時(shí)間：2023-03-14 15:20:04
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1光纖技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)
1.1網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對光纖提出新的要求
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭論。有的專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴(kuò)大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會(huì)議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來就會(huì)出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實(shí)現(xiàn)超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測試指標(biāo)明確之后，對光纖的有效面積將會(huì)提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對G.655光纖的非線性特性會(huì)有進(jìn)一步改善的要求。
1.2光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用
2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變?。?，明確了對不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標(biāo)、測試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動(dòng)向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應(yīng)市場的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨?，在長距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖
城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會(huì)隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖
由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會(huì)逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會(huì)為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報(bào)道，美國一些公司及大學(xué)研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會(huì)遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進(jìn)一步的探討。
2光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)
2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)
光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長等。近年來，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。
1）光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)；
2）光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)；
3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點(diǎn)。首先是方便，因?yàn)樽杷牧喜缓承灾?，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運(yùn)，設(shè)備投資小、成本低，生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動(dòng)。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護(hù)及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時(shí)會(huì)放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時(shí)含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產(chǎn)品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設(shè)備，特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標(biāo)已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達(dá)到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內(nèi)用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴(yán)格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結(jié)構(gòu)的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，易于安裝和運(yùn)輸，便于修復(fù)和維護(hù)。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設(shè)類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運(yùn)用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計(jì)和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準(zhǔn)確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動(dòng)安裝的方式是未來接入網(wǎng)，特別是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運(yùn)用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護(hù)套用聚乙烯（PE）及光纖護(hù)套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機(jī)械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）：全介質(zhì)光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計(jì)2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時(shí)也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時(shí)間內(nèi)，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進(jìn)的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長一段時(shí)間，近年來一直在改進(jìn)和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達(dá)數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護(hù)管中得到了充分的機(jī)械保護(hù)。預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會(huì)逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預(yù)計(jì)可達(dá)到20000km。當(dāng)然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問題，也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護(hù)。
