高速交通光纤监测系统技术规范书V10

高速交通光纤监测系统技术规范书
XXX有限公司
二O一六年六月
目录
1 概述 (1)
1.1 背景综述 (1)
1.2 项目内容 (1)
1.3 需求分析 (2)
1.4 建设范围 (3)
2 系统总体技术规范 (3)
2.1 对维护管理的基本要求 (3)
2.2 系统的组成 (4)
2.3 系统的功能 (5)
2.4 网管功能 (5)
3 技术要求 (6)
3.1 工作条件 (6)
3.2 技术指标 (6)
3.3 监测站硬件设备指标 (7)
3.4 波分复用器技术指标 (7)
4 功能要求 (8)
4.1 运行维护及故障定位 (9)
4.2 光功率衰减及故障定位功能 (9)
4.3 巡检功能 (9)
4.4 光纤劣化分析及告警 (9)
4.5 故障自动分析功能 (9)
4.6 故障报警及信息及时上报功能 (10)
4.7 完善的光纤网络资料数据库及信息查询 (10)
4.8 数据统计及报表 (10)
4.9 系统配置管理及日志管理 (10)
4.10 用户管理功能 (11)
4.11 地理信息系统(WEBGIS) (11)
4.12 数据管理 (11)
5 性能要求 (11)
6 可靠性要求 (12)
1概述
1.1背景综述
随着高速公路信息化的加速建设，为保证公路信息畅通、安全，可靠，高效运行，各类智能化的信息系统也在不断的上线运行，因此针对整个高速公路运行的各类监测、运行数据的采集量和传输量越来越大。

光传输网——作为承载数据传输的重要载体，决定了整个高速信息网运行的稳定性。

因此，保证光传输网坚强稳定的运行就显得非常重要和必要。

众所周知，光传输网是由光传输设备加光缆构成的。

光传输设备可以组成链形网（含星形网）、环形网和环带链形网。

因此用户可以
根据自身建设需求自由组网。

随着光传输网的大量建设，传输设备自身运行情况的监控和管理已经非常完善且已经运行的非常稳定。

但是，作为光传输网的另一重要组成部分——光缆，其运行的情况却一直没有一套很好的监测和维护方案。

长期以来，光缆的维护一直靠建设单位的维护人员利用简单的仪器加上自身多年积累的经营进行维护。

很多时候由于外力破坏和自然环境的影响光缆的维护既艰难繁琐又效
率低下。

维护人员因此承受着很大的工作压力和高负荷的工作量。

因此，针对光缆建设一套智能分析，监测，保护，管理系统就显得十分必要。

1.2项目内容
本次项目在四川XXX路段建设一套智能光纤网络维护工作站。

该
维护工作站针对光传输网中的光缆运行进行实时运行维护和分析。

实现对光缆的运行生命周期分析，光损分析，通断报警，故障精确定位等功能。

为维护人员提供光缆日常维护依据，降低维护人员工作强度。

从而提高光缆维护效率，提高光缆运行周期和稳定性，详情如下：➢针对高速公路建设一套光缆监测系统，单个监测站支持多链路级联，支持对备用光缆或者在线光纤进行7x24小时实时监测➢对高速交通的光缆资源进行整合。

在现有光缆管理的基础上，基于多部门、多厂家的网管资源逐步建设大规模光纤监管平台➢根据系统平台提供多元化预警功能，比如监测管控平台与高速交通现有的综合管理平台对接的北向接口，平台还将辅以短信，email以及APP多样化方式提供光缆资源的监测管控
➢以该系统和相关接口作为基础和标准，当条件允许时能够在此基础上继续接入其他资源平台、业务平台，进行多维度业务整
合（比如交通GIS系统、调度系统等）；
➢建立健全的交通网资源调度策略和业务机制，形成可延续性的规范流程，为业务的抢修、巡检提供依据。

1.3需求分析
“光缆监控系统”可广泛应用于高速交通网络的智能维护，实现对在线光缆或者通信网络资源的数据收集、监测，并对故障抢修、巡检提供辅助决策。

为相关部门提供一个科学、合理、优化的光缆智能运维方案和可行性较强的光缆应急抢修及巡检方案。

在通信网络故障发生时，能够为相关领导和参与运维的人员和专家提便捷的可视化服
务，并支持巡检和光纤资源的数据重建，通过科学管理和预警机制，减少光纤损坏的故障率。

“光缆监控系统”的建设需要逐步去完善，经过资源不断的录入以及光缆监测周期性数据的积累，将会为高速交通网的维护带来更加的便利性。

光缆在线智能分析，监测，保护，管理系统可以实现对整个光传输网的所有光缆进行寿命周期分析，光损分析，通断报警，故障精确定位，光缆保护等工作，可以高效的处理光缆运行过程中出现的问题。

