Вы нашли то, что искали?
Главная Разделы

Добавить страницу в закладки ->

7. Основы технической эксплуатации волоконно-оптических линий связи. Волоконно-оптические кабели и линии связи

Волоконно-оптические кабели и линии связи

7. Основы технической эксплуатации волоконно-оптических линий связи

7.1. Организация технической эксплуатации ВОЛС

7.2. Эксплуатационно-технические требования к ВОЛС

7.3. Организация технического обслуживания ВОЛС

7.4. Планирование, контроль и обеспечение работ по технической эксплуатации ВОЛС

7.5. Технический учет и паспортизация ВОЛС

7.6. Ремонт линейных сооружений ВОЛС

7.7. Охрана кабельных сооружений ВОЛС и аварийно-восстановительные работы

7.8. Телеконтроль, служебная связь и электропитание аппаратуры линейного тракта ВОСП

7.9. Методы измерения волоконно-оптических линий связи

7.9.1. Назначение и виды измерений

7.9.2. Методы измерения параметров и характеристик элементов линейных сооружений ВОЛС

7.9.3. Измерения на ВОЛС во время аварий



7.1. Организация технической эксплуатации ВОЛС

Эксплуатационно-техническое обслуживание линейных сооружений ВОЛС должно обеспечивать их бесперебойную и качественную работу. В системе связи линии являются наиболее ответственным звеном, определяющим надежность всей системы в целом. Общее руководство эксплуатационно-техническим обслуживанием линейных сооружений электросвязи в странах СНГ осуществляют министерства или государственные комитеты связи.

Эксплуатационно-техническое обслуживание ВОЛС организуется по территориально-производственному принципу.

Техническая эксплуатация магистральных ВОЛС в России осуществляется ОАО «Ростелеком» через территориальные центры магистральных связей (ТЦМС). В состав ТЦМС входят технические узлы магистральных связей (ТУСМ), а в состав ТУСМ, в свою очередь, — сетевые узлы связи (СУС) и кабельные участки (КУ).

Техническая эксплуатация внутризоновых ВОЛС координируется акционерным обществом «Россвязьинформ» через эксплуатационно-технические узлы связи (ЭТУС) и районные узлы электросвязи (РУЭС).

На крупных ГТС эксплуатацией межстанционных ВОЛС занимаются специальные участки (бригады), а на ГТС с небольшим числом межстанционных ВОЛС — персонал линейно-кабельных цехов (ЛКЦ), который обслуживает и электрические кабельные линии связи. [2].

Структура, функциональные обязанности и взаимоотношения эксплуатационных предприятий (организаций) определяются типовыми положениями, правилами и инструкциями. Каждое структурное подразделение, осуществляющее техническую эксплуатацию ВОЛС, должно иметь типовое положение, а технический персонал — должностные инструкции, в которых определяются подчиненность, обязанности, ответственность и взаимоотношения с другими подразделениями или работниками.

Для контроля за работой первичной сети и обеспечения бесперебойного действия связи по трактам и каналам создана система оперативного управления. Подразделение оперативного управления осуществляет сбор и анализ информации о состоянии линий связи, планирует профилактические измерения и дает разрешение на ремонт кабеля с выключением линейного тракта.

Все магистральные и внутриобластные (внутризоновые) кабельные линии, а так же магистральные соединительные линии ГТС имеют определенную нумерацию. Нумерация присвоена также промежуточным и оконечным станциям.

На магистральных и зоновых сетях основным производственным подразделением является кабельный участок (КУ). В большинстве случаев кабельный участок в административном отношении объединяется с обслуживаемым регенерационным пунктом и называется ЛТЦ. Штат кабельного участка возглавляет техник, который является организатором, а в ряде случаев и исполнителем необходимых работ. В технических узлах магистральных связей в основном распространен централизованный метод обслуживания линий, в меньшей степени — децентрализованный (участковый).

На городской телефонной сети техническую эксплуатацию осуществляют линейные цехи, комплектуемые из бригад кабельщиков–спайщиков и электромонтеров канализационных сооружений. Кроме того, имеются группы электроизмерителей и учета. Бригады кабельщиков — спайщиков проводят ремонт кабельных сооружений и устраняют кабельные повреждения. За каждой бригадой кабельщиков — спайщиков закрепляется отдельный участок кабельной сети, за которую бригада несет полную ответственность. Контроль за работой кабельщиков — спайщиков осуществляют электромеханики.

На ВОЛС производится как текущий, так и капитальный ремонт. Текущий ремонт включает сравнительно небольшие работы по предохранению сооружений от преждевременного износа и возникновения повреждений. Например, на ГТС, как правило, периодичность проведения осмотра и текущего ремонта для кабелей — 1 раз в год, для кабельных вводов в здание — 1 раз в 3 года. При капитальном ремонте сменяются изношенные части и конструкции сооружений или заменяются более прочными и экономичными, улучшающими эксплуатационные возможности объекта. Кабельные сооружения капитально ремонтируются согласно установленной периодичности.

Основной задачей технической эксплуатации ВОЛС является обеспечение их качественной и бесперебойной работы. Бесперебойная работа ВОЛС достигается постоянным техническим надзором за их состоянием, систематическим выполнением профилактических мероприятий по предупреждению повреждений и аварий, своевременным устранением возникающих неисправностей и проведением необходимых дополнительных работ.

Для повышения эффективности технической эксплуатации ВОЛС проводится систематический анализ состояния действующих оптических линейных трактов, своевременно выявляются причины и характер станционных и линейных повреждений, учитывается длительность перерывов связи, накапливаются статистические данные о работе ВОЛС. С этой целью эксплуатационные предприятия ведут производственную документацию: техническую и оперативно-техническую.

Техническая документация на ВОЛС состоит из электрических паспортов, рабочей и монтажной документации, паспортов телефонной канализации, трассы, оборудования, приборов и механизмов, а также других нормативных документов.

В состав оперативно-технической документации входят протоколы измерений и контроля параметров передачи ОК (затухание, дисперсия, распределение неоднородностей ОВ по длине) и линейных регенераторов (коэффициент ошибок, мощность излучения и др.) по отдельным регенерационным участкам; данные о повреждениях и авариях и их устранении; документация об охранной работе на ВОЛС и др.

Контроль за техническим состоянием оптического линейного тракта ВОСП осуществляется автоматизированным способом (система телеобслуживания), что позволяет прогнозировать и предотвращать аварийные ситуации на ВОЛС, сокращать затраты на профилактические работы. В современных ВОСП системы телеобслуживания разработаны на базе микропроцессорной техники и микроЭВМ.



7.2. Эксплуатационно-технические требования к ВОЛС

Техническое состояние и эксплуатационное обслуживание кабельных линий должно обеспечить бесперебойное высококачественное действие сооружений связи, их максимальную долговечность. Кабели, кабельная арматура, оборудование, устройства защиты и другие сооружения по своим механическим и электрическим характеристикам должны соответствовать действующим государственным стандартам ГОСТ, а при их отсутствии — ведомственным ОСТ или техническим условиям. Все сооружения и устройства должны удовлетворять требованиям охраны труда, техники безопасности и промсанитарии.

На склонах оврагов и берегов рек во избежание размывов и оползней грунт по трассе должен быть закреплен (дерном, замощением и т.п.). Трасса кабеля должна проходить на безопасном расстояние от обрывистых склонов оврагов и берегов рек; в необходимых случаях следует принять меры, исключающие возможность оползней и обвалов. На всем протяжение трассы поддерживается нормальная глубина залегания кабеля.

При расширении дорог и устройстве усовершенствованных дорожных покрытий (асфальт, бетон) кабель прокладывают в телефонной канализации или перекладывают в другое место. На пересечениях трасс существующих кабелей с шоссейными дорогами, съездами с них, трамвайными путями и т.п. кабели прокладывают в трубах, причем для резерва прокладывают дополнительную трубу. На пересечениях судоходных и сплавных рек, а также несудоходных и несплавных рек глубиной до б м кабели должны быть заглублены в дно. Глубина залегания определяется проектом. На водохранилищах и озерах за пределами судового хода, а так же на несудоходных и не сплавных реках глубиной более 6 м кабели могут быть проложены без заглубления. Место перехода должно быть выбрано на прямолинейном участке реки. При пересечение трассой кабеля мелиоративных каналов кабели заглубляют в дно канала или защищают бетонными плитами.

Переходы магистральных линий через судоходные и сплавные реки должны выполнять в соответствии с рекомендациями [2, 3].

При сближениях и пересечениях с другими подземными и надземными сооружениями расстояние от последних до кабеля должно соответствовать установленным нормам [2, 3].

Замерные столбики устанавливают на таком расстояние друг от друга, чтобы в зоне прямой видимости было не менее двух столбиков, а проведенная между ними визирная линия проходила параллельно трассе кабеля. На прямых участках трассы столбики устанавливаются через 250-300 м. Для фиксации трассы ВОЛС кроме замерных столбиков могут использоваться и другие маркирующие приспособления и устройства.

Кроме замерных и указательных столбиков в наиболее уязвимых местах трассы устанавливаются предупредительные знаки. Знаки устанавливаются на пересечениях с другими подземными сооружениями (водопровод, канализация, кабели, газопровод), вблизи карьеров, на пересечении каналов, в местах, где намечается проведение строительных работ и т.п. Кроме того, предупредительные знаки устанавливаются на загородных участках трассы на определенном расстояние друг от друга в пределах прямой видимости.

Земляную насыпь (обваловку) наземных частей подземных НУП или НРП обкладывают дерном или засевают травой. Вокруг НУП или НРП делают отмостки, а у входа в их наземную часть — бетонную или гравийную дорожку.



7.3. Организация технического обслуживания ВОЛС

Основой технической эксплуатации является техническое обслуживание [2, 4]. Эксплуатационно-техническое обслуживание ВОЛС предусматривает выполнение эксплуатационным персоналом следующих основных функций: охранная работа; техническое обслуживание и профилактика; контроль за техническим состоянием; ремонт; аварийно-восстановительные работы; реконструкция; измерение параметров; защита ОК с металлическими покровами от внешних влияний; контроль герметичности ОК, содержащихся под избыточным давлением.

Техническое обслуживание ВОЛС обеспечивает:

  • бесперебойное действие всех обслуживаемых сооружений, а также подготовку их к работе в особо сложных условиях;
  • содержание всех сооружений в пределах действующих норм и технических условий, а также всемерное улучшение их технического состояния;
  • четкое выполнение действующих правил, руководств и инструкций по вопросам технической эксплуатации;
  • повышение рентабельности предприятий, систематическое снижение трудовых и материальных затрат на содержание обслуживаемых сооружений;
  • внедрение новой техники, передовых методов и научной организации труда;
  • ведение эксплуатационно-технического учета;
  • проведение разъяснительной работы по обеспечению сохранности линейных сооружений.