2.2光纜的自動(dòng)維護(hù)、適時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護(hù)對于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時(shí)間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書，對光纜的預(yù)防性維護(hù)和故障后維護(hù)規(guī)定了詳細(xì)的維護(hù)范圍和功能，但已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會(huì)議通過的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測及修復(fù)時(shí)間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警，3min內(nèi)找到故障點(diǎn)，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預(yù)測及對斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內(nèi)運(yùn)用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對光纖狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號(hào)在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測出來及時(shí)傳送到維護(hù)中心進(jìn)行適當(dāng)處理，避免不良狀況進(jìn)入有用的光傳輸信道，從而起到在運(yùn)行中對整個(gè)光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當(dāng)水滲人接頭盒時(shí)，吸水性物質(zhì)會(huì)膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測中心的OTDR上就會(huì)反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護(hù)套的監(jiān)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行故障定位，同時(shí)也能連續(xù)監(jiān)測光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題（如護(hù)套進(jìn)水等）即馬上告警，達(dá)到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護(hù)支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動(dòng)適時(shí)測試光纖的基礎(chǔ)上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進(jìn)行護(hù)套監(jiān)測，形成了一套較完整的自動(dòng)維護(hù)、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護(hù)。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動(dòng)監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動(dòng)的光纜維護(hù)應(yīng)是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點(diǎn)
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)
原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實(shí)際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜），以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結(jié)論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達(dá)到5類電纜的技術(shù)要求，戶外電纜要實(shí)現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設(shè)計(jì)和制造來達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對此問題也進(jìn)行過較長時(shí)間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個(gè)0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會(huì)為這種電纜開辟一個(gè)新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時(shí)收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標(biāo)上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠(yuǎn)端串音功率等一些指標(biāo)，因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進(jìn)才能達(dá)到。6類電纜在超5類的基礎(chǔ)上，又提高了傳輸頻帶，達(dá)到250MHz，其相應(yīng)的指標(biāo)也有較大的提高。同時(shí)，6類電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少廠商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場需求。同時(shí)，隨著移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶）對移動(dòng)信號(hào)的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類電纜將會(huì)有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標(biāo)的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進(jìn)，以與之適應(yīng)。
4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個(gè)值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國內(nèi)企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報(bào)道：從1997年以來，國內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品
電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時(shí)也對光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結(jié)構(gòu)越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會(huì)對這一點(diǎn)有深刻的體會(huì)。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會(huì)隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會(huì)基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化，以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當(dāng)中也包含了若干光纜設(shè)計(jì)、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國家或公司已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專利。我國的用戶眾多，接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色，對接入光纜也會(huì)有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機(jī)會(huì)。應(yīng)該說，
多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國外最新技術(shù)的后面，雖然緊跟了先進(jìn)技術(shù)，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當(dāng)在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國特色的光電纜產(chǎn)品。
4.3利用已有設(shè)備與技術(shù)，改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性，為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)
