光纤在线自动监测系统在铁路通信专网中的应用分析

刘 可

（内蒙古准格尔旗大准铁路公司通信段，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

作为铁路通信调度的主要手段，光纤通信质量直接影响铁路运输稳定和运营效益，可靠性较高的光纤传输网络构建也因此成为业界关注的焦点。但在笔者的实际调研中发现，现阶段广泛采用的被动式管理维护方式已无法满足光纤传输网络稳定性维护需要，而为了在一定程度上改变这种现状，正是本文围绕光纤在线自动监测系统在铁路通信专网中应用开展具体研究的原因所在。

1 铁路通信专网光纤在线自动监测系统需求分析

1.1 OTDR光纤监测系统不足分析

为明确铁路通信专网光纤在线自动监测系统需求，首先需要了解传统光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）光纤监测系统存在的不足。深入分析不难发现，广泛应用于我国铁路通信专网的OTDR光纤监测系统主要基于光开关切换机理、人工加仪表方式完成监测工作，但这类监测工作存在的只能检测光纤性能、不具备实时监测功能、在线监测严重干扰通信质量、无法实现网络指标劣化预警等不足，却使得铁路通信专网的维护负担大大提升，较低的光纤监测质量也使得光纤通信维修体制无法从“故障修”中脱离[1]。

1.2 光纤在线自动监测系统需求总结

为真正转变“故障修”光纤通信维修体制为“状态修”，铁路通信专网光纤在线自动监测系统需满足全面性、在线性、实时性、可靠性、及时性、预见性、预警性、独立性共8方面需求，具体需求如下所示：（1）全面性。系统需具备全面、完整监测能力，由此满足铁路通信专网光纤传输系统光纤网和光端机监测需要。（2）在线性。系统需实现光纤传输质量的在线监测，这是由于光纤传输无法使用旁路、离线方式进行传输信号的采集，因此，在线监测必须将自身带来的插入损耗降到最小。（3）实时性。需实现连续不间断的铁路通信专网光纤传输系统运行状况监测，由此方可真正告别断续、即时的OTDR光纤监测系统。（4）可靠性。需保证系统故障率明显小于铁路通信专网光纤传输系统，并保证系统的故障不会对铁路通信专网造成不良影响，这一需求的实现必须设法降低插入的光学元件数量。（5）及时性。系统需具备快速告警、快速确定故障点能力，并能够实现传输质量的及时展示。（6）预见性。系统需具备展示每个光通道变化和光纤劣化的能力，同时还需要具备展示溶解点渗漏、预见故障能力。（7）预警性。通过设置预警门限值，系统能够在铁路通信专网光纤传输系统通信中断前发出预警信号。（8）独立性。系统需独立于铁路通信专网光纤传输系统外，且自身监测的开展不会受到该系统影响[2]。

2 铁路通信专网光纤在线自动监测系统的功能与应用

2.1 结构构成

为提升研究的实践价值，本文选择了我国沈阳铁路信号工厂研制开发的TJTG型光纤在线自动监测系统作为研究对象，该系统已广泛应用于我国各地，能够细分为监测管理中心、监测站、远端维护管理中心，并具备OTDR模板测试功能，其中远端维护管理中心主要由OTE光传输设备、ODF光分配架以及FUM被监测光纤组成。其中，TJTG型光纤在线自动监测系统的监测管理中心一般安装在网管中心，辖区内监测站的管理、监测数据告警与处理属于其主要功能，同时还负责数据管理与图形显示；监测站主要设置于传输机房，在其中主要负责监测传输系统的收发端光功率值，并负责确定是否启动OTDR测试，收发端光功率值变化情况则属于判断是否启动OTDR测试的根据；远端维护管理中心一般设置于上级管理中心，负责各监测站运行情况的观察[3]。

TJTG型光纤在线自动监测系统具备光功率实时监测功能、断电测试功能，其中光功率实时监测功能的实现需要得到光分路器、光功率采集卡等设备的支持，光分路器在其中负责分出光端机发端与收端一定比例光，光功率采集卡则负责接收光分路器分出的光信号并将其转化为电信号，管理中心由此即可实时了解管理光纤、监测站光端机运行情况，而通过设置告警值、预警值、严重告警值，即可实现告警信息的及时传递；断点测试功能的实现需得到WDM、OTDR卡、光开关、滤波器的支持，由此即可在不影响通信质量的前提下实现断点监测。

