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          主干光纜監測管理系統的數據采集研究

          時間:2022年04月27日 所屬分類:電子論文 點擊次數:

          摘要:主干光纜監測管理系統的數據管理是主干光纜線路運維數智化的關鍵。本文重點研究影響地理信息數據、光纖光學長度數據精度的因素,并討論數據采集的需求及實施方案。實際應用情況表明,數據的精準采集及維護對光纜線路數智化運維有較好的提升作用。 關鍵詞:主干光

            摘要:主干光纜監測管理系統的數據管理是主干光纜線路運維數智化的關鍵。本文重點研究影響地理信息數據、光纖光學長度數據精度的因素,并討論數據采集的需求及實施方案。實際應用情況表明,數據的精準采集及維護對光纜線路數智化運維有較好的提升作用。

            關鍵詞:主干光纜 監測管理 地理信息 數據采集

          光纖監管

            1 引言

            國家廣播電視總局在《關于促進智慧廣電發展的指導意見》中指出“要推動‘云、網、端’資源要素相互融合和智能配置,構建高速、泛在、智慧、安全的新型綜合廣播電視傳播覆蓋體系”。有線網絡的智慧化建設中,各地紛紛建設網絡資源管理系統,以 GIS為基礎的廣電網絡資源管理系統主要是把地理信息和網絡資源的數據資料、網絡拓撲進行直觀展現,針對各類資源的關聯性展開深度探究。海量的資源數據,如管道、路由、鏈路、設備、端口、業務等,逐級逐層呈現在一張圖上,便于使用者掌握網絡資源分布狀況,了解線路網絡覆蓋和聯通情況。

            浙江省廣電主干光纜網覆蓋全省11 個地市,線路總長 1850km。為提升安播保障能力,浙江廣聯有線電視傳輸中心建設了主干光纜線路的監測管理系統,其包括光纖監測和資源管理兩大部分,結合監測和資管兩部分的數據進行線路運維的數智化應用。建設過程中,光纜的數據采集極為重要,如何既精準又便捷地采集、規范化數據維護更新是系統的基礎問題。本文主要聚焦數據采集的需求分析及具體方案的制定,并介紹系統的實際應用情況。

            光纜通信論文:光纜通信線路的維護及管理

            2 需求分析

            監測管理系統的數據采集需求主要包括采集的數據類型和提升數據采集精準度。根據監測管理系統的功能設計要求,除了線路地理信息數據外,為了對主干光纜線路進行故障點的精準定位,還需要采集光纜的各類光學測試距離。線路資源的采集包括管網、桿路、接續盒等;數據類型包括經緯度、高度以及線路的光學測試距離。數據采集要求為數據精度高、采集儀器便攜經濟、采集操作步驟少。

            2.1 地理信息數據精度分析

            幾大全球定位系統的精度為米級,如北斗系統的北斗三號全球范圍定位精度優于 10m,實測定位精度均值為 2.34m。而通過差分全球導航衛星系統(DGNSS)可以將精度提升到亞米級和厘米級。其中常用的 RTK 定位算法通過基準站的數據修正,能完成地球自轉改正、相對論相應誤差、對流層的誤差改正。為了克服傳統 RTK 技術的缺陷,網 絡 RTK 技 術 應 運 而 生。 網 絡 RTK集成了 GPS、Internet、無線通信和計算機網絡管理等技術,通過組建連續運行參考站 CORS 系統,結合基線處理與觀測值內插技術,實現流動站實時動態高精度相對定位。

            目 前, 市 場 中 有 支 持 RTK 服 務的北斗采集終端,其以年費形式提供高精度的位置服務,可滿足監測系統的地理信息采集要求。比如,手持機G659 內置了千尋位置服務,其基于北斗衛星系統(兼容 GPS)基礎定位數據,利用全國地基增強站及定位算法,以互聯網的方式提供高可用差分播發服務,面向各類終端和應用系統,提供高精度定位服務及延展服務。

            2.2 光學數據精準度分析

            工程上常用的光纖測試方法是采用光時域反射儀進行光學數據測試。光時域反射儀是利用光纖傳輸通道存在的瑞利散射和菲涅爾反射特性,通過監測瑞利散射的反向散射光的軌跡,進行光纖測試。

            光纖長度測試的精度與光纖折射率和測試脈寬相關,短脈沖將得到較好的分辨率和較小的動態范圍。因此,要提高測試精度,一是測試中嚴格按照光纖出廠的折射率配置,二是在完成測試的前提下,盡可能用小脈寬,如日常對線路段進行測試,可選擇 80km 的測試距離,平均時間為 20s,測試脈寬為 3μs,由此能得到較直觀清晰的后向散射曲線,最小長度分辨率約為 30.7m。

            2.3 數據精度提升算法結合

            廣電主干光纜運維實際需求,主干光纜監測管理系統中的數據算法以接續盒為點、以光纜段為線,結合精準 GPS 數據,賦予每個點、線獨立的數據屬性。此外,還充分考慮了光纜的盤留長度,盤留長度以點屬性形式在系統數據庫中添加;算法中還考慮到地圖距離與實際光學距離的差異,系統顯示數據與實際數據采用數學模型進行比例對應。只有充分考慮到以上幾點的智能算法,才能很好地解決距離數據不精準不實用的問題。在日常使用中,系統對線路建設階段的接續盒位置以及維護階段的故障搶修點的測試距離進行記錄和迭代,為故障定位提供依據,線路段距離信息能根據線路變動(包括改遷、搶修等造成線路距離變更)進行智能更新,使得光纜數據具備實時性、精準性和可用性。故障點位置數據的精度由光學測試誤差和地理信息數據誤差決定。