从而可以减轻维护人员工作强度，提高维护人员处理故障的效率。

能够智能分析出光缆的运行生命周期和光信号损耗的原因，为维护人员日常维护提供工作依据以保证光缆安全稳定的长时间运行。

1.4建设范围
本次项目建设规模如下：
1)XXX至XXXX的XXXX段光缆XX芯
2)XXX至XXXX的XXXX段光缆XX芯
2系统总体技术规范
2.1对维护管理的基本要求
为了能够对四川省高速交通的光缆线路进行监测，光缆建设单位和光缆维护单位应考虑在建设光缆时，对需要被监测的光缆预留必要的备用光纤或者工作光纤。

光缆建设单位和光缆维护单位应考虑保留完整的光缆竣工数据，
并且在安装光缆自动监测系统时提供工程所必需的各种光缆资料数据。

2.2系统的组成
光缆自动监测系统是高速公路管理域的一个子网。

因此，当它介入被监测的光缆线路，以及今后监测系统软硬件的升级，都必须不影响在用的光传输系统的传输性能。

光缆自动监测系统由监测中心（PMC）、区域监测中心（LMC）、和监测站（RTU）组成，如图1所示。

光缆自动监测系统应采用灵活的多级网络结构，以适应高速交通对光缆资源的维护管理体制。

其中，各LMC可根据所选择的监测方式，选配与自动测试有关的组成部分。

图1 光缆自动监测系统结构图
光缆自动监测系统对光缆进行监测的方式主要有3种：光功率监测、在纤监测和备纤监测。

可根据实际条件和需要，选择相应的监测方式或混合使用。

采用在纤监测时，为把COTDR测试信号接入被测
光纤，需要断开原有传输系统或切换原有传输系统到备用传输系统，然后插入波分复用器和耦合器；在接收端插入反射器，滤去COTDR 测试信号，以消除对光端机接收的影响；所插入的无源光器件均应达到3.4中所规定的技术参数。

2.3系统的功能
光缆自动监测系统以段内的或跨段的在纤监测方式、备纤监测方式，对光缆线路中被监测光纤的状况进行监测，而且能方便地构成OSI计算机网络，人机界面友好，具有汉字支持能力，安装容易，使用方便，自治运行，它应符合YD/T 872以及ITU-T建议X.200所规定的要求，并具有以下主要功能：
➢实时地对光缆线路中被监测光纤运行状况进行监测，及时发现线路故障隐患；
➢当被监测光纤发生障碍时，能发出告警信息并迅速地、准确地确定故障点的位置；
➢提供维护管理报表和统计分析报表；
➢光缆线路劣化趋势预测，针对监测的光缆/光缆段，提供多种性能指标（全程衰耗、接头损耗、衰耗系数等）的变化数据和
动态预测结论；
2.4网管功能
光缆自动监测系统支持与高速交通管理系统对接的接口，应能通过Internet、专网或PSTN等方式进行远程访问，并保证系统的安全。

光缆自动监测系统应具备对自身设备进行监控的能力。

当自身设备发生故障时，应能立即上报告警。

3技术要求
3.1工作条件
光缆监测系统（FMS）在下列正常工作条件下，应符合技术指标的要求：
➢环境温度：-5℃～+55℃（安装在无人站中时为0℃～+40℃）；
➢相对湿度：+25℃时5%~90%（无冷凝）;
➢大气压强：86kPa ～106kPa；
➢电源电压：-48V或220V，变动范围为±20％；
在下列任一条件出现时，光缆自动监测系统应能工作，但不保证技术指标；
3.2技术指标
光缆监测系统（FMS）的技术指标如下：
➢支持对备用光纤及在线光纤的7×24小时实时检测，提供持续的监控和故障定位
➢提供光缆数据文件，自动判断是否光纤故障，并提供实时告警，不像OTDR需要人为判断。

➢实时精确的传输监控，100KM光缆监测定位精确到1m
➢监测工作光纤时，设备断电或者故障不影响原有数据业务性能➢支持集成GIS系统，地图定位。

➢故障的报警时限为1分钟（段内）或2分钟（跨段）,不含告
警信号在通信网络中传送所需的时间；
3.3监测站硬件设备指标
➢中心波长：1310nm±20nm、1550nm±20nm或1625nm±20nm ➢事件盲区：无
➢动态范围：根据被监测光缆线路中光纤通道的全程传输损耗（dB）和需精确测量时的富余度（dB）来选择，原则上≥28dB ➢测距精度: 1m
➢测试端口数：≥8个
➢折射率：1.4677
➢光纤连接器：SC／PC型（可以根据用户的需要，选配FC或APC）➢MTBF≥10年
➢工作温度-5℃～+55℃
➢相对湿度：+25℃时5%~90%（无冷凝）;
➢贮存温度-10℃～+70℃
3.4波分复用器技术指标
➢复用波长1550nm/1625nm，1310nm/1625nm，（1310、1550）nm/1625nm
➢不得与主设备光信号波段相冲突
➢年故障率≤0.1／1000只
➢光纤连接器LC/PC型（可以根据用户的需要，选配SC或FC）➢光纤连接器回波损耗≥45dB
➢光纤连接器插入损耗≤0.5dB
➢在线监测方式下，WDM的端口隔离度和插入损耗见下表
表1 1550nm/1625nm型WDM的端口隔离度和插入损耗
表2 1310nm/1625nm型WDM的端口隔离度和插入损耗
表3 （1310,1550）nm/1625nm型WDM的端口隔离度和插入损耗
4功能要求
本系统以监测站网元为管理层，以地理信息系统为基础形成的高速交通光缆管理的光纤网络运行维护管理信息平台。