В зависимости от характеристики трассы кабельной линии, наличия и состояния дорог в разное время года, технической оснащенности участка и т. п. применяются следующие методы организации обслуживания линейных сооружений ВОЛС: централизованный, децентрализованный (участковый) и комбинированный.

Централизованный метод предполагает сосредоточение всего персонала кабельщиков-спайщиков в месте дислокации КУ, моторизованный осмотр трассы, ремонт и профилактику специализированными бригадами, использование радиостанций для связи бригад с КУ.

Децентрализованный метод применяется в случае, когда невозможно организовать моторизованный осмотр трассы. При этом подлежащая обслуживанию трасса разбивается на участки, на каждом из которых, т.е. в непосредственной близости, дислоцируется персонал.

Комбинированный метод предполагает организацию обслуживания одной части трассы централизованно, а другой — участковыми монтерами.

Содержание кабельных линий связи включает в себя техническое обслуживание и ремонт.

Техническое обслуживание подразделяется на текущее (повседневное и периодическое) и планово-предупредительное.

При текущем и планово-предупредительном обслуживании осуществляется:

  • технический надзор за состоянием трассы и выполнение правил охраны средств связи;
  • технический надзор за всеми сооружениями и действием устройств автоматики, сигнализации и телемеханики;
  • проведение профилактических работ;
  • контроль за электрическими и оптическими характеристиками кабеля;
  • устранение выявленных неисправностей;
  • обеспечение аварийного запаса кабеля, арматуры и материалов (в том числе кабеля облегченной конструкции) для быстрого устранения повреждений на линии;
  • содержание в исправном и работоспособном состояние механизмов, транспорта, приборов, приспособлений, инструментов и спецодежды, необходимых для проведения планово-профилактических и аварийно-восстановительных работ;
  • устранение аварий и повреждений;
  • проведение охранно-разъяснительных работ;
  • установка предупредительных знаков;
  • подготовка линейных сооружений к работе в зимних условиях и в период паводков;
  • ведение технического учета и паспортизации;
  • предотвращение повреждений, связанных с выполнением работ по подрыву льда, раскопке грунта, очистке дна водоемов, строительству сооружений в зоне кабельной линии.

При осуществлении технического надзора в процессе эксплуатации необходимо:

  • оповещать местные органы власти, организации, предприятия и стройки, на территории или вблизи которых проходит трасса, о месте прокладки кабеля и о необходимости выполнения ими правил сохранности средств связи;
  • проводить разъяснительную работу среди населения, работников строительных и других организаций и предприятий, расположенных по трассе кабельной линии, о соблюдении мер предосторожности при работах в охранной зоне кабеля;
  • вручать уведомления этим организациям и частным лицам о прохождении подземных кабелей с предупреждением об ответственности за сохранность кабеля при выполнении работ;
  • устанавливать предупредительные знаки в местах сближения кабеля с другими наземными и подземными сооружениями и в зонах ожидаемых строительных работ;
  • осуществлять непрерывный надзор в местах производства земляных и других работ в охранной зоне кабеля и принимать меры его защиты от повреждений;
  • предотвращать размывы и обвалы грунта по трассе кабеля;
  • следить за состоянием замерных столбиков, сигнальных и предупредительных знаков, КИП и других устройств и устранять замеченные недостатки.

Рис. 7.1. Замерные столбики (надписи и условные обозначения выполняются черной (красной) краской на светлом фоне, головка столбика красится в красный цвет)

Рис. 7.1. Замерные столбики (надписи и условные обозначения выполняются черной (красной) краской на светлом фоне, головка столбика красится в красный цвет)

Для обозначения на местности кабельной трассы и муфт, а также запрещения в охранной зоне ОК несогласованных с эксплуатационными организациями раскопок и других работ на трассе устанавливаются железобетонные замерные столбики, предупредительные указательные знаки, плакаты и шлагбаумы. Замерные столбики (рис. 7.1) размещаются на междугородных ли ниях на расстоянии 0,1 м от кабеля с полевой стороны в местах монтажа муфт, на поворотах трассы, на прямолинейных участках трассы на расстоянии один от другого не более 250—300 м, на переходах через водные преграды вблизи выхода кабеля из воды, а также на пересечениях с автомобильными и железными дорогами, подземными коммуникациями разного назначения, с воздушными и кабельными линиями. Установка замерных столбиков на пахотной земле недопустима. В таких случаях они выносятся в направлении дороги за пределы пахотной или окультуренной земли и устанавливаются в местах, где обеспечивается их целостность. Расстояние от замерного столбика к муфте обозначается на лицевой стороне столбика и регистрируется в паспорте трассы кабельной магистрали.

В населенных пунктах, где по местным условиям установка замерных столбиков невозможна, для обозначения мест расположения муфт на стенах домов, оград или других постоянных сооружений крепятся указательные знаки с обозначением номера муфты и расстояния к ней (рис.7.2).

Для обозначения пересечений и сближении трассы ВОЛС с воздушными ЛЭП, связи и проводного вещания, расположенных от кабеля на расстоянии меньше половины высоты опоры, на опорах устанавливают плакат с обозначением расстояния к кабелю (рис. 7.3). Плакат прикрепляется к опоре со стороны проложенного кабеля.

В местах проведения земляных работ, а также в других опасных местах устанавливаются типовые предупредительные знаки (рис. 7.4).

Для запрещения постоянных и временных несогласованных проездов и пересечений трасс ВОЛС транспортными средствами устанавливаются шлагбаумы (рис. 7.5).

Рис. 7.2. Указательный знак обозначения места расположения муфты

Рис. 7.2. Указательный знак обозначения места расположения муфты

Рис. 7.3. Образец плаката на местах пересечений и сближений

Рис. 7.3. Образец плаката на местах пересечений и сближений

Рис. 7.4. Предупредительный знак

Рис. 7.4. Предупредительный знак

Рис. 7.5. Шлагбаум

Рис. 7.5. Шлагбаум

Рис. 7.6. Информационный запрещающий знак для установки на подводных переходах

Рис. 7.6. Информационный запрещающий знак для установки на подводных переходах

Для предупреждения судоводителей о пересечении судового хода подводным кабелем (в этом месте запрещается пользоваться якорями, лотами, цепями-волокушами, проводить землечерпальные работы без согласования с эксплуатационными предприятиями связи) на берегах устанавлииются запрещающие информационные знаки: «Якорь не бросать !» (рис.7.6). Запрещающий знак состоит из сигнального щита и опоры для его крепления. Сигнальный щит изготовлен в форме диска диаметром 150, 200 или 300 см. Диск имеет белый цвет и красную окантовку, символ якоря черного цвета перечеркнут диагональю красного цвет. Ночью или при плохой видимости этот знак освещается часто мигающим желтым сигнальным светом.

Примеры установки запрещающих знаков на водных переходах приведены на рис. 7.7.

Как отмечалось выше, для обозначения на местности трассы ВОЛС с кабелем без металлических элементов используются кроме указательных маркерных знаков также мерные ленты или кабель (рис. 7.8), пассивные маркеры и др.

Рис. 7.7. Установка информационных запрещающих знаков на подводных переходах

Рис. 7.7. Установка информационных запрещающих знаков на подводных переходах:

а-при ширине перехода больше 500 м; б-при ширине перехода меньше 500 м

Рис. 7.8. Маркерный кабель

Рис. 7.8. Маркерный кабель:

а-виды маркерного кабеля; б-расположение маркерного кабеля



7.4. Планирование, контроль и обеспечение работ по технической эксплуатации ВОЛС

Работы по текущему и капитальному ремонтам ВОЛС выполняются согласно годовому производственному плану, утвержденному техническим директором предприятия связи. При составлении этого плана учитываются: техническое состояние линейных сооружений и аппаратуры ВОЛС по данным их осмотров, плановых и контрольных измерений электрических и оптических характеристик, а также записей в журналах технического обслуживания, периодичность текущего ремонта по отдельным видам сооружений и аппаратуры, сезонность и очередность работ. На основании этого плана составляются квартальные и месячные планы. В них указываются: наименования и сроки выполнения работ; бригады, которые будут выполнять работы, даты выполнения работ. В квартальном плане капитального ремонта, кроме того, указывается сметная и фактическая стоимость работ. Сооружения и аппаратура, подлежащие капитальному ремонту в данном году, не включаются в план текущего ремонта этого года. Годовой производственный план предусматривает материально-техническое обеспечение всех подлежащих выполнению работ.

До начала работ квартальные планы обсуждаются на производственных совещаниях работников линейных и аппаратных подразделений и доводятся до каждого исполнителя.

Контроль работ, например, на ГТС контроль за работой бригад кабельщиков-спайщиков и монтеров по эксплуатации кабельной канализации, осуществляется электромехаником или другим лицом, определенным инструкциями и положениями предприятия связи. При устранении повреждения бригадир кабельщиков-спайщиков по прибытии на каждый новый участок работы сообщает по телефону в бюро ремонта о своем местонахождении и выполняемой работе. Не реже одного раза в день электромеханик посещает места работ подчиненных ему бригад, проверяет организацию и ход работ и, в случае необходимости, оказывает им помощь. Он должен присутствовать на месте работ при выполнении кабельными и канализационными бригадами особо опасных работ, аварийных или сложных работ. Кроме того, он выборочно контролирует качество выполнения работ, проверяет правильность заполнения рапортов и, в случае необходимости, производит контрольный обмер. Контроль за работой электромехаников осуществляет старший электромеханик. Электромеханик в рабочее время регулярно сообщает по телефону в кабельно-канализационный участок или в бюро ремонта о своем местонахождении.

Учет работы кабельщиков-спайщиков ведется следующим образом. После устранения повреждения бригадир кабельщиков-спайщиков указывает объем работ в наряде на исправление кабеля и сдает наряд электромеханику. Бригады монтеров (кабельщиков-спайщиков), работающие по текущему ремонту кабельно-канализационных сооружений, ежедневно заполняют рапорты, в которых отчитываются о проделанной работе. Электромеханики ежедневно записывают в тетрадь, где работают подчиненные им бригады и какую работу они выполняют.

