三维技术在电力通信光缆管理中的应用浅述

摘要:随着光纤通信技术在电力通信行业的广泛应用，光缆的一些问题也逐步凸显出来。通信光缆大都是长距离传输，无论是架空还是埋地，线路周围的环境都比较复杂，光纤接头污染再加上人为破坏和自然破坏，都会导致光缆通信中断。光缆是电力通信的链路承载形式，是现代电力通信网最宝贵的资源，一旦通信链路中断一切电力生产调度业务也将随之停滞。因此，光缆的运行维护管理是电力通信系统稳定运行的重要保障。

1.光缆管理现状

目前对于光缆资源的管理已经实现了信息化管理，光缆在线监测系统已经大规模的应用于光缆管理中，大量光缆的维护资料、数据等分散在不同部门和个人手中的资料已经实现了集中管理，资源共享。但对于光缆路由以及故障定位仍然依托于二维图纸与资料，目前的光缆管理系统，虽然可以根据OTDR测试结果对故障点进行定位，但其应用依托的基础资料仍然是二维的GIS系统，定位准确度低，定位结果只能作为参考，最终还是需要依托现场勘察人员进行故障点查找。光电缆路由信息通常都是以二维图纸或文字描述的方式进行管理，但机房设备信息以及光电缆的走向都是三维过程，机房、强弱电槽盒、厂房内、竖井、地下电站廊道中的光电缆走向十分复杂，靠现有的管理方式难以进行准确描述，往往只能依赖具有一定实践经验或经历的工程维护人员充任“活地图”。对于线路巡检、故障定位与处理、后期的光缆系统优化与管理等工作存在一定限制。目前的光缆管理主要存在以下弊端及问题:1)光缆路由管理仍然以二维方式进行管理，这种方式对于城市道路两侧管沟内的光缆尚可应对，但面向诸如水利枢纽等复杂建筑物内部的光缆路由时则显得力不从心。2)光缆故障定位时间长，光缆故障测试信息为一维信息，目前只能反应在二维地理信息中，与三维现实世界无法实现对应，仅能作为参考，无法快速准确定位故障点，造成故障排查时间长。)光缆的走向、业务承载、履历、巡查、故障处理记录等信息都是以表格图纸分形式展现的，彼此之间的关联性不强，不直观。

2.光缆三维管理系统

2.1系统功能浅析

可视化部分是三维管理系统主要可以实现的功能，通过人机交互模块与用户之间进行信息输入输出，所有的可视化功能均为综合管理模块通过信息接口从外部设备获取相应信息，经过三维引擎渲染后形成的可视化成果，具体包含如下可视化功能。

1)通信机房及光传输设备三维可视化。光纤从机房中的光传输设备出来后连接到光配柜，束成1根光缆连接到目的机房光配柜后分散出光纤连接到光传输设备。因此通信机房及光传输设备构成了光缆的起点和终点。目前的机房三维管理系统仅能准确描述通信机房的三维结构、光传输设备的三维外观以及其在通信机房中准确的放置位置。但通信机房及光传输设备三维可视化不仅能够满足以上功能，还可以实现通信机房在所属建筑物内部的准确位置，所属建筑物可能是楼房、也可能是地下厂房，这一点可以保证在光缆路由三维可视化的功能中起点和终点位置也可准确描述。

2)光缆路由三维可视化。光缆从机房出来后会经过槽盒、竖井、桥架、廊道等建筑内部环境，还有OPGW、跳空明线、管沟等野外坏境，对于光缆路由的准确管理是光缆故障快速定位的基础，是保证光缆可靠运行的必要条件。由于三维GIS系统仍处于研究阶段，无法投入光缆路由管理的使用，目前光缆路由可视化主要是基于二维GIS系统，对于平坦的野外环境尚可应付，但对于山区等起伏较大的地势就显得力不从心，而面对类似地下电站等复杂的建筑结构内部，GIS系统基本无法体现光缆路由的实际情况。光缆路由的三维模型，首先需要包含途经建筑，比如楼房、管沟、竖井廊道、铁塔以及其他光缆路由途经的建筑，这样在光缆故障可视化功能中可以提供故障点周围的建筑参考。建筑物内部需要有电缆井、槽盒、桥架、跳空明线等光缆容器的三维模型，光缆横截面及路径三维模型，从而可以直观清晰的看到光缆所经过的路由，且可以从各个角度观看，对光缆路由及其所经过的建筑、所使用的容器都可以清晰直观地展示。

