摘要：主干光纜監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理是主干光纜線路運(yùn)維數(shù)智化的關(guān)鍵。本文重點(diǎn)研究影響地理信息數(shù)據(jù)、光纖光學(xué)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)精度的因素，并討論數(shù)據(jù)采集的需求及實(shí)施方案。實(shí)際應(yīng)用情況表明，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集及維護(hù)對(duì)光纜線路數(shù)智化運(yùn)維有較好的提升作用。

　　關(guān)鍵詞：主干光纜 監(jiān)測(cè)管理 地理信息 數(shù)據(jù)采集

　　1 引言

　　國(guó)家廣播電視總局在《關(guān)于促進(jìn)智慧廣電發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出“要推動(dòng)‘云、網(wǎng)、端’資源要素相互融合和智能配置，構(gòu)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(wǎng)絡(luò)的智慧化建設(shè)中，各地紛紛建設(shè)網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)，以 GIS為基礎(chǔ)的廣電網(wǎng)絡(luò)資源管理系統(tǒng)主要是把地理信息和網(wǎng)絡(luò)資源的數(shù)據(jù)資料、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行直觀展現(xiàn)，針對(duì)各類資源的關(guān)聯(lián)性展開(kāi)深度探究。海量的資源數(shù)據(jù)，如管道、路由、鏈路、設(shè)備、端口、業(yè)務(wù)等，逐級(jí)逐層呈現(xiàn)在一張圖上，便于使用者掌握網(wǎng)絡(luò)資源分布狀況，了解線路網(wǎng)絡(luò)覆蓋和聯(lián)通情況。

　　浙江省廣電主干光纜網(wǎng)覆蓋全省11 個(gè)地市，線路總長(zhǎng) 1850km。為提升安播保障能力，浙江廣聯(lián)有線電視傳輸中心建設(shè)了主干光纜線路的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，其包括光纖監(jiān)測(cè)和資源管理兩大部分，結(jié)合監(jiān)測(cè)和資管兩部分的數(shù)據(jù)進(jìn)行線路運(yùn)維的數(shù)智化應(yīng)用。建設(shè)過(guò)程中，光纜的數(shù)據(jù)采集極為重要，如何既精準(zhǔn)又便捷地采集、規(guī)范化數(shù)據(jù)維護(hù)更新是系統(tǒng)的基礎(chǔ)問(wèn)題。本文主要聚焦數(shù)據(jù)采集的需求分析及具體方案的制定，并介紹系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況。

　　光纜通信論文：光纜通信線路的維護(hù)及管理

　　2 需求分析

　　監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集需求主要包括采集的數(shù)據(jù)類型和提升數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)度。根據(jù)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)要求，除了線路地理信息數(shù)據(jù)外，為了對(duì)主干光纜線路進(jìn)行故障點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，還需要采集光纜的各類光學(xué)測(cè)試距離。線路資源的采集包括管網(wǎng)、桿路、接續(xù)盒等;數(shù)據(jù)類型包括經(jīng)緯度、高度以及線路的光學(xué)測(cè)試距離。數(shù)據(jù)采集要求為數(shù)據(jù)精度高、采集儀器便攜經(jīng)濟(jì)、采集操作步驟少。

　　2.1 地理信息數(shù)據(jù)精度分析

　　幾大全球定位系統(tǒng)的精度為米級(jí)，如北斗系統(tǒng)的北斗三號(hào)全球范圍定位精度優(yōu)于 10m，實(shí)測(cè)定位精度均值為 2.34m。而通過(guò)差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)可以將精度提升到亞米級(jí)和厘米級(jí)。其中常用的 RTK 定位算法通過(guò)基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)修正，能完成地球自轉(zhuǎn)改正、相對(duì)論相應(yīng)誤差、對(duì)流層的誤差改正。為了克服傳統(tǒng) RTK 技術(shù)的缺陷，網(wǎng) 絡(luò) RTK 技 術(shù) 應(yīng) 運(yùn) 而 生。 網(wǎng) 絡(luò) RTK集成了 GPS、Internet、無(wú)線通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理等技術(shù)，通過(guò)組建連續(xù)運(yùn)行參考站 CORS 系統(tǒng)，結(jié)合基線處理與觀測(cè)值內(nèi)插技術(shù)，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)高精度相對(duì)定位。

　　目 前， 市 場(chǎng) 中 有 支 持 RTK 服 務(wù)的北斗采集終端，其以年費(fèi)形式提供高精度的位置服務(wù)，可滿足監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的地理信息采集要求。比如，手持機(jī)G659 內(nèi)置了千尋位置服務(wù)，其基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)(兼容 GPS)基礎(chǔ)定位數(shù)據(jù)，利用全國(guó)地基增強(qiáng)站及定位算法，以互聯(lián)網(wǎng)的方式提供高可用差分播發(fā)服務(wù)，面向各類終端和應(yīng)用系統(tǒng)，提供高精度定位服務(wù)及延展服務(wù)。

