Page 14 - 网络电信2021年5月刊上

光缆在线监测系统研究

何勇君，李伟
国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司

摘要：光缆网迁改、割接调整后，传统的OTDR
和在线监测方案无法准确描述光缆的距离信息并精
准监测定位。提出了一种基于DAS技术的新型光缆巡
线分析方案，该方案结合GIS系统、NFC标签、在线
监测等技术，能实现对光缆传输管线的精确化、数
据结构化、智能化的实时监测监控，保障光纤通信
的安全运行。
关键词：光传输网络；光缆监测；在线监测；
智能监测

0 引言 1.1 DAS技术优势、原理
光纤通信具有容量大、传输距离远、抗干扰能力强、保密 DAS 是一种利用光纤后向瑞利散射干涉效应实现声波信
性好等诸多优点，加上光缆可与油气管道“同沟同缆”建设， 号连续分布式探测的新型传感技术，它不仅具有普通光纤传感
很大程度上节省了光缆线路的铺设费用，因此，光纤通信已逐 技术的优点，如抗电磁干扰、隐蔽性好、耐腐蚀、绝缘等，而
步成为当前油气管道通信建设的主要方式。然而，油气管道多 且可以实现光纤沿线动态应变（振动、声波）的长距离、分布
处于偏远地区，深埋于地下，地震、洪水、泥石流、地质沉降 式、实时定量检测，在重要场所和重大基础设施的安防监测、
等自然因素，以及基建施工、农业耕作等人为因素，都易造成 大型结构的健康监测、油气资源勘探等领域具有广阔的应用前
[2]
同沟光缆的损坏，进而引起通信故障。如何快速、精准定位光 景 。
缆故障点，如何建设与石油行业相适应的精确化、自动化、智 DAS相比普通OTDR区别主要在于光源，DAS技术采用了窄
能化的光缆监测系统，提高光缆运维效率，降低光缆的维护成 线宽激光器作为光源，使得叠加的各散射中心的散射光相互干
本，是石油行业在光纤通信领域亟须解决的课题。 涉，形成抖动的背向散射光曲线。这一差异使DAS对声音振动
以前，油气管道通信光缆故障一般是通过光传输设备告 灵敏度极高，外界轻微扰动会影响叠加的各散射光直接的相位
警、数据通信网中断告警等来发现的，这些告警中包含了许多 差，从而导致出射的散射光曲线发生变化。
非光缆因素，不能完全确定是光缆故障，而且故障点位置难以 基于分布式光纤声波传感技术基本原理如图1所示：
排查。有人提出了通过实时测量到故障点光缆长度、光功率等 其基本结构与OTDR相似，窄线宽激光器、脉冲调制器、光
数据来告知故障点位置。但因光缆不完全是直线路径布线的， 放大器、环形器、光电探测器和数据采集和处理系统组成，但
通过光缆长度和光功率数据的测量来确定故障点的实际地理位 DAS还多了一组耦合器和声光移频器。
置，存在较大误差，给维护人员的抢修带来困难，抢修成本 光信号感应的变化由数据采集和处理系统分析处理，使
高，抢修效率低。后来又有人提出了在光缆上安装光缆数据采 用高灵敏度光探测器检测背向散射光，适配其光强后通过光电
集装置例如OPM（光功率计）、OTDR（光时域反射仪）设备等，
通过这些装置来采集光缆运行的基础数据，然后对采集到的数 图 1 DAS 技术原理图
据进行综合分析，预判可能出现的故障，快速定位已出现的故
[1]
障 。但这种方式不适用于已铺设光缆线路的监测。
本文提出了一种基于DAS（Distributed fiber Acoustic
Sensing，分布式光纤声波传感）技术的新型光缆巡线分析及在
线监测方案。该方案结合GIS 系统、NFC 标签、在线监测等技
术，能实现对光缆传输管线的精确化、数据结构化、智能化的
实时监测监控，从而实现快速处理油气管道
光缆的故障，保障光纤通信的安全运行。

1 光缆在线监测系统方案

网络电信 二零二一年四月 39