國網(wǎng)山西省電力公司太原供電公司

科學技術(shù)的快速發(fā)展提高我國電力行業(yè)的發(fā)展速度和發(fā)展方向，為我國整體經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展貢獻力量，我國國民經(jīng)濟和科學技術(shù)近些年來發(fā)展迅速，通信光纜基本上已經(jīng)覆蓋全國，給人們的生產(chǎn)、生活帶了極大的便利。但是，通信光纜在使用過程中容易受到外部環(huán)境的影響而發(fā)生損壞，這不僅會對人們正常的生產(chǎn)生活造成較大的影響，甚至還會對國家的公共安全帶來嚴重的威脅。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

1.感知層。感知層由現(xiàn)場終端設(shè)備、光開關(guān)設(shè)備和光纖配線架組成。感知層設(shè)備布置于變電站、開閉所等場所，可實現(xiàn)配網(wǎng)通信光纜信息如光功率和光纜長度的實時自動采集，通過網(wǎng)絡(luò)層將采集信息發(fā)送至云平臺，并對監(jiān)控平臺下發(fā)的指令做出響應(yīng)。2.網(wǎng)絡(luò)層。該層包含信息傳輸?shù)男诺溃湄撠煾兄獙优c監(jiān)控平臺之間的無線通信?，F(xiàn)場終端通過串口訪問方式與模塊建立連接，通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至運營商核心網(wǎng)，通過MQTT協(xié)議方式與云平臺交互。網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)庫和MQTT服務(wù)器：數(shù)據(jù)庫用于存儲配網(wǎng)通信光纜監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。3.應(yīng)用層。該層承載監(jiān)控平臺各種應(yīng)用，包括PC監(jiān)管平臺和移動手機監(jiān)管平臺，以實現(xiàn)配網(wǎng)通信光纜監(jiān)測系統(tǒng)的管理、監(jiān)控和告警功能。

二、配網(wǎng)通信光纜監(jiān)測系統(tǒng)主要具備5類功能

1.監(jiān)測功能。包括數(shù)據(jù)采集、光纜劣化分析、斷纖預(yù)警、故障定位等。配網(wǎng)通信光纜監(jiān)測系統(tǒng)可以通過點名監(jiān)測、周期監(jiān)測及故障告警監(jiān)測3種方法，對任意一條光纜的長度、衰耗等特性進行自動監(jiān)測。測試結(jié)束后現(xiàn)場終端可以對測試曲線進行分析，計算熔接點平均損耗、熔接點最大損耗、接頭平均損耗、接頭平均反射率、接頭最大反射率、接頭最大損耗、平均衰減、最大衰減光纖段和光纖距離等性能指標并生成曲線上報云平臺。2.故障管理功能。包括故障的監(jiān)測、定位、通知及統(tǒng)計等過程。可進行劣化分析與預(yù)警、告警監(jiān)測、告警閾值設(shè)定和告警信息管理等操作。光纜數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時系統(tǒng)會立刻發(fā)出聲光警報并向云平臺發(fā)送告警，云平臺對異常數(shù)據(jù)進行分析并判斷故障原因，通過監(jiān)控平臺向運維人員發(fā)送告警。3.配置功能。查詢、設(shè)置、修改站點名稱和運維人員信息；光開關(guān)、監(jiān)測模塊、端口的配置；現(xiàn)場終端數(shù)據(jù)初始化、時間配置與同步。4.安全管理功能。采取嚴格的權(quán)限管理機制，對不同職責的人員分級設(shè)置訪問權(quán)限，防止數(shù)據(jù)被篡改。安全級別依照工作內(nèi)容分為管理、維護和應(yīng)用3級，管理員可根據(jù)光纜維護需求設(shè)置操作人員的使用權(quán)限和訪問區(qū)域，并記錄操作人員的工作日志。5.報表打印和管理功能。配網(wǎng)通信光纜監(jiān)測系統(tǒng)可提供中、長期詳細報表和統(tǒng)計報表。詳細報表包括性能分析、數(shù)據(jù)分析和閾值設(shè)置。統(tǒng)計報表包括光纖衰耗統(tǒng)計和故障類型統(tǒng)計。