光纤网络运行维护管理信息平台也可以向其他管理系统提供接口，以方便高速交通管理系统的需要。

信息传输以高速交通站点内部数据通信网作为支撑，
为高速公路光纤网络提供完整、先进的集中监测与综合管理功能：4.1运行维护及故障定位
光纤监测系统能对被测光纤的长度或者所发生的故障点能够进行精确测量和自动定位，并且通过网管系统能直观显示出来。

4.2光功率衰减及故障定位功能
光功率监测方式是通过COTDR模块检测单元及时对用户使用业务光路由经行检测，与设定的参考曲线数据自动进行比较，得出光缆衰减曲线，结合GIS地理信息系统能精确定位故障点，方便维护人员及时排除这条光缆段故障。

4.3巡检功能
巡检是用户根据维护需要，对每条纤芯进行定期测试，在监测站中实测曲线数据与参考曲线数据自动进行比较，当超过设定的门限时，即产生告警信息。

自动巡检可以长期跟踪线路的传输质量，能够及时发现劣化等问题。

4.4光纤劣化分析及告警
通过光缆监测系统，光功率监测及COTDR检测单元及时发现光缆纤芯变化，并提供对纤芯劣化分析、纤芯事件分析并告警，对渐变的隐性故障点有正确的分析判断，可提前做好故障排除方案，使管理层人员实时了解光缆状况，及早预防改善，提高光缆传输品质。

4.5故障自动分析功能
实时动态检测光网络运行状态，正确实时提供光网络故障发生点、
分析故障的影响区域，提供处理故障的紧急预案，缩短故障排除的时间，减少故障处理的成本。

4.6故障报警及信息及时上报功能
监控中心收到告警信息后可以采用Email和现场声光等多种告警方式及时通知相关人员，系统可在极短的时间内及时反映故障信息,同时把故障信息上报给最高级管理中心。

4.7完善的光纤网络资料数据库及信息查询
与地理信息系统相结合，全面了解光网络的真实分布情况，全面掌握光网络通信资源、路由资源（为用户提供芯线颜色、芯线用途和说明、起点连接类型、起点机架编号、终点端口号、终点接头资源信息管理）、光缆管道和杆路路由资源、通信容量资源的合理分配与承载，为光网络的运行、设计、规划、发展和保障提供真实可靠的决策依据。

4.8数据统计及报表
智能光纤网络运行维护保护管理系统的统计分析管理模块，提供光网络资源使用率统计，自动统计建立光缆线、交接箱、分线盒等基础网元数据表；管道、管孔使用状况统计，对所有统计分析按用户要求定制报表并自动生成打印。

4.9系统配置管理及日志管理
通过网管软件系统配置管理模块清晰查看所管辖的各监测点的设备运行状况及配置情况，可以合理的对光网络的调配工作；操作人
员可以通过对历史数据的查询，获得芯线每日的测试记录、历史参考资料等各项数据。

4.10用户管理功能
为保证系统安全，光缆监测系统对用户进行了分级管理，实现了多用户分级访问控制机制。

用户权限可分为系统管理员和普通操作员，不同用户具有不同的权限，系统管理员具有最高权限，并负责对用户权限的配置，指定用户操作的对象范围，以保证整个监测网络的可控性和安全性。

4.11地理信息系统(WEBGIS)
为了使用户直观的了解光纤线路的分布及周边物理环境，系统提供了功能强大的、基于WEB的地理信息系统。

它除了可以放大、缩小、漫游，故障定位、地标处理外，还可以与测试曲线相连，当测试曲线上的游标移动时，地理信息图上将同步显示该处的地理位置。

4.12数据管理
为保证系统数据安全，光缆监测系统提供数据备份、数据恢复、数据导出等功能。

系统提供对于配置数据、性能数据和告警数据等的导出功能。

系统可支持MySql，Oracle，SQL Server等主流数据库。

5性能要求
➢MTBF≥10年
➢测量时间：小于30s；与测量精度以及测量距离有关系，测量精度越高测量距离越长则测量时间越长，测量精度越低测量距
离越短则测量时间越短。

➢被测光纤实时监测刷新时间：小于35s；与测量精度以及测量距离有关系，测量精度越高测量距离越长则刷新时间越长，测
量精度越低测量距离越短则刷新时间越短。

➢支持- 48V直流/220V交流同时供电，提供电源1：1保护。

6可靠性要求
➢设备应保证7×24小时不间断运行。

➢设备的MTBF（平均故障间隔时间）≥10年，MTTR≤0.5h。