基于智能标石的光缆巡线和管理系统设计

来源:用户上传      作者:李红亮 廖奎 罗围峰

　　摘要：通过分析光缆巡线和管理的现状，梳理总结存在的突出问题，研究智能标石的发展和应用场景，针对传统光缆巡线存在的问题结合智能标石的特点，提出基于智能标石来构建光缆巡线和管理系统的思路，并设计了系统总体方案，探讨了其在典型场景下的应用。
　　关键词：巡线;智能标石;预警;监测;光缆
　　光缆网是国家通信网的重要组成部分，是信息高速路的基石，是通信传输的重要基础设施。光缆网一旦中断，将会给人民群众生产生活带来诸多不便，而光缆线路的巡线与管理是光缆维护中不可或缺的重要环节，其目的就是保证光缆线路的完好可用，保证光缆线路安全传输，预防光缆故障，消除故障隐患。
　　1 光缆巡线和管理现状
　　我国已经建成“八纵八横”的光缆骨干网，光缆巡线主要依靠人工徒步的方式实施，通过定期指派专门的维护人员进行查看、维护线路，或者在传输网络出现问题时临时指派人员进行应急抢修，这种方式所需时间较长，效率也不高，且人工巡线容易导致漏检、误检情况的发生，会增加网络维护的时间，影响业务的传输。梳理总结了传统光缆巡线模式下，存在三个方面的问题。
　　1.1 受环境影响较大，巡线到位率不够理想
　　进行巡线任务时，需要沿着光缆路由进行检查，当地形地貌条件良好时人员能够正常地进行巡线任务，但是当光缆线路所在的环境复杂，比如高山密林、洪水淹没地段等，巡线人员很难快速到达相关区域巡检，即使能够到达相关区域也需要消耗大量时间、精力，还存在较大的人身安全隐患，严重制约光缆巡线工作有效开展。
　　1.2 巡线任务周期长，隐患预警难保证
　　光缆线路巡线受制于信息技术应用程度，实际巡线任务中会出现虽然进行了巡线工作，但是由于两次巡线任务间隔时间较长而不能及时发现光缆新的隐患、新的问题，所以光缆线路巡线存在较大的延时性、间隔性，而不能动态地保障相关光缆线路的正常运行。
　　1.3 受巡线方式限制，巡线监督不到位
　　传统的巡线方式基本依靠巡线人员眼睛观察光缆线路的情况，从而发现隐患和故障，但是光缆线路距离长，又多是在荒郊野外，巡线人员如果走马观花、偷懒耍滑，则巡线质量就大打折扣，如何有效地监督检查巡线的质量是很棘手的问题。
　　2 光缆线路巡线和管理中引入智能标石的需求
　　智能标石采用先进的物联网感知技术和音视频采集技术，内部集成震动、水浸、倾斜等多种传感器和高清音视频采集处理模块，能够对周围环境的实时感知。目前，智能标石的应用大部分为单个标石定点独立使用，如在光缆易发生故障的场镇、施工地域等，简单地实现对某个重点地段的监控，没有在光缆巡线和管理中发挥其智能化的作用。在光缆巡线和管理中系统使用智能标石有以下几个方面的需求：
　　一是提高光缆线路巡线效率的现实需要。光缆线路传统巡线为徒步巡线与车辆巡线结合的方式，易受到天气、人员任务等因素的影响，巡线效率普遍不高，需要一种新的巡线方式解决传统巡线效率较低的问题，因此，提出一种基于智能标石的光缆巡线方式，可以在一定程度上解决因为天气恶劣无法巡线，部分地段地形险峻巡线到达困难的问题。
　　二是增加光缆线路预警功能的可靠手段。通过布设智能路由标石，标石中的摄像头和多种传感设备可以增加光缆线路的预警监测功能，提高光缆线路隐患发现的效率，为光缆线路维护争取更多的时间。
　　三是增强光缆线路巡线智能化的有效措施。依托智能标石可以实现巡线管理的智能化，自动记录巡线轨迹和到达智能标石的时间，科学规划巡线计划，并可通过巡线终端设备指示巡线方向和智能标石位置，辅助巡线人员判定光缆及接头点位置，增强光缆巡线方式的智能化水平。
　　四是提升光缆线路可靠性的技术保障。传统的巡线方式维护的光缆，通常都是在已经发生中断事故时才被发现，是一种被动的维护方式，采用智能标石后能够实现远程音视频监控，出现事故前能够进行音频驱离，并在第一时间赶赴现场进行处理，能够有效减少光缆线路中断的概率，缩短故障修复时间，提升光缆线路的可靠性。
　　3 巡线和管理系统设计
　　基于智能标石的光缆巡线和管理系统改变了原有人工管理方式，为管理人员监督光缆巡线情况，实现对光缆线路巡线情况科学、高效的管理提供了一种智能化、信息化的手段。
　　3.1 系统总体构想
　　智能标石的光缆线路巡线和管理系统包括硬件和软件两大部分。
　　硬件包括：智能标石、智能巡检器、独立的RFID芯片、管理终端。
　　软件包括：服务端和客户端，服务端主要实现信息的传输、交互和管理;客户端主要实现电子地图、视频显示等功能，并可接入服务端实现对智能标石的管理。
　　光缆巡线系统：巡线终端设备安装电子地图、北斗导航定位模块、蓝牙模块、射频识别模块等。
　　预警监测系统：智能标石、服务端、客户端、短信网关等。
　　系统总体架构如图1所示。
　　3.2 智能标石设计
　　智能标石集成三大功能模块，预警监测模块包括：音视频采集单元、多种传感器单元、5G无线通信单元、扬声器单元等。巡线模块包括：蓝牙单元、RFID单元等。电源模块包括：太阳能电池板、蓄电池等。可以根据不同的使用需求和场景选装不同类型的功能模块。智能标石外壳可采用高强度塑料材质，内部中空，安装各种功能模块，外观尺寸与传统标石基本一致（露出地面部分尺寸一致，地下埋设部分略小），外观颜色与传统标石一致为白底红字。标石内部设计示意图如图2所示：
　　无线通信单元可配置5G通信模块或GSM通信模块，还可加装北斗短报文通信模块，在移动通信信号覆盖较好的地域可选装5G通信模块，5G覆盖不到的区域选装GSM模块和北斗通信模块。
　　3.3 巡线终端设计
　　巡线终端是一种智能平板终端，安装电子地图、北斗卫星模块、射频识别模块、蓝牙模块、安全保密模块等，实现巡线中辅助定位、智能标石信息采集、巡线路线导航指示功能;根据户外条件下使用的特点，巡线终端具备防水、防m、防摔的“三防”功能;并可与管理终端通过USB方式连接，接收巡线计划，巡线结束后可连接管理终端上报巡线数据。巡线终端设计示意图如下：
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15421974.htm