Расход материалов для выполнения работ приводится в справочной документации, разрабатываемой соответствующими предприятиями связи и утвержденной вышестоящей организацией. Годовая заявка на материалы и оборудование для кабельно-канализационного участка составляется руководителем участка в соответствии с планом работ. Ответственными за хранение инструментов и материалов, за расходование их в соответствии с установленными нормами и сроками службы являются бригадиры. Правильность списания материалов проверяется электромеханиками по рапортам. Аварийный запас материалов и инструментов, оборудования и приспособлений должен храниться в специальном помещении кабельно-канализационного участка.

Аварийный запас материалов и оборудования должен соответствовать нормам, приведенным в нормативной документации.

Кабельно-канализационный участок должен обеспечиваться: оборудованными монтерской и кабельной мастерскими, сушилками спецодежды, шкафчиками для хранения инструментов, чистой и рабочей одеждой, местом для приема пищи, душевыми кабинами, транспортом для перевозок к месту работы и обратно, оборудованными на линии опорными пунктами с возможностью хранения материалов, инструмента и лестниц.

Руководство кабельно-канализационного участка должно обеспечить выполнение правил техники безопасности. Инженерно-технические работники ежегодно в первом квартале должны проверять знания работников участка правил ТБ при работе на кабельных линиях передачи, оформлять результаты этих проверок с выдачей соответствующих удостоверений. Один раз в квартал должна производиться проверка инструментов, сварочных аппаратов ОВ, приставных лестниц и всего инвентаря, находящегося у работников КУ. Во время кабельных работ руководитель работ обязан наблюдать за точным выполнением правил ТБ подчиненными ему кабельщиками-спайщиками (монтерами) и принимать меры к ограждению их и самого себя от несчастных случаев.



7.5. Технический учет и паспортизация ВОЛС

Основной задачей технического учета на ВОЛС является обеспечение полного соответствия действующих сооружений технической документации и паспортизации. Работы по техническому учету и паспортизации линейных сооружений выполняет группа (отдел) технического учета, которая подчиняется непосредственно главному инженеру (техническому директору) соответствующего предприятия связи. В составе группы (отдела) технического учета, как правило, организуются две подгруппы: учета загрузки линейных сооружений и фиксации линейных сооружений. Например, на ГТС первая подгруппа производит: учет загрузки ОК; подготовку данных для включения новой аппаратуры МСП и перестановок; выдачу справок о возможности включения и перестановок ВОСП на оптических кабелях; предоставление свободных исправных ОВ для замены поврежденных и организации обходных связей; составление списков (ведомостей) переключений кабельных сооружений на новые линейные сооружения; плановые сверки соответствия заведенной документации с натурой и обновление износившейся технической документации.

Вторая группа осуществляет: ведение технической документации по учету и паспортизации линейных сооружений ВОСП; внесение изменений в формы документации, происшедших в процессе эксплуатации; плановую (профилактическую) сверку имеющейся на ГТС технической документации и паспортизации с фактическим положением (натурой) на линейных сооружениях; участие в приемке новых линейных сооружений ВОЛС и фиксацию их в соответствующих формах паспортизации и технической документации; подготовку и выдачу данных для проектирования, а также согласование проектов на выполнение работ по расширению линейных сооружений ВОСП, подготовку и выдачу условий проведения земляных работ посторонними организациями в охранных зонах, где имеются линейные сооружения ГТС, выдачу линейному персоналу необходимых сведений о линейных сооружениях; обновление износившейся технической документации и форм паспортизации.

Работники группы (отдела) техучета несут ответственность за качество заполнения форм технического учета и паспортизации, их полное соответствие натуре, а также правильность проводимых согласований. Группа техучета обеспечивается специальными шкафами для хранения технической документации, необходимым количеством форм технической документации и паспортизации, чертежными приспособлениями и рулетками.

Выдача чертежей и другой документации производится только с разрешения технического директора сети (узла).

При сдаче в эксплуатацию вновь построенных линейных сооружений ГТС строительная организация передает телефонной сети исполнительную документацию, технический проект и рабочие чертежи на строительство с внесенными в них в период строительства изменениями и дополнениями, которые были ранее согласованы с ГТС. Соответствие выполненных работ представленным чертежам заверяется подписью ответственных лиц и штампом строительной организации. Работники группы техучета сверяют полученную исполнительную документацию с натурой и ставят печать о соответствии чертежей построенным сооружениям.

На основании сверенной с натурой документации работники группы технического учета заводят техническую документацию и паспорта. Техническая документация и паспорт на линии заводятся в течение одного месяца, а на канализационные сооружения — в течение двух месяцев.

При сдаче в эксплуатацию результатов работ по устройству или переустройству линейных сооружений, проведению ремонтных работ, вызвавших изменение состава сооружений, составляется инвентарная справка. На ее основании группа техучета вносит коррекцию в техническую документацию.



7.6. Ремонт линейных сооружений ВОЛС

Ремонт кабельных сооружений подразделяется на текущий и капитальный.

Ремонтные работы выполняются по проектам и схемам с соблюдением технологических карт с максимальным использованием механизации.

Текущий ремонт выполняется эксплуатационным штатом по утвержденному годовому плану и предусматривает выполнение следующих работ:

  • планировку трассы, установку дополнительных предупредительных знаков, восстановление замерных столбиков, окраску арматуры (кронштейнов, консолей), проверку глубины залегания кабеля, проверку резервных каналов в трубопроводах и т. п.;
  • обнаружение и устранение повреждений оболочки кабелей и пластмассовых противокоррозийных покровов;
  • замену неисправных соединительных муфт и неисправных участков ОК;
  • окраску оболочки ОК в колодцах кабельной канализации в желтый цвет (предупреждает техперсонал о наличии в канализации ОК);
  • ремонт НРП (НУП);
  • подготовку сооружений к эксплуатации в зимних условиях и в период весеннего паводка; заглубление кабеля у берегов, околку берегового льда и т. п.;
  • проверку состояния и устранение выявленных недостатков в устройствах защиты кабеля;
  • замену и ремонт протекторов, КИП;
  • углубление и выноску кабеля в пределах до одной строительной длины;
  • установку дополнительных замерных столбиков;
  • уточнение и корректировку технической документации.

Приемка кабельных сооружений после текущего ремонта осуществляется комиссией, назначенной руководителем эксплуатационного предприятия, и оформляется актом, в котором дается оценка качества выполненных ремонтных работ и состояния линейных сооружений на принимаемом участке.

Капитальный ремонт предусматривает выполнение следующих работ:

  • замену пришедшего в негодность кабеля на отдельных участках линий (более строительной длины);
  • замену изношенного оборудования или арматуры;
  • переустройство канализации и смотровых устройств;
  • углубление кабеля на речных переходах или в грунте;
  • прокладку резервных кабелей на переходах через реки;
  • защиту кабелей с металлическими элементами от коррозии, ударов молнии и т.п.;
  • приведение электрических и оптических характеристик к норме;
  • замену кабеля и оборудования новыми, более совершенными.

Приемка работ по капитальному ремонту осуществляется комиссией, назначенной руководителем эксплуатационной организации. В акте приемки указывается объем работ, оценка качества их выполнения и сметная стоимость. Все работы по ремонту междугородных кабельных сооружений, связанные с демонтажем муфт или оконечных устройств, должны производиться с предварительного разрешения в России АО «Ростелеком», а Украине — Дирекции первичной сети.



7.7. Охрана кабельных сооружений ВОЛС и аварийно-восстановительные работы

Одной из основных мер повышения надежности и бесперебойности действия кабельных линий связи является сокращение числа механических повреждений (аварий), вызванных работами строительных организаций и землепользователей в непосредственной близости от трассы. Анализ повреждений показывает, что большинство аварий на линиях вызвано механическими повреждениями. Для предупреждения указанных повреждений эксплуатационные предприятия связи должны выполнять комплекс профилактических мероприятий: разъяснительную работу в строительных организациях, производящих работы в охранной зоне кабелей, а также для землепользователей, расположенных вдоль трассы; выдачу технических условий и требований при согласовании работ, подлежащих выполнению в охранной зоне или вблизи ее, проведение совместно с другими предприятиями работ и мероприятий по предупреждению повреждений; выполнение профилактических работ по обеспечению сохранности линейных сооружений и т.п.

Работоспособность кабельных линий связи в процессе эксплуатации характеризуется одним из следующих состояний:

  • норма — электрические, оптические и физико-механические параметры соответствуют установленным нормам;
  • повреждение — некоторые параметры линии ниже нормы. Связь действует, но может иметь место понижение качества передачи по некоторым ОВ;
  • авария — полное прекращение работы линейного тракта одной и более систем связи.

Основным критерием оценки состояния кабельной линии связи является работа систем передачи, групп и каналов связи. Работы по ликвидации аварий организуются немедленно и производятся, как правило, непрерывно, до полного их окончания вне зависимости от времени суток и погоды. Дпя выполнения аварийных работ организуются специальные подразделения, оснащенные транспортом, инструментом, различными приспособлениями, кабелем, монтажными материалами и спецодеждой.

В эксплуатационных организациях должен быть разработан оперативный план организации аварийно-восстановительных работ, включающий перечень магистральных связей, подлежащих восстановлению в первую очередь; порядок перевода систем на резервную работу, порядок оповещения и сбора работников для выезда на устранение аварий; перечень технических средств, которые должны быть использованы для выезда на аварию.

Непосредственное выполнение работ по устранению повреждений, в первую очередь, осуществляется силами соответствующего кабельного участка. При необходимости к работам по ликвидации аварии привлекается персонал смежных участков, а также ближайшие ЦПС (ТЦМС). До начала восстановительных работ проводятся двусторонние электрические измерения с целью определения характера и участка повреждения.

В первую очередь выполняются работы по устройству временных вставок и организации временной связи. Одновременно производятся работы по восстановлению постоянной связи. Все работы в термокамерах и камерах НРП (НУП) проводятся только при открытых крышках горловин. В НРП (НУП) должна работать бригада в составе не менее двух человек, из которых один является старшим и ответственным за технику безопасности; один из бригады (спайщик, шофер) должен быть наблюдающим. Муфты вскрывают только после выключения дистанционного питания.

По каждой аварии производится расследование причины с участием представителей ЦПС и составляется акт.



7.8. Телеконтроль, служебная связь и электропитание аппаратуры линейного тракта ВОСП

Контроль за техническим состоянием междугородних ВОЛИ. Телеконтроль ВОЛС осуществляется автоматически путем непрерывного контроля параметров линейного тракта. Это позволяет иметь оперативную информацию о нарушениях режимов работы и авариях на ВОЛС. Автоматизация контроля во многих случаях дает возможность прогнозировать и предотвращать аварийные ситуации, ведущие к прекращению действия связи.