三、智能故障定位檢測系統(tǒng)功能設(shè)計

基于GIS和OTDR技術(shù)的通信光纜故障點智能定位系統(tǒng)，可以提供精確的故障點定位功能。通信光纜常見故障為斷路，當某段通信光纜發(fā)生斷路時，光信號的衰減會在該斷路處急劇增高，可以用通信光纜故障點智能定位系統(tǒng)檢測光信號的衰減，從而得到OTDR測試曲線，用小波變換與BP算法結(jié)合分析OTDR曲線，準確的得到通信光纜某處斷路點到機房的距離，然后利用通信線路屬性表中得到機房距離字段，測量這個距離的數(shù)值。因此，該系統(tǒng)具備故障點周圍情況監(jiān)測功能。主要是檢測通信光纜故障點周圍是否有影響故障維修和到達故障點的因素。借助通信光纜故障點智能定位系統(tǒng)，查詢通信光纜故障點周圍情況。對于地理空間的數(shù)據(jù)空間查詢實現(xiàn)，可以通過與通信光纜故障點周圍被測距離的空間信息查詢，從而得到測量距離范圍內(nèi)的地理數(shù)據(jù)信息。這種查詢方式利用了地理信息系統(tǒng)空間信息與屬性信息緊密結(jié)合的特點，能夠更直觀、更形象的實現(xiàn)通信光纜故障周圍信息的查詢。此外，當通信光纜發(fā)生故障時，基于GIS和OTDR技術(shù)的通信光纜故障點智能定位系統(tǒng)可以進行迅速、準確的故障點定位，并且將通信光纜周圍環(huán)境進行數(shù)字化顯示，同時，在地圖上迅速標明障礙地點，并通過可視化設(shè)備顯示周圍的地形地貌、障礙類型、障礙等級，縮短故障搶修時間，使網(wǎng)絡(luò)在最短的時間內(nèi)恢復，減少因故障持續(xù)時間長而帶來的經(jīng)濟損失。實現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、管理和分析，并且存儲到數(shù)據(jù)庫中便于后期的使用。系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化操作功能和數(shù)據(jù)自動化更新功能，包括：通信光纜功率、故障點告警、設(shè)備故障等數(shù)據(jù)的更新，采用批量數(shù)據(jù)錄入的方式完成動態(tài)數(shù)據(jù)的更新，可以及時發(fā)現(xiàn)通信光纜的故障點，有效提升了故障的檢修效率。

四、電源及外殼選擇

電源部分篩選出3種供電方式：220V外接交流電、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池。220V外接交流電雖然供電比較穩(wěn)定，但需要現(xiàn)場接電，不適合無電源場所，而且需要外帶電源線，不便于攜帶。可充電鋰離子電池和普通鎳氫電池相比具有體積小、容量大、重量輕、自放電率低、充電速度快、無記憶效應(yīng)的優(yōu)點，因此選用可充電鋰離子電池。外殼部分常用的材料有鋁鎂合金、工程塑料合金、碳纖維材料和鐵質(zhì)材料。工程塑料合金雖然價格低廉但是易磨損、容易老化且不能屏蔽電磁干擾；碳纖維材料耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕，但外形柔軟，不易固定；而鐵質(zhì)材料雖然牢固耐用但質(zhì)量重且易生銹腐蝕。綜合分析，采用鋁鎂合金作為外殼質(zhì)量輕又易于散熱，堅固耐磨，經(jīng)久耐用且輕便易攜帶，是最佳選擇方案。

五、結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，提出了一套低成本、易復制、可推廣的大數(shù)據(jù)分析方法，為電力光纜的運維保障提供了有力支撐，為研究其他電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供了研究的新思路。