2.2 网络结构

Modem、通信服务器、高速局域网交换机、协议转换器等设备构成了TJTG型光纤在线自动监测系统的网络单元，管理中心与工作站联网的实现则采用了用户提供的64K通道与64K协议转换器，采用了在用户提供64K传输通道两端设置64K协议转换器设计每个64K协议转换器介入的传输网络需要与监测站主机网线相对应。为实现监测管理中心与监测站的相互连接，监测管理中心主机需要分别与2M协议转换器、64K协议转换器进行连接，连接需使用高速局域网交换机，2M传输网负责监测管理中心间的相互通信。值得注意的是，为保证网络传输的安全，如64K传输通道无法满足监测管理中心与监测站的连接需要，需采用PSTN进行Modem的连接，数据传输的实现则需要利用局域网交换机。

2.3 功能特点

TJTG型光纤在线自动监测系统的功能特点可以概况为监测独立、监测全面、系统可靠、维护自动实时化、故障定位准确、管理功能综合化、操作方式宜人化、告警信息及时与多样化等，具体功能特点如下所示：（1）监测独立。无需依赖光传输网络，可实现有效可靠的监测与管理。（2）监测独立。可进行光缆线路故障的准确定位和实时监测，并能够对光端机光信号进行在线、实时监测。（3）系统可靠。系统选择了Windows 2016操作系统作为运行平台，为尽可能降低系统介入损耗，采用了无源性光电器件，系统因此可实现24小时连续运行并具备较强稳定性，且能够在必要情况下实现工控机自动复位。（4）维护自动实时化。可实现全天候自动的光缆通信网络监测，自动化、实时化、无人化的监测将真正实现“故障修”光纤通信维修体制向“状态修”的转变。（5）故障定位准确。系统实现了GIS与OTDR故障定位功能的结合，故障分析定位所需时间因此大大降低，维修故障历时也将得以大幅压缩。（6）管理功能综合化。系统能够实现人力资源、光缆传输线路、光缆传输设备、光缆网络设备的综合管理，则主要得益于系统采用的大型SQL SERVER数据库。（7）操作方式宜人化。系统具备图形化、智能化人机操作界面，完善的报表打印、数据统计分析、数据查询等功能也将更好服务于铁路通信专网安全稳定运行。（8）告警信息及时与多样化。系统可设置多个故障阈值电平或报警值，并具备声、光、电、语音等多种告警手段，并能够第一时间采用多种方式联系维护管理人员。

2.4 具体应用

为验证TJTG型光纤在线自动监测系统在铁路通信专网中的应用质量，厂家技术人员与各地电力企业开展了大规模的应用试验，典型的应用试验如下所示：（1）连接。将系统的光分路器与X、Y方向光端机收端光信号进行连接，以此通过光分路器进行分光，并将97%的光信号送回X、Y方向光端机收信单元，由此可断定2个方向通信信号未受到影响。（2）转换、处理。围绕上一步骤分离出的3%光信号进行光电转换和分析处理，设置多个故障阀值和提前报警值，结合监测管理中心主机显示屏，可发现系统能够根据曲线变化提前判断故障，并能够避免事故发生。（3）利用断点测试功能。在X方向利用系统进行断电测试功能的应用试验，试验过程需断开X方向到Z方向间一点，系统立即在电子地图上显示了故障位置，且故障位置与实际一致。（4）值班室计算机应用。采用将系统接入值班室计算机的处理方式，计算机事先装有综合分析软件，由此实现了与控制主机同样线路监测情况的显现，并能够提供多种告警输出，系统24 h实时监控质量由此得到了证明。

3 结语

综上所述，光纤在线自动监测系统能够较好服务于铁路通信专网，在此基础上，本文涉及的结构构成、网络结构、功能特点、具体应用等内容，则提供了可行性较高的铁路通信专网光纤在线自动监测系统应用路径，而为了更好发挥光纤在线自动监测系统应用价值，光纤在线自动监测系统提供的有效、及时参考和依据必须得到重视。