對于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但是容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會(huì)出現(xiàn)干擾問題，而且還會(huì)影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此，對新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備?，F(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝，在不改變（或不大改變）生產(chǎn)設(shè)備的情況下，認(rèn)真設(shè)計(jì)和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個(gè)檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓?cái)?shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。
4.4改進(jìn)光纜電纜的施工和維護(hù)方法
目前，為了適應(yīng)城市施工的特點(diǎn)，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時(shí)對光纜網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護(hù)。與此相適應(yīng)的是需要開發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進(jìn)與之相適應(yīng)。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動(dòng)測試時(shí)的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護(hù)套指標(biāo)綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護(hù)中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時(shí)間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)測維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場的發(fā)展，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當(dāng)然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴(kuò)產(chǎn)過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達(dá)到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達(dá)到1.65～1.75億光纖公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經(jīng)濟(jì)大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個(gè)電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但應(yīng)看到，在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設(shè)量最高的2000年。
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭論。有的專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對光纖提出了新的要求。
（1）擴(kuò)大單一波長的傳輸容量
目前，單一波長的傳輸容量已達(dá)到40Gbit/s，并已開始進(jìn)行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會(huì)議上，美國已提出對40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對其PMD傳輸中的一些問題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來就會(huì)出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實(shí)現(xiàn)超長距離傳輸
無中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用
目前32×2.5Gbit/sDWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測試指標(biāo)明確之后，對光纖的有效面積將會(huì)提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對G.655光纖的非線性特性會(huì)有進(jìn)一步改善的要求。
1.2光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用
2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖；將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變?。鞔_了對不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對合理使用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標(biāo)、測試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動(dòng)向。
1.3新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應(yīng)市場的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長途通信的新型大容量長距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長。如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應(yīng)用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨福陂L距離無再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖
城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會(huì)隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖
由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場份額會(huì)逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國家很少采用。針對這些問題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會(huì)為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報(bào)道，美國一些公司及大學(xué)研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴}，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來還會(huì)遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進(jìn)一步的探討。
2光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)
2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)
光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長等。近年來，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。
1）光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等，這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求，具體運(yùn)用的條件還有可依據(jù)的細(xì)分的標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)；
2）光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護(hù)方法有關(guān)，必須統(tǒng)一考慮，配套設(shè)計(jì)；