            3 數據采集方案

            3.1 地理信息元素

            采集項目中采用 G659 終端進行光纜線路的地理信息數據采集,采集終端配置 4G 數據卡,預設采集特征庫。采集終端支持導出多種格式數據文件,系統自帶的 APP 也能采集數據。此外,監測管理系統能在數據導入時采用批處理工具,提高數據錄入效率。

            (1)采集特征庫采集終端支持預置特征庫。我們預設了位置類別及接續屬性兩個屬性,設置了電桿、手孔、人井、引上桿、電桿 + 接續盒、手孔 + 接續盒、人井 + 接續盒、其他等 8 種位置類別,基本涵蓋了現場采集的類型;在接續屬性中設置了接續盒、分支盒等 6 種類別。例如,現場采集某個電桿數據,位置類別為“電桿”,接續屬性為“無”,再選采集按鈕,即可自動完成。

            (2)采集數據格式采集完成之后,可以導出數據文件,監測管理系統再導入文件,根據采集的數據自動完成資源數據的添加和關聯關系的自動生成。系統支持多種文件格式,如 KML、GPX、Excel 等。其中,Excel 格式包括名稱、類型、經度和緯度。以上三種格式均為通過 G659 終端設備采集數據的導出數據文件。

            (3)系統自帶的采集工具監測管理系統自帶的 APP 采集工具也可以進行數據采集,采集的數據精度和使用 APP 的手機設備精度有關,一般在空曠、衛星信號足的位置采集精度高。通過 APP 軟件采集的數據可以直接在監測系統中調取,不需要再進行數據文件導出和導入操作,從開始采集、提交、審批到數據生成的整個過程,通過軟件系統管理,保證了數據的規范性和保密性。手機 APP 完成采集提交之后,直接調取采集數據進行審批加載,自動添加到系統中,進行下一步處 理。

            (4)批處理工具將采集的數據上傳到監測管理系統時,使用了批處理工具,減少了人工錄入工作量。只需確定線路的頭尾,系統就能按照短距的原則自動生成桿路或管井,并根據線桿或井的經緯度坐標計算出桿路、管道的長度。通過自動計算首尾兩點之間管井或線桿的路由連通關系,然后根據通道路由生成光纜線路,整條光纜線路自動根據接續盒的位置生成光纖直熔。批處理工具只需要導入采集的井、桿和接續盒的經緯度位置,系統就會自動生成管道、桿路,并且根據管道和桿路的路由關系生成光纜線路,再自動生成光纜中光纖熔接關系。采集終端的數據可批量導出,生成 KML、GPX、Excel 等文件。監測管理系統的批處理工具支持多種格式導入。只需選擇數據的起點,就能根據地理信息數據,按照點位間距自動首尾相連,這樣僅僅需要對極少特殊走向的路由進行簡單修正即可。

            3.2 光學測試數據采集監測管理系統需要采集各光纜段的距離,具體為各接續盒間的距離。我們提前在機房部署光纖監測設備,以 OTDR 模塊 + 光開關實現實時測試。施工中從機房側開始,邊熔接邊測試數據。此外,還可以采用便攜 OTDR儀器,現場測試間距。為提高光纖測試精度,我們用光纖監測設備配置參數時,折射率參考光纜出廠測試報告,n 選擇 1.467,量程和脈寬選擇 Auto。這樣,系統會在完成測試前提下,采用合理的小脈寬和量程,提高測試精度。

            3.3 數據采集策略目前,系統在推廣中存在一線員工配合度問題,這主要是因為存量資源的采集難度大,所以,我們的采集策略是在新建工程中邊建設邊采集,以降低推廣阻力。監測管理系統一期與主干網寧波至溫州的線路段改造同期實施。線路總長約 380km,采集數據點位 7000 余個。我們設想的是利用幾年時間來擴大使用范圍,一線維護人員使用資源查詢、故障定位等功能提升日常運維效率,相信這會對系統推廣帶來較好的促進作用。

            4 系統數據維護監測管理系統的數據完成采集后,日常維護中的數據更新是系統能否長期有效使用的關鍵。我們制定了日常運維的數據維護辦法和數據更新采集規則,主要是規范遷改、搶修必須采集的數據,及時在系統中更新。具體的數據包括 OTDR 測試方式、地理信息數據采集方式、各點位的具體數據等。在資源管理系統中通過遷改流程進行數據更新,保持數據的準確性。

            5 結語

            通過對相關數據的高精度采集和維護,在實際運行中,監測管理系統的故障定位的精度和搶修時效都有了保證。寧波至溫州的沿海段線路數據在監測管理系統中已運行 1 年多,實測數據精度在米級范圍。實際使用中,樂清段曾發生光纜線路被誤剪情況,因為前期主干光纜監測系統采集的數據較為準確,系統定位故障點在某電桿處,實際被剪點位誤差小于 5m,搶修人員憑借系統給出的位置第一時間趕赴現場,大大提高了搶修時效性,保障了傳輸安全。

            參考文獻

            [1] 王斌 . 以 GIS 為基礎的廣電網絡資源管理系統設計 [J]. 山東工業技術 ,2019(15):161-163.

            [2] 劉東軍 . 千尋位置服務與 CORS 系統的精度探討 [J]. 石化技術 ,2018,25(4):229.

            作者:金建南 浙江廣聯有線電視傳輸中心

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