Работа НРП контролируется путем передачи от них следующих сигналов: открытие крышки (двери) НРП; нарушение работы блока электропитания; нарушение температурного режима; повышение влажности; понижение давления в ОК (содержащихся под избыточным давлением); неисправность регенераторов; повышение порогового коэффициента ошибок; ослабление, искажение или пропадание оптических сигналов на входе и выходе регенераторов. На ОРП помимо перечисленных должны формироваться дополнительные сигналы: повреждение станционного и вторичного источников питания; повреждение блоков телеконтроля и телеуправления, служебной связи.

Для обеспечения автоматизированного контроля за состоянием ВОЛС и аппаратуры в процессе эксплуатации во всех ВОСП предусматривается система технического обслуживания, в состав которой входят:

  • система телемеханики (ТМ), обеспечивающая телеметрический контроль качества передачи сигналов и технического состояния промежуточного оборудования и ОК с оконечной станции, отображение результатов контроля, а также дистанционное управление различными устройствами переключения и коммутации;
  • система служебной связи (СС), обеспечивающая ведение служебных телефонных переговоров между оконечными и промежуточными пунктами всех видов в процессе строительства, ремонта и эксплуатации ВОЛС;
  • система сигнализации.

Передача сервисных сигналов, как правило, осуществляется на основе использования избыточности линейных кодов или методом частотного разделения каналов в нижней части линейного спектра сигнала.

Назначение оборудования телемеханики — это проведение автоматизированного контроля за состоянием аппаратуры линейных трактов систем передачи, а также ОП комплекса ВОСП. Канал ТМ формируется в низкочастотной части спектра основного линейного тракта. Сигналы ТМ передаются вместе с информационным сигналом по одним и тем же оптическим волокнам. Работа системы ТМ основана на распределительном принципе избирания с циклической синхронизацией и адресном принципе-опросе.

Оборудование ТМ в большинстве случаев обеспечивает:

  • сбор и обработку информации, поступающей с датчиков пункта контроля (КП), два из которых являются ОП и до пяти — ПОРП или ОРП;
  • прием информации с каждого ОРП или НРП, включая и пункт, где расположено данное оборудование;
  • формирование информации о состоянии датчиков собственной станции для передачи ее в стороны А и Б линейного тракта;
  • передачу на НРП до 15 команд управления;
  • формирование сигналов для передачи в секцию технического обслуживания и на квартиру технического персонала.

Оборудование ТМ совместно с устройством обработки сигналов и пультом терминала оператора отображает на дисплее персональной ЭВМ информацию о наличии неисправностей на КП по зонам обслуживания с указанием номера соответствующего пункта.

Оборудование ТМ размещается на стойках телемеханики и служебной связи (СТМСС) в одном из КП линейного тракта. При этом оно может быть расположено как в ОП, так и в ОРП. В НРП оборудование ТМ размещается в блоках телемеханики и служебной связи (БТМСС).

Для обеспечения качественной эксплуатации оборудования линейного тракта и линейно-кабельных сооружений в комплексах ВОСП предусмотрена организация участковой (УСС) и постанционной (ПСС) служебной связи в каждом линейном тракте и технологической служебной связи (ТСС) по медным жилам ОК. Постанционная служебная связь организуется между ОП и ОРП, а УСС — между смежными ОРП и ОП, а также НРП и ОРП. Каналы ПСС и УСС организуются по тем же волокнам, по которым передаются сигналы основной информации. Четырехпроводный канал ТСС предназначен для обеспечения ввода в эксплуатацию ВОСП.

По каналам СС передаются и принимаются цифровые сигналы с импульсно-кодовой модуляцией и тактовой частотой fт. Оборудование СС предусматривает возможность ответвления каналов ПСС и УСС в ОРП, а для каналов УСС обеспечивается еще ввод и вывод в любом НРП. Телефонные аппараты СС подключаются к стойке по четырехпроводной схеме и могут быть удалены от нее на расстояние до 3 км. Как правило, вызов ОРП, ОП из НРП производится по каналам телемеханики, либо голосом через громкоговоритель, НРП из ОРП и ОП — через громкоговоритель. Вызов между ОП (ОРП) — импульсный, избирательный, с применением номеронабирателя.

В случае повреждения на ВОЛС связь ремонтной бригады с ОП (ОРП) может осуществляться по комбинированному каналу — от места повреждения до ближайшего НРП с помощью радиостанции (например, «Лен») в дуплексном режиме, а далее по каналу УСС Канал ТСС используется для связи эксплуатационно-технического персонала ОП (ОРП) между собой и с НРП при выполнении ремонтно-восстановительных работ. Протяженность канала ТСС до 100 км. В канале предусмотрены фильтры-развязки с ДП и схемы защиты от грозовых разрядов и токов частотой 50 Гц, наводимых от ЛЭП и электрифицированных железных дорог.

Основные сведения о системах телеконтроля (телемеханики) и служебной связи ВОСП приведены в [5].

Электропитание аппаратуры линейного тракта ВОЛС. Электропитание аппаратуры линейного тракта внутризоновых и магистральных ВОЛС, размещенной в ОП, ОРП, ПОРП и НРП стоечного варианта (СНРП), обычно осуществляться от источников постоянного тока с напряжением — 24 или — 60 В с заземленным положительным полюсом. Номинал напряжения определяется при заказе аппаратуры.

Способ питания оборудования НРП выбирается в зависимости от места его установки (в контейнере или помещении предприятия связи, имеющего бесперебойное электропитание).

Возможны три способа питания:

  • при территориальном совпадении НРП с предприятиями связи, имеющими установки бесперебойного электропитания, от ЭПУ указанных предприятий связи;
  • дистанционно с близлежащего ОП, ОРП по металлическим жилам ОК;
  • от автономного источника питания (АИП) на базе термоэлектрогенераторов (ТЭГ).

Первый способ питания возможен при территориальном совпадении НРП с предприятиями связи и условии, что электропитающие установки удовлетворяют установленным требованиям. В данном случае регенераторы НРП рассчитаны на работу от источников постоянного тока с номинальным напряжением или В. Оборудование НРП размещается при этом на стойке СНРП.

Как показал опыт работы на построенных ВОЛС наиболее целесообразно использовать второй способ — дистанционное питание НРП.

Рис.7.9. Пример схемы дистанционного питания НРП ВОСП

Питание осуществляется постоянным током по четырем медным жилам диаметром 1,2 мм оптического кабеля по схеме «провод — провод».

По каждой цепи ДП, например, можно организовать питание одной или двух систем в НРП(рис. 7.9). Длина секции ДП — 210 км. Величина тока в цепи ДП — 200 мА при максимальном напряжении 850 В.

При третьем способе в качестве автономного источника питания НРП могут применятся ТЭГ типа «Ирис». Основные технические характеристики ТЭГ этого типа:

Выходное напряжение .......................................... 10,5 В

Выходной ток......................................................... 2,2 А

Выходная мощность ...................................…….. 23 Вт

Напряжение на выходе НРП, при токе нагрузки 2,2 А, не менее ......................................……… 10,35 В

Время работы без обслуживания....................….. 4380 ч

Топливо ..................................................………… реактивное, марки Т-1

Расход топлива...........................................……… 0,1 кг/ч

Размещение ТЭГ наземное в контейнерах при температуре окружающей среды ...................….. -60...+50оС.

Для одной системы передачи требуется АИП, в состав которого входят рабочие и один резервный ТЭГ. Известны две модификации АИП: два рабочих и один резервный ТЭГ; четыре рабочих и один резервный ТЭГ. Для подключения ТЭГ к контейнеру HPII используется семичетверочный симметричный кабель длиной до 8 м [2].



7.9. Методы измерения волоконно-оптических линий связи



7.9.1. Назначение и виды измерений

В процессе строительства и технической эксплуатации ВОЛС проводится комплекс измерений для определения состояния кабелей, линейных сооружений, качества функционирования аппаратуры линейного тракта, предупреждения повреждений, а также накопления статистических данных с целью разработки мер повышения надежности связи [4]. Параметры и характеристики ОК и аппаратуры ВОСП, измеряемые в условиях их производства, оформляются в виде паспортных данных, которые должны соответствовать действующим нормам ГОСТ и ТУ. Проверка на указанное соответствие выполняется при входном контроле.

На этапе строительства ВОЛС в целях контроля качества строительства и связи измеряют затухание ОВ на строительных длинах и смонтированных участках регенерации; затухание, вносимое соединениями ОВ; уровни мощности оптического излучения на выходных, передающих и входных приемных оптоэлектронных модулях; коэффициент ошибок. При необходимости устанавливают места повреждений.

При наличии в ОК металлических проводников производят измерения и испытания в соответствии с ТУ на кабель параметров электрических цепей, в частности измерение электрического сопротивления изоляции металлических элементов и наружной оболочки, испытание (изоляции между жилами, жилами и остальными металлическими элементами, металлической оболочкой и броней, броней и водой и т. п.) на постоянном или переменном токе повышенным напряжением. Измерительную аппаратуру чаще всего размещают в специально приспособленных автомашинах, что позволяет ускорять процесс монтажа и строительства.

В процессе эксплуатации измерения выполняются для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения и устранения повреждений. Их разделяют на профилактические, контрольные и аварийные.

Профилактические измерения проводятся по утвержденному плану. Состав, объем и периодичность измерений устанавливаются в зависимости от местных условий, состояния кабеля и т. д.

Контрольные измерения и испытания осуществляют после ремонта для определения качества ремонтно-восстановительных работ.

Аварийные измерения проводятся для определения места и параметра повреждения кабеля. Согласно [6] состав измерений и испытаний для ВОСП на этапах строительства и эксплуатации приведен в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Состав основных измерений и испытаний на этапах строительства и эксплуатации ВОСП

Измеряемый параметр

Этап

строительства

эксплуатации

Коэффициент затухания

+

Затухание:

   

строительных длин

+

оптических сростков

+

участка регенерации

+

Коэффициент ошибок:

   

одиночного участка регенерации

+

+

линейного тракта

+

+

Энергетический потенциал

+

Чувствительность фотоприемного устройства регенератора

+

+

Уровни оптической мощности:

   

на выходе линейного регенератора

+

+

на входе линейного регенератора

+

+

Расстояние до места повреждения

+

+

Герметичность

+

+

С внедрением высокоскоростных когерентных ВОСП возникает потребность в измерении параметров, которые в настоящее время не контролируются.