3)光缆业务可视化。1根光缆里面包含12倍数根光纤，不同的光纤承载着不同的业务。实际使用中并非所有光纤都承载业务，不同光纤承载的业务也不同，有的承载视频会议，有的承载调度业务，且各个业务拥有不同的QaS。在光缆发生中断进行抢修时，先对有承载业务的光纤进行熔接，如果承载的业务多则要根据业务的重要程度先熔接承载重要业务的光纤，如安稳、保护、调度数据等业务，使得重要业务最短时间恢复，次要业务后恢复，最后熔接不承载业务的光纤。同时可以在可视化光缆上展示出此条光缆曾发生过故障的节点以及原因等信息，为光缆建立起可视化的故障履历。光缆故障、以及故障、巡查履历、光纤性能的可视化。在通信机房可视化、光缆路由可视化的前提下，系统中所展示的光缆路由三维模型在不考虑建模误差的情况下理论上与实际光缆敷设情况是完全一致的，在光缆正常时，提供可视化的直观的纤芯性能值(衰耗值)，也可以直观形象的看到光缆的履历信息，故障记录等，而在光缆出现故障时，OTDR设备可以给出故障点距离测量点的光缆长度，根据这个长度采用相应的三维算法沿着光缆路由三维模型进行计算，即可在模型中得出具体故障点的三维位置，结合周围建筑物的三维模型进行参考，可以立即判断故障点的实际位置，引导抢修人员迅速前往现场，这个反应时间相比现有的故障点巡查技术大大减少。另一方面，平时运行维护工作中巡查的记录也可以通过人机交互接口导入系统，可以实现巡查履历可视化。

2.2系统运行方式

上一节阐述了三维技术应用于光缆管理的光缆三维管理系统可以实现的功能，但光缆三维管理系统具体是如何运行来实现这一功能是本节主要描述的内容。光缆三维管理系统中不仅有上述功能可视化模块，还有综合管理模块、三维引擎以及一系列接口。综合管理模块是整个系统的处理中枢，从三维模型接口接收光缆路由、光传输设备、通信机房的三维模型，从光缆监测信息接口与光缆监测设备连接，从光缆监测设备获取光缆监测信息，与光传输网络管理系统连接，从光传输网络管理系统获取光缆承载业务信息。三维引擎是三维可视化的视觉中枢，将综合管理模块获得的各个三维模型进行渲染用以进行可视化与用户交互，渲染后实现通信机房及光传输设备可视化以及光缆路由可视化，实现光缆故障可视化，实现光缆业务可视化，并通过人机交互模块显示。

3.结论

随着下一代网络技术的不断推进，多业务融合的趋势愈发明显，光纤作为长距离大容量低损耗的稳定信道形式，技术优势明显。SDH的多业务兼容性能，也使得光传输技术逐渐占领更大的份额。新建电站的持续上马、智能电网技术的推广，使得光缆无论是数量还是所处的建筑环境都在变得越来越多、越来越复杂，现有的电力通信光缆管理方式可视化程度低、定位精度低、对抢修的指导价值较少，大大限制了光缆运行维护能力，不能满足未来的光缆精细化运行管理需要。三维技术凭借其优异的可视化性能和与显示信息维度相同的三维信息存储形势，在未来，凭借其三维可视化、三维故障定位、故障抢修指导等方面的卓越性能，将被广泛应用建设期间的光缆敷设以及运行期的光缆维护。

参考文献:

[1]熊向峰.中国光纤光缆产业的发展趋势探讨[J].中国新通信，2010，12(9):5-9

[2]彭珍.基于GIS的光缆资源管理系统在电力通信网的应用[J].中国电力，2011，44(8):68-70