　　2.2 光學(xué)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度分析

　　工程上常用的光纖測(cè)試方法是采用光時(shí)域反射儀進(jìn)行光學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)試。光時(shí)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(guò)監(jiān)測(cè)瑞利散射的反向散射光的軌跡，進(jìn)行光纖測(cè)試。

　　光纖長(zhǎng)度測(cè)試的精度與光纖折射率和測(cè)試脈寬相關(guān)，短脈沖將得到較好的分辨率和較小的動(dòng)態(tài)范圍。因此，要提高測(cè)試精度，一是測(cè)試中嚴(yán)格按照光纖出廠的折射率配置，二是在完成測(cè)試的前提下，盡可能用小脈寬，如日常對(duì)線路段進(jìn)行測(cè)試，可選擇 80km 的測(cè)試距離，平均時(shí)間為 20s，測(cè)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(zhǎng)度分辨率約為 30.7m。

　　2.3 數(shù)據(jù)精度提升算法結(jié)合

　　廣電主干光纜運(yùn)維實(shí)際需求，主干光纜監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)算法以接續(xù)盒為點(diǎn)、以光纜段為線，結(jié)合精準(zhǔn) GPS 數(shù)據(jù)，賦予每個(gè)點(diǎn)、線獨(dú)立的數(shù)據(jù)屬性。此外，還充分考慮了光纜的盤留長(zhǎng)度，盤留長(zhǎng)度以點(diǎn)屬性形式在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中添加;算法中還考慮到地圖距離與實(shí)際光學(xué)距離的差異，系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)采用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比例對(duì)應(yīng)。只有充分考慮到以上幾點(diǎn)的智能算法，才能很好地解決距離數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)不實(shí)用的問(wèn)題。在日常使用中，系統(tǒng)對(duì)線路建設(shè)階段的接續(xù)盒位置以及維護(hù)階段的故障搶修點(diǎn)的測(cè)試距離進(jìn)行記錄和迭代，為故障定位提供依據(jù)，線路段距離信息能根據(jù)線路變動(dòng)(包括改遷、搶修等造成線路距離變更)進(jìn)行智能更新，使得光纜數(shù)據(jù)具備實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性和可用性。故障點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的精度由光學(xué)測(cè)試誤差和地理信息數(shù)據(jù)誤差決定。

　　3 數(shù)據(jù)采集方案

　　3.1 地理信息元素

　　采集項(xiàng)目中采用 G659 終端進(jìn)行光纜線路的地理信息數(shù)據(jù)采集，采集終端配置 4G 數(shù)據(jù)卡，預(yù)設(shè)采集特征庫(kù)。采集終端支持導(dǎo)出多種格式數(shù)據(jù)文件，系統(tǒng)自帶的 APP 也能采集數(shù)據(jù)。此外，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)能在數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)采用批處理工具，提高數(shù)據(jù)錄入效率。

　　(1)采集特征庫(kù)采集終端支持預(yù)置特征庫(kù)。我們預(yù)設(shè)了位置類別及接續(xù)屬性兩個(gè)屬性，設(shè)置了電桿、手孔、人井、引上桿、電桿 + 接續(xù)盒、手孔 + 接續(xù)盒、人井 + 接續(xù)盒、其他等 8 種位置類別，基本涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)采集的類型;在接續(xù)屬性中設(shè)置了接續(xù)盒、分支盒等 6 種類別。例如，現(xiàn)場(chǎng)采集某個(gè)電桿數(shù)據(jù)，位置類別為“電桿”，接續(xù)屬性為“無(wú)”，再選采集按鈕，即可自動(dòng)完成。

　　(2)采集數(shù)據(jù)格式采集完成之后，可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)再導(dǎo)入文件，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)完成資源數(shù)據(jù)的添加和關(guān)聯(lián)關(guān)系的自動(dòng)生成。系統(tǒng)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(jīng)度和緯度。以上三種格式均為通過(guò) G659 終端設(shè)備采集數(shù)據(jù)的導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件。