Поскольку характеристики и надежность ВОСП с высокоскоростной модуляцией сильно зависят от спектральных характеристик лазерных диодов, то возникает необходимость контроля качества оптических источников излучения. При этом измеряют ширину спектра, число мод, среднюю длину волны, ширину спектральной линии (для лазеров с распределенной обратной связью и лазеров с внешними резонаторами), длину волны, соответствующую максимуму излучаемой мощности, симметрию, коэффициент подавления боковых мод, стабильность длины волны, так называемый «чирп-эффект» — смещение или размывание спектра при высокоскоростной модуляции. Кроме того, для узкополосных лазеров нужно оценивать эффекты внешних резонаторов и проверять, происходит ли перескок генерации с моды на моду или деление мод. Измеряют импульсные характеристики модулированного сигнала, излучаемого источником: выброс на фронте импульса; время нарастания и спада импульса; коэффициент ослабления; длительность и гладкость импульса. При оценке качества фотоприемников измеряют рабочую полосу частот, чувствительность, уровень шума и темновой ток.

Для когерентных ВОСП наряду с затуханием и дисперсией ОВ важную роль играют поляризационные характеристики волокна. При использовании одномодовых однополяризационных световодов возникает потребность в их измерении. Для пассивных компонентов ВОЛС (ответвителей, аттенюаторов, фильтров, разъемов) приходится контролировать спектральные характеристики и затухание отражения. Последнее имеет большое значение, поскольку РОС лазеры и лазеры Фабри-Перо чувствительны к этому параметру.

Результаты измерений и испытаний, проводимых на этапах строительства и эксплуатации ОК и линейных трактов ВОСП, проверяют на соответствие нормам параметров и характеристик, указанных в ГОСТ и ТУ.



7.9.2. Методы измерения параметров и характеристик элементов линейных сооружений ВОЛС

Методы измерения затухания. Измерение затухания осуществляется на всех стадиях производства оптического кабеля, строительства и эксплуатации ВОЛС. Измеряют коэффициент затухания оптического кабеля, затухание строительных длин, затухание смонтированного участка регенерации, затухание соединений ОВ [2, 8].

В общем виде затухание сигнала между точками 1 и 2 направляющей системы определяют как:

, (7.1)

где а — затухание, дБ; Р1 — мощность сигнала в точке 1, Вт; P2 — мощность сигнала в точке 2, Вт, или же, как разность уровней:

, (7.2)

где р1, р2 — абсолютные уровни сигнала по мощности в точках 1 и 2 соответственно, дБ.

Существуют различные методы измерений затухания ОВ и ОК [2,7]. Классификация этих методов и соответствующая им терминология не являются однозначными. Ниже приведена классификация, в достаточной мере отражающая суть реальных методов:

  • двух точек;
  • двух длин («обрывной» метод);
  • замещения;
  • сравнение с отраженным сигналом;
  • обратного рассеяния.

Метод двух точек является по своей сути наиболее простым и заключается в измерениях мощности (Р0) вводимой в ОВ (кабель), и мощности, излучаемой Р1 на его выходе. Очевидно, что затухание, дБ, измеряемого объекта:

. (7.3)

Следовательно, коэффициент затухания, дБ/км:

. (7.4)

Точность измерения затухания, даваемая этим методом, зависит от двух факторов: точности показаний прибора, измеряющего мощность (или величину, ей пропорциональную); точности определения доли мощности, вводимой в измеряемое волокно. Первый из этих факторов является очевидным. Остановимся на втором.

Измерение мощности на выходе излучателя не является проблемой, однако эта мощность неадекватна мощности, введенной в измеряемый объект, вследствие потерь на вводе; определение этих потерь с необходимой точностью затруднительно. Поэтому возможны два решения: определение и учет с нужной точностью значения потерь на вводе энергии в волокно в каждом случае измерений; снижение этих потерь до заведомо малого (пренебрежимого) значения. Очевидно, как в первом, так и во втором варианте точность измерений затухания будет ограничиваться точностью учета (или обеспечения малости) значения потерь на вводе. Второе решение является более конструктивным. На рис. 7.10 представлена функциональная схема измерения, соответствующая этому методу.

Рис. 7.10. Схема измерения затухания ОК (или ОВ) методом двух точек

Рис. 7.10. Схема измерения затухания ОК (или ОВ) методом двух точек:

1 — излучатель; 2 — скремблер; 3 — поглотитель (фильтр) оболочечных мод; 4 — калиброванный отрезок волокна; 5 — калиброванный разъем; 6- калиброванная половина разъема; 7 — измеритель или индикатор мощности; 8 — измеряемый кабель

Источником возбуждения измеряемого кабеля является по существу не излучатель 1, а половина калиброванного разъема на выходе поглотителя оболочечных мод. Таким образом, половина разъема представляет собою излучатель равновесной структуры поля.

Во вторую половину калибровочного разъема закладывается входной торец измеряемого волокна. Диаметр сердцевины калиброванного отрезка волокна 4 и его числовая апертура заведомо меньше таковых измеряемого волокна. Разъем снабжен микроманипулятором, дающим возможность плавно с большой точностью юстировать разъем относительно торца измеряемого волокна так, чтобы мощность (или показания прибора 7, пропорциональные мощности), контролируемая на конце кабеля l, была максимальной.

Определив показание у1 прибора на конце кабеля, разъем размыкают и измеряют тем же прибором мощность у0 излучения калиброванным волокном 4 в разъеме 5. Очевидно, что при соблюдении указанных выше условий (для диаметров сердцевины, числовых апертур и оптимальной юстировки) второе измерение, дающее показание у0, определяет мощность (или пропорциональную ей величину) в начале кабеля. Тогда значение затухания может быть определено по (7.3) (вместо величин Pl и Р0 могут фигурировать у0 и уl)

Обязательным условием снижения до минимума потерь в разъеме 5 является подготовка торца измеряемого волокна. Для этого используются известные приемы: контролируемое (на специальном станке) обламывание волокна, полировка торца волокна и очистка его поверхности от неизбежных жировых пленок в чистом бензине или сероуглероде. Описанный метод измерения удобен в тех случаях, когда оба конца кабеля непосредственно доступны для измерения одному оператору.

Двусторонний доступ возможен, например, при измерениях на заводе или при входном контроле, когда кабель уложен на барабане или ОВ намотано на бобине. Если кабель уложен в траншее, т.е. оба его конца разнесены, то измерение по методу двух точек усложняется, так как его должны проводить два оператора у концов кабеля. При этом необходимо, чтобы измерители мощности, разнесенные по концам кабеля, имели бы идентичные параметры. В подобных случаях более удобными являются методы, обеспечивающие измерение при одностороннем доступе.

Использование метода обрыва для измерения затухания ОВ рекомендуется МЭК(стандарт 793-1-C 1). Метод отличается достаточно высокой точностью. Так, им можно выполнять измерения в пределах до 10 дБ с абсолютной погрешностью не более 0,03 дБ. Основной недостаток метода обрыва — его разрушающий характер. При каждом измерении теряется от 1 до 5 м волокна, так как приходится обрезать концы ОВ.

Метод обрыва основан на сравнении мощностей оптического излучения, измеренных при неизменных условиях ввода на выходе измеряемого образца ОВ длиной l (РВЫХ) и на входе его короткого участка (PВХ), образованного за счет обрыва кабеля в начале измеряемого образца (l≈1м). После регистрации мощностей PВХ и PВЫХ затухание определяется по формуле:

. (7.5)

При необходимости определения коэффициента затухания, дБ/км, его значение рассчитывается по формуле:

. (7.6)

При измерении методом обрыва принципиально важно обеспечить постоянство мощности, вводимой в исследуемое ОВ, и неизменность модового состава излучения. Соответственно необходимо, чтобы в процессе измерений соблюдалось постоянство условий ввода оптического излучения и сохранялось строго неизменным положение волокна в юстировочном устройстве.

При подключении неоконцованного ОВ к приемнику излучения через адаптер может иметь место погрешность, обусловленная плохой обработкой торца волокна и некачественной установкой его в адаптере. В целях ее снижения измерения в каждой точке повторяют многократно, каждый раз обламывая подключаемый через адаптер к приемнику конец ОВ на длине (1...3) см, затем полученные оценки усредняют. При этом оценки, существенно отличающиеся от среднего значения, отбрасывают.

Данный метод наиболее широко применяется при входном контроле оптического кабеля.

Схема измерения затухания сигнала в ОВ методом обрыва представлена на рис. 7.11.

Рис. 7.11. Структурная схема измерения затухания ОВ методом обрыва

Рис. 7.11. Структурная схема измерения затухания ОВ методом обрыва

В качестве генератора накачки 1 используется источник модулирующего сигнала. Источником оптического излучения 2 при измерении на фиксированной длине волны может быть ПЛ (полупроводниковый лазер) или СИД (светоизлучающий диод). Излучение источника должно быть стабильно во времени и в пространстве в течение всего периода проведения измерений. Смеситель мод 3 обеспечивает возбуждение измеряемого волокна излучением с модовым составом, соответствующим равновесному распределению мод. При отсутствии СМ уровень оптического сигнала на выходе ОВ в процессе измерения может флюктуировать. Устройство ввода излучения 4 в измеряемое ОВ 5 обеспечивает юстировку входного конца волокна в трех взаимно перпендикулярных плоскостях для обеспечения максимальной вводимой энергии в волокно и жесткой фиксации волокна в процессе измерений. Фильтр мод оболочки 6 обеспечивает вывод мод, распространяющихся по оболочке волокна. Поскольку приемники излучения (фотодиоды) имеют диаметр светочувствительной площадки, намного превышающий диаметр ОВ, равный 125 мкм, то оболочечные моды будут влиять на результаты измерений, если фильтр отсутствует. Адаптер 7 предназначен для подключения неоконцованного ОВ к приемнику излучения. Приемник излучения 8 должен иметь фоточувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, выходящего из ОВ. Регистрирующее устройство 9 обеспечивает регистрацию электрических сигналов во всем диапазоне уровней, поступающих от приемника излучения.

Метод замещения основан на сравнении измеряемого затухания с затуханием калиброванного переменного ослабителя. В качестве такого ослабителя возможно применение градуированного оптического аттенюатора, который вводится в опорный канал. Мощность излучения на выходе этого канала регулируется аттенюатором до значения, равного мощности на выходе измеряемого канала, содержащего ОВ или ОК. Измеряемое затухание будет равно затуханию аттенюатора.

В другом варианте реализации этого метода вместо оптического аттенюатора используется электрический калиброванный аттенюатор, вносящий затухание в электрический сигнал на выходе опорного канала. Производится сравнение электрических сигналов на выходе этого канала с выходным сигналом измеряемого канала. Показание аттенюатора, при котором имеет место равенство сигналов, соответствует измеряемому затуханию.