3）光纜新材料的出現(xiàn)，促進(jìn)了光纜結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改進(jìn)。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進(jìn)的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了如下一些類型。
·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同，但它具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工和維護(hù)上的一些優(yōu)點(diǎn)。首先是方便，因?yàn)樽杷牧喜缓承灾?，操作使用比較方便安全；其次，干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運(yùn)，設(shè)備投資小、成本低，生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生，在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動(dòng)。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶纜中，好處更加明顯。
·生態(tài)光纜：一些公司從環(huán)境保護(hù)及阻燃性能的要求出發(fā)，開發(fā)了生態(tài)光纜，應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭?，F(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求，如PVC燃燒時(shí)會(huì)放出有毒性氣體，光纜穩(wěn)定劑中有時(shí)含鉛，都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項(xiàng)L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對環(huán)境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估（LifeCycleAnalysis，LCA）的方法來確定產(chǎn)品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視，對通信外部設(shè)備，特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標(biāo)已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達(dá)到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料，如對室內(nèi)用纜，開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發(fā)展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應(yīng)海底的環(huán)境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴(yán)格。
·淺水光纜（MarinizedTerrestrailCable，MTC）：淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結(jié)構(gòu)的水下光纜，適合于在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境，需要的光纖數(shù)不多（中等），但要求結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，易于安裝和運(yùn)輸，便于修復(fù)和維護(hù)。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建設(shè)類似的水下光纜提供了一組規(guī)范，隨后也有可能形成相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。
·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統(tǒng)的運(yùn)用，各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計(jì)和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的系數(shù)，光纜重量要準(zhǔn)確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動(dòng)安裝的方式是未來接入網(wǎng)，特別是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式，如在智能建筑中運(yùn)用的智能管道中就非常適合這種安裝。
·采用了納米材料的光纜：近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護(hù)套用聚乙烯（PE）及光纖護(hù)套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機(jī)械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
·全介質(zhì)自承式光纜（ADSS）：全介質(zhì)光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計(jì)2000～2005年，每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時(shí)也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時(shí)間內(nèi)，如何在滿足要求的前提下，盡量減小ADSS光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進(jìn)的課題。
·架空地線光纜（OPGW）：OPGW已出現(xiàn)了很長一段時(shí)間，近年來一直在改進(jìn)和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT，于套管外面再加上一層不銹鋼管，有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠，不銹鋼管用激光焊接長度可達(dá)數(shù)十公里，光纖在這樣的多層保護(hù)管中得到了充分的機(jī)械保護(hù)。預(yù)計(jì)從現(xiàn)在到2005年，OPGW光纜的需求將會(huì)逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預(yù)計(jì)可達(dá)到20000km。當(dāng)然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問題，也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護(hù)。
2.2光纜的自動(dòng)維護(hù)、適時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護(hù)對于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開通的光網(wǎng)絡(luò)中，光纜的維護(hù)和監(jiān)測應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進(jìn)行的，一般通過監(jiān)測空閑光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態(tài)，更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時(shí)間收集和討論了國際上的最新資料，于1996年了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的建議書，對光纜的預(yù)防性維護(hù)和故障后維護(hù)規(guī)定了詳細(xì)的維護(hù)范圍和功能，但已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的需要，目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會(huì)議通過的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)”（L.40建議）。為了進(jìn)一步縮短檢測及修復(fù)時(shí)間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng)，能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警，3min內(nèi)找到故障點(diǎn)，且工作人員可以遙控操作，據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預(yù)測及對斷纖（纜）的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
