對應監控設備相連的光纜以及該監測光路傳輸途經涉及的後續所有光纜。

該系統包括：一設置於待監測光纜處的空閒纖芯監測單元、一設置於待監測光纜處的在線監測單元以及一與光傳輸設備網絡管理系統相連的傳輸告警聯動監測單元；所述空閒纖芯監測單元以及所述在線監測單元均連接至一RTU 主控模塊，並將故障監測信號發送至該RTU 主控模塊；所述RTU 主控模塊連接至一設置於監控中心站的伺服器，並將故障監測信號以及該RTU 主控模塊的預設配置參數上傳至該伺服器；所述傳輸告警聯動監測單元與所述伺服器連接，並將獲取的故障監測告警信號上傳至該伺服器；所述伺服器根據所述RTU 主控模塊上傳的預設配置參數或所述傳輸告警聯動監測單元上傳的故障監測告警信號，並通過一GIS地理信息模塊確定故障產生的地理位置；所述伺服器將根據所述空閒纖芯監測單元以及根據所述在線監測單元確定的故障監測信號與根據所述傳輸告警聯動監測單元確定的故障監測告警信號進行處理分析，生成故障類型信息，並提供給運維人員進行參考，通過對三個監測單元獲取的故障信息處理，比對以及分析，能夠提高故障類型判斷的準確性；所述伺服器將根據所述空閒纖芯監測單元、根據所述在線監測單元以及根據所述傳輸告警聯動監測單元確定地理位置進行處理分析，生成故障地理位置信息，同上，通過對獲取的地理位置的處理、比對以及分析，能夠提高地理位置信息判斷的準確性，並提供給運維人員進行參考。

進一步的，在本實施例中，所述空閒纖芯監測單元包括一分別與待監測光纜中非業務信號傳輸纖芯相連的第一OTDR 故障掃描模塊、一第一OPM 光功率監測模塊以及一遠端光源OLS；所述第一OTDR 故障掃描模塊與所述第一OPM 光功率監測模塊設置於同側，所述遠端光源OLS設置於所述第一OPM 光功率監測模塊的異側；

所述第一OTDR 故障掃描模塊以及所述第一OPM 光功率監測模塊均連接至所述RTU 主控模塊；所述RTU 主控模塊獲取由所述第一OPM 光功率監測模塊上傳的OPM光功率信號，並判斷該OPM光功率信號是否處於第一預設預警參數範圍，並對應獲取觸發所述第一OTDR 故障掃描模塊上傳的OTDR故障掃描信號，包括光脈衝背向散射信號；所述RTU主控模塊將該OTDR故障掃描信號以及該RTU 主控模塊的預設配置參數上傳至所述伺服器；所述伺服器根據所述RTU 主控模塊上傳的預設配置參數，包括該RTU主模塊配置的編號、拓撲關係、配置地理位置信息等參數，並通過所述GIS地理信息模塊確定故障地理位置信息，通過所述OTDR故障掃描信號分析，獲取距離範圍、光纖長度、光纖故障點，光纖衰耗、回波損耗、衰減係數以及光纖接頭損耗等，並確定故障類型信息，包括故障點的距離、纖芯受損、纖芯斷裂、光纖接頭性能劣化、光纖連接器性能劣化等。

空閒纖芯監測利用光纜中的未使用的纖芯進行監測。相同光纜裡的光纖芯無論是否使用，其受環境影響的程度和物理特性的變化大致相同，而且一般在光纜線路中發生斷裂或彎折事件對每根光纖的影響是一致的，因此採用空閒芯進行測試可以近似的獲得整條光纜在線光纖的運行參數。由於空閒芯上沒有光信號，因此需要在被測光纖芯對側設置遠端光源OLS，主動將測試光信號射入被測光纖芯中，並由本側的OPM 測量光功率強度。OPM 將實時測量數據發送給RTU 主控模塊（MCU），由MCU 對光功率進行實時統計分析，並將數據上傳給監控中心站。由監控中心站在GIS 地理信息系統中進行故障定位。

進一步的，在本實施例中，所述第一OTDR 故障掃描模塊與所述第一OPM 光功率監測模塊連接至所述待監測光纜中同一非業務信號傳輸纖芯或不同非業務信號傳輸纖芯。

如圖2所示，為分纖光功率監測，OPM 光功率監測信號和OTDR 故障掃描信號分別利用一根光纜中的兩根不同的纖芯，使兩種信號在物理上完全隔離開來。

如圖3所示，為合纖光功率監測，採用OPM 功率監測與OTDR 故障掃描信號合用一根纖芯，功率監測和故障掃描通過不同波長的光信號進行隔離，節省一條掃描監測用纖芯。

進一步的，在本實施例中，所述在線監測單元包括一與待監測光纜中業務信號傳輸纖芯相連的第二OPM 光功率監測模塊以及與所述第二OPM 光功率監測模塊設置於同側的第二OTDR 故障掃描模塊；