Упрощенная схема устройства для измерения затухания методом замещения по модулирующей частоте электрического сигнала приведена на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Структурная схема устройства для измерения затухания методом замещения по модулирующей частоте

Рис. 7.12. Структурная схема устройства для измерения затухания методом замещения по модулирующей частоте:

1 — лазер; 2 — скремблер; 3 — фильтр оболочечных мод; 4 — делитель мощности излучения; 5 — стыковочное юстируемое устройство, контролируемое под микроскопом; 6 — измеряемое оптическое волокно; 7 — фотодетекторы (идентичные в опорном и измеряемом каналах); 8— усилители модулирующей частоты; 9 — модулятор импульсных сигналов частоты; 10 — балансный синхронный коммутатор; 11 — осциллографический нуль-индикатор; 12 — калиброванный аттенюатор (на частоте F); 13 — импульсы в измеряемой цепи; 14 — импульсы вопорной цепи

Источник излучения лазер 1 имеет стабилизированное питание и термостатирован. Это обеспечивает строгое постоянство его режима. Излучение после скремблера 2 и фильтра оболочечных мод 3 оптическим делителем 4 разделяется по двум каналам. Измеряемый канал состоит из юстируемого стыковочного устройства 5, в котором измеряемое волокно 6 прецезионно стыкуется с делителем 4, фотодетектора 7 и усилителя модулирующей частоты f. Опорный канал включает в себя также 'фотодетектор 7 и усилитель модулирующей частоты 8, идентичные тем, которые входят в измеряемый канал. Источник модулирующей частоты 9 управляет делителем излучения 4, периодически (импульсно) перекрывая проходящее через него излучение. Таким образом, по каналам (измеряемому и опорному) проходит импульсное излучение. Модуляция света реализуется вращающимся обтюратором, прерывающим оптический пучок, проходящий между двумя линзами. Коэффициент деления мощности излучения устройства 1:10.

Электрические импульсы 13, 14 из обоих каналов поступают синхронно, но в противофазе на балансный синхронный коммутатор 10, на выходе которого включен осциллографический нуль-индикатор 11. Калиброванный электрический аттенюатор 12 на частоте модуляции F вносит в коммутатор 10 затухание в пришедшие по опорному каналу импульсы.

При равенстве вносимого затухания измеряемого объекта на выходе балансного коммутатора среднее значение напряжения, определяемое по нуль-индикатору, будет равно нулю.

Описанное устройство обеспечивает диапазон измерения до 50 дБ при погрешности ±(0,1–0,2) дБ. Реализация этой схемы достаточно сложна (ряд деталей устройства ради упрощения описания опущены). Применение этого метода в условиях эксплуатации не рационально. Его следует рассматривать как разновидность лабораторных методов измерений.

Метод сравнения с отраженным импульсом. Данный метод удобен при одностороннем доступе к измеряемому кабелю, т. е. в том случае, когда в распоряжении оператора производяще го измерения, имеется только один конец волокна или кабеля, а второй его конец недоступен (кабель проложен в земле).

Суть метода заключается в сравнении амплитуд импульсов оптической мощности входного (т. е. введенного в начало кабеля) и отраженного от конца волокна, пришедшего к его началу. Если амплитуды входного и выходного импульсов Рm0 и Рm0, то с учетом того, что импульсы проходят в целом путь, равный двойной длине измеряемого волокна, получим:

. (7.7)

Корректность такого измерения определяется следующими условиями: полнотой отражения импульса от конца волокна; степенью деформации импульса, которая определяется процессом отражения и влиянием дисперсии; точностью определения (отсчета) амплитудных значений импульсов. При идеальных условиях отражения импульсов от торца волокна коэффициент отражения будет около 0,95 — 0,96, и это значение может быть учтено. Очевидно, для этого необходима качественная обработка отражающего торца. Для того чтобы при отражении импульс не деформировался, необходимо, чтобы плоскость торца была нормальна к оси волокна. Очевидно, реализация этого условия входит в предыдущее.

Влияние дисперсии на деформацию импульса определяется параметрами волокна, формой импульса и его продолжительностью. Правильным выбором формы импульса и его параметров можно уменьшить искажение его формы, что является обязательным условием внесения минимальной ошибки измерений. Точность отсчета амплитуды импульсов определяется характеристиками используемого для этой цели прибора. Наиболее удобным является отсчет значения импульса при одновременном контроле по осциллографу формы импульса.

При измерениях на длинных кабельных участках возможна такая степень деформации отраженного импульса, пришедшего к началу кабельного участка, при которой определение затухания на основании сравнения амплитуд исходного и деформированного импульса будет неправомерным. В этих случаях возможна модификация рассматриваемого метода, существенно устраняющая влияние деформации импульсов. [2]

В основе метода обратного рассеяния лежит явление обратного рэлеевского рассеяния. При реализации этого метода измеряемое волокно зондируют оптическими импульсами, вводимыми в ОВ через оптический направленный ответвитель. Из-за флюктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отражений от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает обратный поток энергии. Мощность этого потока, измеренная в точке ввода оптических зондирующих импульсов в волокно с некоторой задержкой t относительно момента посылки зондирующего импульса, пропорциональна мощности обратного потока энергии в точке кабеля, расположенной на расстоянии от места измерения, где v — групповая скорость распространения оптического импульса. Соответственно, при измерении с конца кабеля зависимости мощности обратного потока энергии от времени определяется распределением мощности обратно рассеянного оптического сигнала вдоль кабеля — характеристика обратного рассеяния волокна.

По этой характеристике можно определить функцию затухания по длине с конца кабеля, фиксировать местоположение и характер неоднородностей. Как правило, регистрируют отдельные реализации характеристики обратного рассеяния, а затем их усредняют во времени и уже усредненные значения выводят на устройство отображения.

Упрощенная структурная схема измерения затухания методом обратного рассеяния приведена на рис. 7.13.

Рис.7.13. Структурная схема измерения затухания ОВ методом обратного рассеяния

Рис.7.13. Структурная схема измерения затухания ОВ методом обратного рассеяния

Зондирующие импульсы поступают от источника излучения 2 через направленный ответвитель 3 в оптическое волокно 4. Поток обратного рассеяния регистрируется в чувствительном фотоприемном устройстве 5 и преобразуется в электрический сигнал, который после специальной обработки в блоке б подается на вход устройства отображения 7. При использовании в качестве устройства отображения электронного осциллографа этот сигнал вызывает соответствующее отклонение луча по оси У на экране. Вертикальная ось экрана градуируется в децибелах по мощности (дБм). Отклонение луча по горизонтальной оси Х происходит под действием пилообразного напряжения генератора развертки осциллографа. Вследствие этого положение луча по оси Х изменяется в зависимости от времени запаздывания сигнала t. Зная групповое время запаздывания оптического сигнала в сердцевине ОВ, можно осуществить градуировку горизонтальной оси в единицах длины для измеряемого типа ОВ. Блок управления 1 обеспечивает согласованную работу лазера и электронного осциллографа. В результате генератор развертки, запускаемый тем же импульсом, что и леер, создает возможность наблюдения потока обратного рассеяния или полностью, или по частям. Блок управления осуществляет регистрацию и занесение в память реализации временных характеристик мощности обратного рассеяния и их усреднения. Рефлектограмма на экране осциллографа строится по усредненной временной характеристике. Кроме того, указанный блок управляет работой рефлектометра по заданной программе, обрабатывает данные, а также выполняет ряд сервисных функций. Как правило, типичный комплект оптического рефлектометра включает базовый блок и набор сменных блоков, каждый из которых работает на определенных длинах волн (0,85 мкм; 1,3 мкм; 1,55 мкм) и имеет свои характеристики.

К основным недостаткам рефлектометров следует отнести относительно небольшой динамический диапазон, что обусловлено малой мощностью излучений обратного рассеяния. Кроме того, рефлектометры являются весьма сложными и дорогостоящими приборами.

Рассмотрим принцип измерения коэффициента затухания ОВ по характеристикам обратного рассеяния. Согласно рис. 7.14 на линейном монотонном участке характеристики волокна выделяют две точки, в которых измеряют уровни мощности обратного потока энергии p1 и р2. Расстояния от начала линии до этих точек l1 и l2. Коэффициент затухания определяется по формуле:

. (7.8)

Принцип измерения собственного затухания определенной длины ОВ на участке между интересующими точками оптической линии тот же, что и для измерения коэффициента затухания. Но значение собственного затухания определяется из выражения:

. (7.9)

В режиме измерения затухания все операции, за исключением операции размещения двух маркеров, производятся автоматически и значение затухания оптической линии на участке между маркерами выводится на отображающее устройство.

Рис. 7.14. Размещение маркеров при измерении коэффициента затухания ОВ методом обратного рассеяния

Рис. 7.14. Размещение маркеров при измерении коэффициента затухания ОВ методом обратного рассеяния

Изменение модового состава оптического излучения и отражения в месте соединения приводят к искажениям рефлектограммы в некоторой зоне вблизи места соединения. Протяженность этой зоны достаточно велика (100...200 м), поэтому оценки затухания стыка, полученные непосредственно как разность результатов измерения обратно рассеянной мощности до и после стыка, имеют большую погрешность, которая может достигать 100% и более.

Участки характеристики обратного рассеяния ОВ в строительных длинах до и после стыка аппроксимируются известной зависимостью, например линейной зависимостью, полиномами и т. п. Затем путем экстраполяции в первом случае вперед, а во втором случае назад, оценивают уровни мощности обратного потока энергии в ОВ в конце первой (р1) и начале второй (р2) сращиваемых строительных длин, т. е. в месте стыка. Затухание на стыке оценивают как разность:

, (7.10)

Как правило, рефлектометром автоматически измеряется затухание соединения ОВ. Наибольшее применение нашел способ пяти точек, реализованный в рефлектометрах стран СНГ, а также в рефлектометрах фирм Anritsu, Laser Precision и ряде других. Согласно этому способу оператор в режиме «Измерение затухания на стыках ОВ» расставляет пять маркеров (рис. 7.15): два (1, 2) — на монотонно падающем участке характеристики одной строительной длины, два маркера (4, 5) — на монотонно падающем участке другой строительной длины и один маркер (3) в месте стыка. Важно, чтобы маркеры 1, 2 и 4, 5 не были установлены на выбросах и провалах характеристики. В режиме линейной аппроксимации через точки 1, 2 и 4, 5 как бы проводятся прямые линии. Расстояние по оси ординат между этими прямыми в точке установки маркера 3 пропорционально искомому значению потерь в месте стыка. В режиме аппроксимации полиномами участки между точками 1, 2 и 4, 5 автоматически разбиваются на одинаковые интервалы. На границах этих интервалов автоматически измеряются уровни мощности, по которым и производится аппроксимация кривых тем или иным полиномом. Весь процесс измерения после расстановки маркеров — автоматический, результат измерения выводится на устройство отображения.