·日本NTT方案：在局內(nèi)運(yùn)用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對光纖狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的系統(tǒng)，保證有用信號(hào)在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測出來及時(shí)傳送到維護(hù)中心進(jìn)行適當(dāng)處理，避免不良狀況進(jìn)入有用的光傳輸信道，從而起到在運(yùn)行中對整個(gè)光通信系統(tǒng)的支撐作用；在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏傳感器安裝在空閑的光纖上，水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物，當(dāng)水滲人接頭盒時(shí)，吸水性物質(zhì)會(huì)膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閑光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監(jiān)測中心的OTDR上就會(huì)反映出來。
·意大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護(hù)套的監(jiān)測綜合在一起，既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行故障定位，同時(shí)也能連續(xù)監(jiān)測光纜護(hù)套的完整性，包括護(hù)套對地絕緣電阻的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題（如護(hù)套進(jìn)水等）即馬上告警，達(dá)到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。
比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護(hù)支撐系統(tǒng)的方案可見：日本方案在OTDR自動(dòng)適時(shí)測試光纖的基礎(chǔ)上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進(jìn)行護(hù)套監(jiān)測，形成了一套較完整的自動(dòng)維護(hù)、支撐系統(tǒng)，真正做到不中斷光通信的維護(hù)。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外，還考慮了護(hù)套絕緣電阻的自動(dòng)監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動(dòng)的光纜維護(hù)應(yīng)是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點(diǎn)
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)
原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù)，但是在實(shí)際使用中并不是特別理想，在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對于新的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)然是以光纖為主，對于光纖所不能達(dá)到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護(hù)套市內(nèi)通信電纜），以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結(jié)論是所研究的電纜（即現(xiàn)有的HYA市話電纜）不能達(dá)到5類電纜的技術(shù)要求，戶外電纜要實(shí)現(xiàn)j類電纜的特性，必須通過特殊的設(shè)計(jì)和制造來達(dá)到。但在20MHz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴(kuò)展到100MHz，可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對此問題也進(jìn)行過較長時(shí)間的討論，2001年，IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對數(shù)電纜”提出了0.4～個(gè)0.8mm線徑、1～150對、最高頻率30MHz等指標(biāo)的建議，此建議的提出也許會(huì)為這種電纜開辟一個(gè)新的空間，我國也開始了這方面的探討和研制，并正在建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz，但其具有雙向通信的能力，用戶可以同時(shí)收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標(biāo)上都有提高，并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠(yuǎn)端串音功率等一些指標(biāo)，因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進(jìn)才能達(dá)到。6類電纜在超5類的基礎(chǔ)上，又提高了傳輸頻帶，達(dá)到250MHz，其相應(yīng)的指標(biāo)也有較大的提高。同時(shí)，6類電纜要求不但有嚴(yán)格的工藝，而且不少廠商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜，特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場需求。同時(shí)，隨著移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站站數(shù)的增多，以及邊緣地區(qū)（電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶）對移動(dòng)信號(hào)的要求不斷提高，預(yù)計(jì)這類電纜將會(huì)有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標(biāo)的要求（如駐波比、屏蔽衰耗等要求）已明顯提高，要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進(jìn)，以與之適應(yīng)。
4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個(gè)值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)
雖然這幾年來，我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展，有一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用，但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的，國內(nèi)有近200家光纖光纜廠，但大多產(chǎn)品單一，沒有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)含量較低，競爭力不強(qiáng)。有資料統(tǒng)計(jì)，1997～1999年國內(nèi)企業(yè)申請光通信專利的有132件，其中光纖38件，光纜只有19件，而同期外國公司在中國申請光通信專利達(dá)550件，其中光纖光纜37件。還有資料報(bào)道：從1997年以來，國內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件，我國自主申請的只有9件，僅占10％。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大，因此我們作為世界第二的光纜大國，應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重，爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
4.2開發(fā)具有先進(jìn)技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品