所述第二OPM 光功率監測模塊以及所述第二OTDR 故障掃描模塊均連接至所述RTU 主控模塊；所述RTU 主控模塊獲取由所述第二OPM 光功率監測模塊上傳的OPM光功率信號，並判斷該OPM光功率信號是否處於第二預設預警參數範圍，並對應獲取觸發所述第二OTDR 故障掃描模塊上傳的OTDR故障掃描信號，包括光脈衝背向散射信號；所述RTU 主控模塊將該OTDR故障掃描信號以及該RTU 主控模塊的預設配置參數上傳至所述伺服器；所述伺服器根據所述RTU 主控模塊上傳的預設配置參數，包括該RTU主模塊配置的編號、拓撲關係、配置地理位置信息等參數，並通過所述GIS地理信息模塊確定故障地理位置信息，通過所述OTDR故障掃描信號分析，獲取距離範圍、光纖長度、光纖故障點，光纖衰耗、回波損耗、衰減係數以及光纖接頭損耗等，並確定故障類型信息，包括故障點的距離、纖芯受損、纖芯斷裂、光纖接頭性能劣化、光纖連接器性能劣化等。

進一步的，在本實施例中，利用分光器把光傳輸設備的工作光分出3%接入OPM，對工作光進行實時監測，實時地反映光纖的傳輸特性，並及時地發現傳輸質量的變化。每個光功率監測通道的門限可以進行設定，當被監測光纖出現斷纖或出現較大的衰減，使工作光功率下降到某一門限值或者無光時，發出及時告警，系統立即激活OTDR 對故障纖芯進行測試，進行精確的故障判斷與定位。

進一步的，在本實施例中，所述第二OPM光功率監測模塊經一分光器連接至所述待監測光纜中業務信號傳輸纖芯；所述第二OTDR 故障掃描模塊連接至所述待監測光纜中的非業務信號傳輸纖芯。如圖4所示，為分纖光功率監測，OPM 光功率監測與業務信號共用一根纖芯。OTDR 故障掃描信號採用一根專用的光纖芯，避免了與業務信號共用纖芯造成的幹擾。

進一步的，在本實施例中，所述第二OPM光功率監測模塊經一分光器連接至所述待監測光纜中業務信號傳輸纖芯一端，所述第二OTDR 故障掃描模塊經一波分復用單元FCM接入該業務信號傳輸纖芯一端，該業務信號傳輸纖芯的另一端經一濾波器接入光傳輸設備；該濾波器還與設置於所述待監測光纜對側業務信號傳輸纖芯上的另一波分復用單元FCM相連。如圖5所示，為合纖光功率監測，OPM 光功率監測、OTDR 故障掃描信號和業務信號共用一根光纖芯。這種工作方式下，為了防止信號互相干擾，OTDR 必須採用與業務信號不同波長的測試光信號這種監測方式中採用波分復用單元（FCM）實現OTDR 故障掃描信號的加載及分離，以免影響業務信號的傳輸。

進一步的，在本實施例中，所述傳輸告警聯動監測單元通過告警接口適配器採集所述光傳輸設備網絡管理系統中光傳輸設備上傳的故監測障告警信號，並通過連接於所述待監測光纜中的第三OTDR 故障掃描模塊獲取OTDR故障掃描信號；所述傳輸告警聯動監測單元將獲取的故障監測告警信號以及OTDR故障掃描信號上傳至所述伺服器，所述伺服器根據該故障監測告警信號，包括發生故障光纜連接的光傳輸設備的配置信息，如配置編號，拓撲關係等，還有光功率過低以及信號中斷等，並通過所述GIS地理信息模塊對應提供的故障地理位置信息；通過該OTDR故障掃描信號確定故障類型信息。

由告警接口適配器採集光傳輸設備網管中的故障告警信號，接收到光傳輸設備的告警，立刻啟動匹配的OTDR 對故障光纜進行掃描，判斷故障點距離，並在GIS 系統中進行故障定位。由於這些網管告警中往往摻雜著許多非光纜中斷的因素，因此告警接口適配器支持多種接口和協議，能夠準確地翻譯不同廠家的網管告警信息，包括採集、處理、傳輸等模塊，具備數據轉換能力。較佳的，傳輸告警聯動模式下OTDR 一般採用空閒纖芯檢測。

以上是本發明的較佳實施例，凡依本發明技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本發明技術方案的範圍時，均屬於本發明的保護範圍。