Задача измерителя — правильно расставить маркеры. Известен двухмаркерный способ (рефлектометр ОР-310), при котором измеритель по обе стороны от стыка на монотонных участках характеристики расставляет два маркера так, чтобы место стыка находилось между ними на одинаковом расстоянии. Программа, управляющая процессом измерения, предусматривает автоматическое разбиение участка между маркерами на равные интервалы, выполнение операций измерения уровней мощности, аппроксимации, экстраполяции и расчета затухания в месте соединения ОВ.

Принцип измерения расстояния до неоднородности заключается в следующем. Расстояние до некоторой точки оптической линии, как отмечалось выше, определяется по результатам измерения интервала времени между моментом посылки зондирующего импульса и регистрацией импульса обратнорассеянной мощности. Реализация указанных измерений с помощью рефлектометра осуществляется путем выбора режима измерений и установки маркера в соответствующей точке рефлектограммы. При этом на устройство отображения выводится результат измерения расстояния.

Измерение коэффициента ошибок. Коэффициент ошибок — важнейшая характеристика линейного тракта. Он измеряется как для отдельных участков регенерации, так и для тракта в целом. Определяется коэффициент ошибок kОШ по формуле [2]:

, (7.11)

где N — общее число символов, переданных за интервал измерения; NОШ — число ошибочно принятых символов за интервал измерения.

Измерение коэффициента ошибок носит статистический характер, так как получаемый за конечное время результат является случайной величиной. Относительную погрешность измерения в случае нормального закона распределения числа ошибок, что допустимо при N≥10, можно определить по формуле:

. (7.12)

Здесь — коэффициент, зависящий от доверительной вероятности результата измерений:

, (7.13)

где Ф*(х) — обратная функция интеграла вероятностей Ф(х):

. (7.14)

Значение kОШ позволяет оценивать вероятность ошибки pОШ — количественную оценку помехоустойчивости. Область возможных значений оценки, в которой с заданной доверительной вероятностью будет находиться значение pОШ, определяется верхней (pВ) и нижней (pН) доверительными границами. При нормальном законе распределения числа ошибок значения pВ и pН определяют но формулам:

, (7.15)

. (7.16)

Очевидно, что точность оценок вероятности ошибки и коэффициента ошибки растет с увеличением N. Общее число символов цифрового сигнала, переданных за интервал измерения Т, зависит от скорости передачи В:N=TB. Отсюда следует, что чем больше скорость передачи, тем быстрее и точнее можно оценить коэффициент ошибок.

Достоверное измерение значения kОШ может быть получено только в том случае, если определяются и фиксируются все без исключения ошибки. Это достигается путем посимвольного сравнения принимаемой и исходной последовательностей кодовых комбинаций. Такой способ выделения ошибок используется при организации измерений «по шлейфу». В этом случае коэффициент ошибок тракта измеряют с одной оконечной станции, а на противоположном конце тракта устанавливают шлейф.

Другой метод выделения ошибок основан на свойствах, используемых для передачи в линии кодов, которые за счет избыточности позволяют обнаруживать ошибку. В этом случае коэффициент ошибок может быть измерен «по направлению», когда выделение и фиксацию числа ошибок производят на приемном конце тракта (участка регенерации).

Для измерения коэффициента ошибок разработаны специальные приборы — измерители коэффициента ошибок (ИКО), включающие генераторы псевдослучайных или регулярных последовательностей символов в коде как линии, так и стыка, а также приемное оборудование, осуществляющее собственно измерение коэффициента ошибок. Измерение коэффициента ошибок «по шлейфу» требует одного комплекта, а измерение коэффициента ошибок «по направлению» — двух идентичных комплектов приборов. В первом случае на одном оконечном пункте размещают комплект ИКО, а на противоположном оконечном пункте устанавливают шлейф. Измеренное значение коэффициента ошибок оценивает качество при прохождении цифрового сигнала в обоих направлениях. Во втором случае по одному комплекту ИКО размещают на противоположных концах линейного тракта или регенерационного участка. Оценка коэффициента ошибки производится для каждого направления отдельно.

Измерение энергетического потенциала и чувствительности приемного оптического модуля. Энергетический потенциал — это разность между уровнем оптического сигнала на выходе передающего и чувствительностью приемного оптических модулей. Чувствительность приемного оптического модуля (ПрОМ) — это минимальный уровень оптического сигнала на входе ПрОМ, при котором обеспечивается требуемый коэффициент ошибок.

Величину энергетического потенциала можно определить как разность между измеренными уровнями средней мощности цифрового оптического сигнала на выходе ПОМ и входе ПрОМ, соединенных оптической линией связи, при таком максимальном значении вносимого затухания, при котором обеспечивается максимально допустимое значение коэффициента ошибок. Соответственно для измерения энергетического потенциала необходимо иметь линию с регулируемым затуханием. В качестве такой линии обычно используют оптический аттенюатор. При проведении измерений он контролирует коэффициент ошибок. Аттенюатор может быть включен между ПОМ и ПрОМ одного пункта. Если при этом используется калиброванный аттенюатор, то нет необходимости измерять указанные мощности на выходе передающего и входе приемного модулей, так как энергетический потенциал в данном случае будет равен затуханию, вносимому аттенюатором. Аттенюатор может быть включен между станционным и линейным кабелем. Энергетический потенциал при этом измеряется по направлению от одного пункта к другому.

Аналогично измеряют чувствительность ПрОМ. С помощью оптического аттенюатора на входе ПрОМ устанавливают такой минимальный уровень мощности, при котором коэффициент ошибок равен требуемому. После этого измеряют этот уровень мощности и находят чувствительность ПрОМ.

Измерение уровней оптической мощности. Измерение уровней оптической мощности в процессе строительства и эксплуатации ВОЛС производится достаточно часто. Под абсолютным уровнем мощности понимают величину:

, (7.17)

где Р — мощность измеряемого оптического излучения в заданной точке, мВт; РН— мощность нормального генератора, равная 1 мВт.

Для измерения уровня оптической мощности используют ваттметры поглощаемой оптической мощности. В них оптическое излучение с помощью первичного преобразователя преобразуется в электрический сигнал, по уровню которого и оценивают искомую величину. При измерениях мощности важно обеспечивать попадание всего поперечного сечения измеряемого потока оптического излучения на рабочую площадку фотоприемника.



7.9.3. Измерения на ВОЛИ во время аварий

Во время строительства и эксплуатации ВОЛС кабели могут повреждаться по следующим основным причинам:

  • механические повреждения при земляных работах;
  • дефекты производства, строительства и эксплуатации;
  • воздействие грызунов;
  • воздействие атмосферного электричества (для ОК с металлическими элементами);
  • воздействие смещений грунта (обвалы, пучения, вибрация и т. д.);
  • воздействие при стихийных бедствиях (наводнения и пр.);
  • воздействие коррозии;
  • умышленные повреждения и т. д.

К особенностям оптических линий связи следует отнести сильное влияние на повреждаемость таких факторов, как усталостное разрушение, коррозия ОВ.

Характерные повреждения ОК — нарушение целостности ОВ, шланговых покрытий кабеля, повреждения изоляции цепей ДП.

Измерение расстояния до места повреждения ОВ. Специфичными для ВОЛС являются повреждения ОВ. Повреждением волокна считается любая неоднородность, приводящая к ухудшению свойств кабеля, в частности увеличению затухания. Наиболее широко для измерения расстояния до места повреждения ОВ используются оптические рефлектометры, реализующие метод обратного рассеяния.

Недостаток данного метода — низкий уровень потока обратного рассеяния, что ограничивает его возможности при определении мест повреждений на линиях большой протяженности. С этой точки зрения предпочтительнее использовать импульсный локационный метод, который также основан на посылке в испытуемое ОВ зондирующих оптических импульсов. Однако в отличие от метода обратного рассеяния импульсный метод предусматривает регистрацию только отраженных импульсов, что позволяет при использовании специальных схем выделения и регистрации отраженных импульсов повышать чувствительность и разрешающую способность средств измерений.

Измеряя задержку отраженного сигнала относительно зондирующего, определяют расстояние до места неоднородности:

, (7.18)

где tЗ — время задержки отраженного импульса относительно зондирующего; tУ — расширение отраженного импульса за счет дисперсии; с — скорость света; п1 — показатель преломления сердцевины ОВ.

К достоинствам данного метода следует отнести то, что он реализуется достаточно простыми средствами измерений.

Точность определения места повреждения рассмотренными выше методами зависит от величины неоднородности, создаваемой повреждением, которая в свою очередь зависит от характера излома волокна, угла поверхности излома и т. п. Мощность отраженного сигнала зависит от угла скола волокон. В случае воздействия на волокно только растягивающей силы возникает плоская поверхность излома. Если же волокно разрушается от удара, то поверхность не является плоской. Это надо учитывать при проведении измерений.

Помимо методов, рассмотренных выше, для определения поврежденных участков ВОЛС используются методы, основанные на корреляции ошибок по битам, а также хорошо известные методы контроля, основанные на передаче контрольных частот, когда дискретный сигнал поступает на каждый усилитель в полосе, не исполыуемой для передачи информации [2].

Определение места повреждения ОВ. Анализ способов поиска мест повреждения ОВ на трассе прокладки ОК показывает, что их можно разделить на три группы [9]. К первой следует отнести способы, основанные на измерении расстояния до места повреждения и последующем отсчете этого расстояния вдоль кабеля на трассе прокладки (рис 7.16).

Рис.7.16. Определение места повреждения ОВ кабеля путем измерения и последующего отсчета вдоль трассы расстояния до места повреждения

Рис.7.16. Определение места повреждения ОВ кабеля путем измерения и последующего отсчета вдоль трассы расстояния до места повреждения:
1-оптический рефлектометр; 2-оптическое волокно ОК

Способ первой группы по определению повреждения ОВ реализуется следующим образом. Измерения проводятся с помощью рефлектометра. Это обычно проходит в две стадии: сначала проводят приблизительную локализацию места повреждения, и затем более точно указывается место повреждения.

При приблизительной локализации рефлектометр настраивается на показ всей длины кабеля. Длительность импульса обычно составляет 4 нс. Если волокно разорвано, то кривая будет показывать соответствующее отражение в волокне, и если наблюдается большое возрастание затухания в точке повреждения волокна, то на графике кривой будет острый пик. Такие точки должны быть затем расширены для получения показаний прибора с большим разрешением. Таким образом находится приблизительное место повреждения кабеля. Если волокно разорвано, то место разрыва находится между двумя точками соединения.