電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時(shí)也對光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn)，光纜的結(jié)構(gòu)越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求，在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中，會(huì)對這一點(diǎn)有深刻的體會(huì)。而今后光纜建設(shè)的重點(diǎn)將會(huì)隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開，新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會(huì)基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化，以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當(dāng)中也包含了若干光纜設(shè)計(jì)、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國家或公司已取得了一些經(jīng)驗(yàn)，正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專利。我國的用戶眾多，接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色，對接入光纜也會(huì)有更多的要求，為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機(jī)會(huì)。應(yīng)該說，多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國外最新技術(shù)的后面，雖然緊跟了先進(jìn)技術(shù)，但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當(dāng)在這方面下些功夫，走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國特色的光電纜產(chǎn)品。
4.3利用已有設(shè)備與技術(shù),改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性,為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)
對于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜，我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜，雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務(wù)，但是容量有限，當(dāng)ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會(huì)出現(xiàn)干擾問題，而且還會(huì)影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此，對新敷設(shè)的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標(biāo)要求，為將來開通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準(zhǔn)備?，F(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝，在不改變（或不大改變）生產(chǎn)設(shè)備的情況下，認(rèn)真設(shè)計(jì)和精心制造，把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個(gè)檔次，以提供更寬頻帶的電纜，為更多更好地開拓?cái)?shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。
4.4改進(jìn)光纜電纜的施工和維護(hù)方法
目前，為了適應(yīng)城市施工的特點(diǎn)，國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜，采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜，同時(shí)對光纜網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護(hù)。與此相適應(yīng)的是需要開發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備，并且要在體制上作一些改進(jìn)與之相適應(yīng)。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動(dòng)測試時(shí)的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標(biāo)及意大利提出的光纖纖芯與光纜護(hù)套指標(biāo)綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中，這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見，為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性，在施工和維護(hù)中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時(shí)間，逐步推廣新的施工方法，逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)測維護(hù)系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護(hù)水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當(dāng)前電信市場的發(fā)展，促進(jìn)光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來，光纖光纜需求下降，這當(dāng)然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系，但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴(kuò)產(chǎn)過多的影響。據(jù)資料介紹，在2000年，全球光纖廠商的投資額達(dá)到26億美元，為1999年的6倍，按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達(dá)到1.65～1.75億光纖公里，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際需求。加上當(dāng)前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣，光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經(jīng)濟(jì)大形勢發(fā)展的影響，特別是與整個(gè)電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系，但應(yīng)看到，在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后，隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴(kuò)建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴(kuò)散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸，光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預(yù)計(jì)，2003年世界光纖市場將開始有較大的增長，而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設(shè)量最高的2000年。
牽引變電站直流1500V饋出電纜是地鐵供電的重要部件。上海軌道交通1號(hào)線自投入運(yùn)營以來,已發(fā)生多起因直流電纜故障造成地鐵牽引供電系統(tǒng)的停電。當(dāng)前國內(nèi)外對交流電纜的在線監(jiān)測方法都做了很多研究,如直流分量法、直流疊加法、局部放電檢測法以及接地電流法和低頻分量法等[1],但在直流電纜方面的研究還相對較少。傳統(tǒng)的采用搖表離線檢測的方法存在很大不足,屬于“安慰性”試驗(yàn)。雖然由于絕緣材料在交流和直流情況下表現(xiàn)出的特征不一致,但將交流電纜的在線監(jiān)測方法用在直流電纜的在線監(jiān)測上,理論上仍然是可行的,故被本設(shè)計(jì)采用。
電纜局部放電是造成絕緣老化的主要原因,也是絕緣劣化的重要征兆和表現(xiàn)形式[2],與絕緣材料的劣化擊穿過程密切相關(guān),能夠有效地反映直流電纜絕緣的故障。由于地鐵牽引變電站所使用的電纜無鎧裝、直埋,故將檢測地鐵電纜放電信號(hào)作為一個(gè)主要的研究方法。
牽引變電站直流1500V饋出電纜一般是5根電纜為一組并聯(lián)運(yùn)行,給地鐵機(jī)車供電。理論上講,并聯(lián)在一起的5根電纜中有1根發(fā)生放電,其它電纜上也會(huì)有相應(yīng)的放電信號(hào)出現(xiàn)。對5根電纜的同步信號(hào)采集除可以確認(rèn)信號(hào)的真實(shí)性外,另外還可以通過差分等方法來消除環(huán)境噪聲,提高信噪比。一般—個(gè)牽引變電站有4組電纜,因此,采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)成能對最多20個(gè)通道放電信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步采集。