　　(3)系統(tǒng)自帶的采集工具監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)自帶的 APP 采集工具也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)精度和使用 APP 的手機(jī)設(shè)備精度有關(guān)，一般在空曠、衛(wèi)星信號(hào)足的位置采集精度高。通過(guò) APP 軟件采集的數(shù)據(jù)可以直接在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中調(diào)取，不需要再進(jìn)行數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出和導(dǎo)入操作，從開(kāi)始采集、提交、審批到數(shù)據(jù)生成的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)軟件系統(tǒng)管理，保證了數(shù)據(jù)的規(guī)范性和保密性。手機(jī) APP 完成采集提交之后，直接調(diào)取采集數(shù)據(jù)進(jìn)行審批加載，自動(dòng)添加到系統(tǒng)中，進(jìn)行下一步處 理。

　　(4)批處理工具將采集的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)時(shí)，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(tǒng)就能按照短距的原則自動(dòng)生成桿路或管井，并根據(jù)線桿或井的經(jīng)緯度坐標(biāo)計(jì)算出桿路、管道的長(zhǎng)度。通過(guò)自動(dòng)計(jì)算首尾兩點(diǎn)之間管井或線桿的路由連通關(guān)系，然后根據(jù)通道路由生成光纜線路，整條光纜線路自動(dòng)根據(jù)接續(xù)盒的位置生成光纖直熔。批處理工具只需要導(dǎo)入采集的井、桿和接續(xù)盒的經(jīng)緯度位置，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成管道、桿路，并且根據(jù)管道和桿路的路由關(guān)系生成光纜線路，再自動(dòng)生成光纜中光纖熔接關(guān)系。采集終端的數(shù)據(jù)可批量導(dǎo)出，生成 KML、GPX、Excel 等文件。監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的批處理工具支持多種格式導(dǎo)入。只需選擇數(shù)據(jù)的起點(diǎn)，就能根據(jù)地理信息數(shù)據(jù)，按照點(diǎn)位間距自動(dòng)首尾相連，這樣僅僅需要對(duì)極少特殊走向的路由進(jìn)行簡(jiǎn)單修正即可。

　　3.2 光學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)需要采集各光纜段的距離，具體為各接續(xù)盒間的距離。我們提前在機(jī)房部署光纖監(jiān)測(cè)設(shè)備，以 OTDR 模塊 + 光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)試。施工中從機(jī)房側(cè)開(kāi)始，邊熔接邊測(cè)試數(shù)據(jù)。此外，還可以采用便攜 OTDR儀器，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試間距。為提高光纖測(cè)試精度，我們用光纖監(jiān)測(cè)設(shè)備配置參數(shù)時(shí)，折射率參考光纜出廠測(cè)試報(bào)告，n 選擇 1.467，量程和脈寬選擇 Auto。這樣，系統(tǒng)會(huì)在完成測(cè)試前提下，采用合理的小脈寬和量程，提高測(cè)試精度。

　　3.3 數(shù)據(jù)采集策略目前，系統(tǒng)在推廣中存在一線員工配合度問(wèn)題，這主要是因?yàn)榇媪抠Y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(shè)邊采集，以降低推廣阻力。監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)一期與主干網(wǎng)寧波至溫州的線路段改造同期實(shí)施。線路總長(zhǎng)約 380km，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)位 7000 余個(gè)。我們?cè)O(shè)想的是利用幾年時(shí)間來(lái)擴(kuò)大使用范圍，一線維護(hù)人員使用資源查詢、故障定位等功能提升日常運(yùn)維效率，相信這會(huì)對(duì)系統(tǒng)推廣帶來(lái)較好的促進(jìn)作用。

　　4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完成采集后，日常維護(hù)中的數(shù)據(jù)更新是系統(tǒng)能否長(zhǎng)期有效使用的關(guān)鍵。我們制定了日常運(yùn)維的數(shù)據(jù)維護(hù)辦法和數(shù)據(jù)更新采集規(guī)則，主要是規(guī)范遷改、搶修必須采集的數(shù)據(jù)，及時(shí)在系統(tǒng)中更新。具體的數(shù)據(jù)包括 OTDR 測(cè)試方式、地理信息數(shù)據(jù)采集方式、各點(diǎn)位的具體數(shù)據(jù)等。在資源管理系統(tǒng)中通過(guò)遷改流程進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，保持?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的高精度采集和維護(hù)，在實(shí)際運(yùn)行中，監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的故障定位的精度和搶修時(shí)效都有了保證。寧波至溫州的沿海段線路數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中已運(yùn)行 1 年多，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)精度在米級(jí)范圍。實(shí)際使用中，樂(lè)清段曾發(fā)生光纜線路被誤剪情況，因?yàn)榍捌谥鞲晒饫|監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)定位故障點(diǎn)在某電桿處，實(shí)際被剪點(diǎn)位誤差小于 5m，搶修人員憑借系統(tǒng)給出的位置第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，大大提高了搶修時(shí)效性，保障了傳輸安全。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：金建南 浙江廣聯(lián)有線電視傳輸中心