Для более точного определения места повреждения кабеля в точке С (рис. 7. ]7) используется настолько короткий импульс насколько это возможно и график на дисплее должен быть максимально расширен вокруг ожидаемого места повреждения кабеля. После усреднения определяется место повреждения кабеля. Зная точки повреждения кабеля, полученные при измерении, можно выбрать относительную точку повреждения ОВ.

Расстояние до известной точки определяется с помощью результатов измерений и рефлектограммы, с привязками по трассе, полученными при сдаче ВОЛС в эксплуатацию. Индекс преломления прибора должен быть отрегулирован таким образом, чтобы расстояние, показываемое прибором, совпадало с истиной длиной кабеля. Точка повреждения измеряется с помощью отрегулированного значения показателя преломления.

Измерение проводится со стороны А и со стороны В. Определив расстояние до места повреждения со стороны A(lА-С1) и расстояние до места повреждения со стороны В(lВ-С2) можно определить относительную точку повреждения ОВ. Для этого необходимо суммировать длину участка А-С1 с расстоянием от точки С1 до относительной точки повреждения, которое определяется выражением вида:

. (7.19)

Рис.7.17. Определение места повреждения кабеля способом первой групы

Рис.7.17. Определение места повреждения кабеля способом первой групы

Рис.7.18. Определение места повреждения ОВ кабеля при внешнем локальном воздействии на волокно

Рис.7.18. Определение места повреждения ОВ кабеля при внешнем локальном воздействии на волокно:
1-оптический рефлектометр; 2-оптическое волокно ОК; 3-устройство внешнего воздействия

В основе способов второй группы лежит измерение характеристики обратного рассеяния поврежденного ОВ при внешнем локальном воздействии на ОК, которое перемещают вдоль трассы прокладки кабеля, изменяя затухание волокна в точке воздействия (рис. 7.18).

К третьей группе можно отнести способы определения места повреждения ОВ комбинированных ОК с металлическими элементами, основанные на сопоставлении характеристики обратного рассеяния поврежденного волокна и рефлектограммы токопроводящей цепи ОК при внешнем локальном электромагнитном воздействии на токопроводящую цепь, которое перемещают вдоль кабеля (рис. 7.19).

Рис. 7.19. Определение места повреждения ОВ кабеля с металлическими элементами

Рис. 7.19. Определение места повреждения ОВ кабеля с металлическими элементами:

а — с внешним каналом для синхронизации; б — с использованием для синхронизации токопроводящей цепи кабеля связи; в — на базе универсального прибора (УП), совмещающего функции ОР и измерителя неоднородностейтокопроводящих цепей:

1 — источник электромагнитного излучения; 2 — оптическое волокно ОК; 3 — оптический рефлектометр; 4 — рефлектометр для металлических цепей; 5 — универсальный рефлектометр

Погрешность способов первой группы обусловлена главным образом погрешностью отсчета расстояния вдоль трассы прокладки кабеля. Эта погрешность достаточно велика из-за случайных изменений глубины и направления прокладки кабеля вдоль трассы линии связи, неточности определения трассы прокладки кабеля, погрешностей средств измерений, применяемых для отсчета расстояния вдоль кабеля, и наконец, из-за значительных величин длин регенерационных участков ВОЛС (10...100 км и более) и строительных длин ОК (2...4 км). В случае, когда на ОК допустим монтаж относительно короткой вставки, может потребоваться уточнение места повреждения ОВ с поверхности земли на трассе прокладки кабеля. Это можно выполнить способами второй и третьей групп.

Способы второй группы реализуются следующим образом. Источник внешнего направленного воздействия на ОК, создающий в точке воздействия локальную неоднородность (увеличение затухания) ОВ, перемещают вдоль трассы прокладки кабеля. Изменение характеристики обратного рассеяния волокна наблюдают с помощью оптического рефлектометра, подключенного к поврежденному волокну. Место повреждения определяют как место расположения источника направленного воздействия, для которого неоднородность, обусловленная внешним воздействием, и неоднородность, обусловленная повреждением ОВ, совпадут на регистрируемой характеристике обратного рассеяния.

При поиске места повреждения в комбинированных ОК направленное электромагнитное воздействие перемещают вдоль трассы, регистрируя рефлектограмму токопроводящей цепи кабеля, как правило, цепи «металлический элемент — земля». Сопоставляя характеристику обратного рассеяния ОВ и рефлектограмму токопроводящей цепи, находят на рефлектограмме точку повреждения ОВ. Место повреждения определяют как место размещения внешнего электромагнитного воздействия, для которого в этой точке рефлектограммы будет зарегистрирован наведенный источником внешнего воздействия импульс.

Основные проблемы реализации способов этой группы связаны с необходимостью синхронизации рефлектометра и источника внешнего воздействия, а также с обеспечением достаточных уровней наводимых сигналов при малых габаритных размерах устройства внешнего воздействия.

Как правило, делать короткие вставки (менее 0,5 ... 1 км) на ВОЛС не рекомендуется. Поэтому точность определения места повреждения волокон, обеспечиваемая способами первой группы, обычно является достаточной и необходимость в уточнении мест повреждения с поверхности земли на трассе возникает редко [2].

Определение мест повреждений жил дистанционного питания ОК. К повреждениям токопроводящих цепей ОК относятся обрыв металлических элементов (если требуется сохранять их электрическую непрерывность) и повреждение изоляции между металлическими элементами, металлическими элементами и землей. Методика нахождения мест повреждений такого характера и рекомендуемые в этом случае приборы те же, что и для электрических кабелей связи. Так, для определения мест обрыва металлических элементов может быть рекомендован импульсный метод, позволяющий измерять расстояние до места обрыва, и индукционный метод для поиска места повреждения на трассе. Для реализации этих методов требуются измеритель неоднородностей и кабелеискатель в комплекте с генератором испытательных сигналов.

Методов определения повреждения изоляции металлических элементов (понижение сопротивления изоляции и электрической прочности изоляции) достаточно много, и они хорошо известны. Выбор того или иного способа зависит от характера и условий повреждения. Основными средствами измерений, используемыми в данном случае, являются мосты постоянного тока, высоковольтные мосты, искатели мест понижения изоляции, источники высокого напряжения и др.

Определение мест повреждения защитного шланга ОК. Повреждение наружных изолирующих покровов ОК ведет к проникновению влаги в кабель и соответственно к увеличению интенсивности коррозионных процессов ОВ и преждевременному их старению. Методика поиска мест повреждения шланга (полимерной оболочки) и приборы те же, что и для электрических кабелей связи. Расстояние до места повреждения определяется с помощью моста постоянного тока. Поиск места понижения сопротивления изоляции наружных покровов ОК может производиться методом градиента потенциалов приборами — искателями мест понижения изоляции (ИМПИ). При высоких переходных сопротивлениях (до 1...5 МОм) предварительно можно осуществить дожег изоляции с помощью высоковольтного источника напряжения. Способы контроля за исправностью защитного шланга кабелей, а так же методы определения района и мест его повреждения приведены в [10].

Способы определения трассы прокладки ОК. Точность нахождения места повреждения ОК во многом зависит от точности определения трассы прокладки ОК. Для ОК с металлическими элементами способы определения трассы те же, что и для обычных электрических кабелей связи (с помощью кабелеискателей) [10]. Для ОК без металлических элементов эти способы не подходят. На сегодняшний день для таких кабелей рекомендуются способы, основанные на применении:

  • системы электронных маркеров, при которой специальные малогабаритные пассивные маркеры периодически располагаются вдоль трассы в земле в непосредственной близости от кабеля и обнаруживаются с помощью специальных трассопоисковых приборов;
  • металлических маркеров-проводов, которые периодически располагаются в оболочке кабеля и выводятся в специальную выводную колонку (КИП);
  • ярко окрашенной электропроводящей предупредительной ленты, прокладываемой в грунт непосредственно над кабелем на расстоянии 152...305 мм;
  • специального маркировочного кабеля, например, состоящего из двух пар медных проводников диаметром 0,9 мм; кабель прокладывается кабелеукладчиком совместно с ОК, через определенные расстояния выводится на поверхность и оконцовывается в специальной муфте, которая крепится к опоре или стойке.

Как правило, на наружной поверхности оболочек маркировочных лент, кабелей имеется маркировка длины (например, с интервалом 0,3 м), а иногда и предупредительные надписи. Кроме того, на защитном шланге ОК имеется маркировка длины с интервалом в 1м.

Наиболее известная электронная система маркировки и поиска подъемных сооружений—система Scotch-mark фирмы 3M (США). Система предусматривает четыре типа маркеров. Специальный сигнал, посылаемый источником направленного излучения, отражается маркером и регистрируется приемником. Аналогичная система имеется и в России. Стоимость системы достаточно высока, причем при частом расположении маркеров она возрастает. При редком расположении маркеров система не позволяет определять трассу на участках между маркерами. Достоинство системы — простота поиска трассы. Кроме того, она не создает опасности повреждения ОК от внешних электромагнитных воздействий, стационарные сооружения-маркеры не могут быть разрушены с поверхности трассы. Эта система является наиболее перспективной.

Способ размещения маркировочных проводов в оболочке ОК хотя и удобен в эксплуатации и позволяет очень точно определять трассу, но не нашел широкого применения, поскольку очень дорог. Маркеры-провода являются потенциальными источниками повреждения ОК (например, грозовыми разрядами).

Способ прокладки электропроводящей предупредительной ленты над кабелем также достаточно дорог. Кроме того, как показал опыт эксплуатации подобных систем, рабочие, выполняющие земляные работы, нередко принимают маркерную ленту за кабель, что может привести к повреждению ОК.

Способ прокладки маркировочного кабеля совместно с ОК так же дорог и требует оборудования для крепления специальных муфт. Однако он обеспечивает возможность организации служебной связи и точность определения трассы на всей длине ОК достаточно высока.

Учитывая проблемы трассировки ОК, особое внимание следует уделять документации на трассу прокладки кабеля, точности привязок к местности, характеристике обратного рассеяния, рефлектограммам токопроводящих цепей.

Волоконно-оптические кабели и линии связи





Добавить страницу в закладки ->
© Банк лекций Siblec.ru
Электронная техника, радиотехника и связь. Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные и гуманитарные науки.

Новосибирск, Екатеринбург, Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Чебоксары.

E-mail: formyneeds@yandex.ru