1地鐵電纜放電信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.1地鐵直流電纜放電信號(hào)的特征
圖1所示為實(shí)驗(yàn)室觀測得到的直流電纜放電信號(hào)波形。該信號(hào)在輸入到示波器之前進(jìn)行了25倍的放大。由圖可知,放電信號(hào)的頻譜在4MHz左右,電壓幅值大概為±20mV。
1.2放電檢測傳感器的特性
為縮小傳感器尺寸,放電檢測傳感器以高磁導(dǎo)率的超微晶磁性材料作為磁芯,在圓形磁心上均勻繞制高強(qiáng)度漆包線,構(gòu)成典型的羅戈夫斯基線圈型電流傳感器。傳感器的內(nèi)徑大小設(shè)計(jì)成與地鐵電纜外護(hù)套尺寸相當(dāng),保證很好的磁耦合;傳感器線圈是套在電纜外護(hù)套上的,因此測量裝置與1500V直流電在電氣上是絕緣的,為非接觸式測量。超微晶磁性材料具有高磁導(dǎo)率、低損耗、矯頑力小、高飽和磁感應(yīng)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn);由此設(shè)計(jì)的傳感器具有高帶寬、帶內(nèi)幅值增益平坦等特性,能有效地檢測出電纜火花放電產(chǎn)生的微弱高頻信號(hào)。
傳感器線圈的輸出信號(hào)幅值在20mV以內(nèi),必須進(jìn)行前置放大再傳輸。放電檢測傳感器對頻率為1~9MHz之間的信號(hào)具有良好的傳輸特性。但從現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,現(xiàn)場存在較強(qiáng)的、頻率在0.6~1.5MHz之間的周期性窄帶干擾,必須在傳感器信號(hào)放大之前將其濾除,否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)飽和。放電信號(hào)頻率在4MHz左右(見圖2),因此,前置放大濾波器的設(shè)計(jì)目標(biāo)為中心頻率4MHz,頻帶寬度4MHz,即通頻帶為2~6MHz,放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為64倍。
綜合考慮前置放大器放大倍數(shù)和濾波的要求將放大器設(shè)計(jì)為三級,即放大———濾波———放大其中第一、第二級放大器的放大倍數(shù)都為8倍,這樣兩級放大器可以使用相同的運(yùn)算放大器AD8042AD8042為帶寬160MHz的滿電源輸入、輸出運(yùn)算放大器。濾波器為四階巴特沃斯型高通濾波器。
為進(jìn)一步減小環(huán)境噪聲和其它干擾對傳感器信號(hào)的影響,將傳感器線圈和前置放大濾波器封裝在同一個(gè)金屬屏蔽盒內(nèi)(為表述方便,稱其為放電檢測傳感器),通過屏蔽電纜實(shí)現(xiàn)傳感器、放大器的供電和信號(hào)傳輸。圖2為實(shí)測的放電檢測傳感器的頻幅特性。
1.3地鐵電纜放電信號(hào)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
圖3所示為地鐵電纜放電信號(hào)采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)原理,多達(dá)20路放電檢測傳感器信號(hào)通過屏蔽電纜引入到多通道同步數(shù)據(jù)采集模塊,實(shí)現(xiàn)同步高速數(shù)字量化。通信接口模塊用于將數(shù)據(jù)采集模塊與監(jiān)測中心計(jì)算機(jī)連接起來,上傳采樣數(shù)據(jù)和獲取采樣參數(shù)設(shè)定。
1.4多通道同步數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)
最多20通道的放電信號(hào)經(jīng)過等長的5m電纜并行送人多通道同步高速數(shù)據(jù)采集板,在采集板內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步模/數(shù)轉(zhuǎn)換。采集板由并行的20個(gè)通道構(gòu)成,每個(gè)通道包括輸入程控放大器、抗混疊濾波器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)和存儲(chǔ)器(SRAM)。程控放大器的放大倍數(shù)可由軟件設(shè)置為1、2、4和8倍;抗混疊濾波器為四階巴特沃斯型低通濾波器,其截止頻率設(shè)定在7.5MHz;模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用AD公司的12bit、最高轉(zhuǎn)換速率為25MS/s的AD9225;存儲(chǔ)芯片為高速SRAM,存儲(chǔ)容量為4M×16,即在采樣率為20MHz時(shí)最多可以實(shí)現(xiàn)20ms的連續(xù)采樣。
如圖4所示,用一片CPLD(復(fù)雜可編程邏輯控制器件)來同時(shí)控制20個(gè)通道的A/D)和存儲(chǔ)器,即實(shí)現(xiàn)A/D到SRAM之間的直接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(DMA模式)。AD9225的控制極為簡單,只需用CPLD向其輸入采樣時(shí)鐘,并使能數(shù)據(jù)輸出;CPLD同時(shí)產(chǎn)生SRAM的地址和寫信號(hào),采樣數(shù)據(jù)即從AD9225存人SRAM。
實(shí)際應(yīng)用中除使用定時(shí)方式采集電纜放電信號(hào)外,為減小數(shù)據(jù)量,可能會(huì)采用信號(hào)觸發(fā)的方式,即20個(gè)通道中有一路模擬信號(hào)的幅值超過設(shè)定閥值便自動(dòng)開始采樣,直到設(shè)定的采樣長度信號(hào)觸發(fā)的基本原理是將20路信號(hào)分別與閥值比較的結(jié)果相“或”,然后用作采樣的觸發(fā)。
數(shù)據(jù)采集板的另一個(gè)功能是預(yù)采樣,即將信號(hào)觸發(fā)前一段時(shí)間的波形也記錄下來,這樣可得到放電信號(hào)的完整波形,便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。在預(yù)采樣模式下,A/D一直以設(shè)定的采樣率運(yùn)行,在CPLD控制下,數(shù)據(jù)循環(huán)存入SRAM,即SRAM被A/D采樣數(shù)據(jù)循環(huán)寫入,直到有一個(gè)觸發(fā)條件出現(xiàn)。當(dāng)觸發(fā)條件出現(xiàn)后,CPLD控制A/D繼續(xù)采樣“采樣長度—預(yù)采樣長度”個(gè)樣點(diǎn),CPLD記憶觸發(fā)時(shí)刻輸出給SRAM的地址值,通過讀出此地址值,向前預(yù)采樣長度個(gè)樣點(diǎn)即為本次采樣數(shù)據(jù)的起始位置。
要保證20個(gè)通道數(shù)據(jù)采集的完全同步,除了使用同一個(gè)CPLD邏輯來控制所有20路A/D同時(shí)工作外,還需要使用同樣材料的輸人信號(hào)線且線長相同,要求精確調(diào)整放大器和濾波器的參數(shù)以達(dá)到幾乎相同的信號(hào)延遲,重要的是所有傳感器要有很好的一致性。為防止通道之間的信號(hào)串?dāng)_,設(shè)計(jì)中主要采取印制電路板物理隔離、大面積接地屏蔽和使用屏蔽電纜作為輸入信號(hào)線等。
2采集系統(tǒng)測試
通過對系統(tǒng)輸入確知信號(hào)(如正弦波信號(hào)),以及對采集信號(hào)的時(shí)域和頻域分析,可以評估數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能,如系統(tǒng)增益、通頻帶和信噪比等。對本系統(tǒng)的測試包含了前端的放電檢測傳感器,測試時(shí)將信號(hào)源接1kΩ電阻,從放電檢測傳感器的線圈中穿過。圖5和圖6分別為信號(hào)源頻率為4MHz時(shí)其中一個(gè)信號(hào)采集通道所測得的時(shí)域波形及其頻域變換波形。
3結(jié)語
根據(jù)上海地鐵牽引變電站直流1500V饋出電纜的特點(diǎn)和安裝方式等,設(shè)計(jì)了用于檢測火花放電信號(hào)的高頻傳感器、放大器、濾波器和多通道同步數(shù)據(jù)采集板,實(shí)現(xiàn)了對多達(dá)20根運(yùn)行電纜的在線監(jiān)測,已于2005年在上海軌道交通1號(hào)線付之實(shí)施。本文所實(shí)現(xiàn)的同步信號(hào)檢測系統(tǒng)具有較高的靈敏度和多通道同步性能,可以應(yīng)用于其它需要進(jìn)行多通道甚至多通道同步信號(hào)提取的場合。
主管單位：工業(yè)和信息化部
主辦單位：信息產(chǎn)業(yè)部電子第二十三研究所
出版周期：雙月刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號(hào)：1006-1908
國內(nèi)刊號(hào)：31-1480/TN
郵發(fā)代號(hào)：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1967
期刊收錄：
核心期刊：
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
計(jì)算機(jī)工業(yè)界很多人士引以為自豪的是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)，數(shù)據(jù)通信速率也在快速發(fā)展，最終，在計(jì)算機(jī)能力和通信能力的競賽過程中，通信贏了。數(shù)據(jù)通信傳輸速率的快速發(fā)展更是讓人難以想象，這樣的發(fā)展速度要依靠光纖作為傳輸媒介的問世。光纖技術(shù)現(xiàn)已相對成熟，下面就光纖的優(yōu)點(diǎn)和業(yè)務(wù)上的需求來研究一下光纖的發(fā)展趨勢。
一、光纖優(yōu)點(diǎn)
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。目前，采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波，進(jìn)行波分復(fù)用，可以容納上百萬個(gè)頻道。
2．重量輕
因?yàn)楣饫w非常細(xì)，單模光纖芯線直徑一般為4um～10um，外徑也只有125um，。論文格式。比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多，加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn)，安裝十分方便。
3．抗干擾能力強(qiáng)
因?yàn)楣饫w的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場的作用，故光纖傳輸對電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。因此，在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽，因而利于保密。
4．保真度高
因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大，不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號(hào)。
5．工作性能可靠
一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多，發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器)，可靠性自然也就高，故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非?？煽康?。
6．成本不斷下降
目前，有人提出了新摩爾定律，也叫做光學(xué)定律（Optical Law）。該定律指出，光纖傳輸信息的帶寬，每6個(gè)月增加1倍，而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展，為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本還會(huì)進(jìn)一步降低；而電纜所需的銅原料有限，價(jià)格會(huì)越來越高。顯然，今后光纖傳輸將占絕對優(yōu)勢，成為建立全省、以至全國有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。
7．損耗低
在同軸電纜組成的系統(tǒng)中，最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí)，每公里的損耗都在40dB以上。相比之下，光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多，傳輸1、31um的光，每公里損耗在0．35dB以下若傳輸1．55um的光，每公里損耗更小，可達(dá)0．2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外，光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn)，一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗，不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進(jìn)行均衡；二是其損耗幾乎不隨溫度而變，不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。
二、業(yè)務(wù)上的需求和市場的競爭
伴隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)目在不斷的增加，Internet用戶數(shù)量也在不斷增加，使得通信容量不斷的加大，因此，數(shù)據(jù)通信的帶寬要求顯得更加重要。目前，為了解決數(shù)據(jù)能夠在主干網(wǎng)絡(luò)中順利的傳輸，在通信介質(zhì)方面，對于主干網(wǎng)絡(luò)都采用了光纖作為傳輸媒介。光纖作為主干網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介，解決了主干線路數(shù)據(jù)負(fù)載問題，使得數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。光纖在主干網(wǎng)絡(luò)中取代了傳統(tǒng)的銅線介質(zhì)，但“最后一英里”問題上,還沒有完全的普及光纖，這就造成本地回路成為主干網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用戶“最后一英里”問題應(yīng)該盡快解決。目前，采用的接入方式有：FTTH、FTTB、FTTC。
相關(guān)數(shù)據(jù)表明，2002年至2006年，我國寬帶上網(wǎng)用戶比例由9%上升到52%。寬帶用戶成為大多數(shù)，這標(biāo)志著我國互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入寬帶時(shí)代。寬帶接入已經(jīng)成為固網(wǎng)運(yùn)營商增長的第一驅(qū)動(dòng)力。而寬帶業(yè)務(wù)的需求必然刺激相關(guān)寬帶技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，光纖具有近似于無限的帶寬，端到端的全光網(wǎng)絡(luò)是寬帶接入的最終解決方案。隨著光纖接入成本不斷下降、銅纜接入網(wǎng)運(yùn)維成本的攀升，運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)將向以寬帶為特征的下一代網(wǎng)轉(zhuǎn)型。論文格式。隨著今后更多高帶寬業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，F(xiàn)TTH上馬也是大勢所趨。論文格式。
正是基于這種共識(shí)，各固網(wǎng)運(yùn)營商在鋪網(wǎng)時(shí)都遵循光進(jìn)銅退的準(zhǔn)則，將投資重心轉(zhuǎn)向光纖接入網(wǎng)。新建商業(yè)樓宇與住宅區(qū)原則上采用光纖覆蓋，控制銅纜投資。FTTH已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室中走出，真正貼近普通用戶，迎來了快速增長的新時(shí)期。
在最近幾年，F(xiàn)TTH已經(jīng)出現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。FTTH，一方面受到了企業(yè)用戶和高端家庭用戶的歡迎，與將來可能需要一次次地帶寬升級相比，一勞永逸的光纖接入更受他們的青睞。FTTH使得在家里能享受各種不同的寬帶服務(wù)，如VOD、在家購物、在家上課等。 另一方面，銅線和光纖價(jià)格的一漲一跌，也使得部署FTTH的成本正呈現(xiàn)下降的趨勢。長遠(yuǎn)來看，DSL的成本已經(jīng)基本上達(dá)到了極值點(diǎn)，但FTTH還有很大的下降空間，而且從運(yùn)維成本上來說，與DSL相比FTTH有更加明顯的優(yōu)勢。
三、結(jié)束語
總之，作為寬帶接入的最終發(fā)展方向，F(xiàn)TTH在中國，乃至亞太地區(qū)的發(fā)展尤為迅猛。我們可以預(yù)期，憑借著層出不窮的寬帶應(yīng)用以及日益龐大的用戶規(guī)模，中國、亞太地區(qū)FTTH將率先成為寬帶接入的主流，引領(lǐng)全球光接入產(chǎn)業(yè)的騰飛。應(yīng)該說，光纖網(wǎng)絡(luò)在未來的發(fā)展空間是很廣泛的，光纖作為傳輸媒介，應(yīng)該主宰未來的通信市場
參考文獻(xiàn)
【1】 潘愛民?！队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》【M】清華大學(xué)出版社，2004年8月
[論文摘要]研究分析電磁干擾產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)及干擾對電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響，從設(shè)計(jì)的角度對鐵路電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾分析研究。
抗干擾設(shè)計(jì)是電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全運(yùn)行的一個(gè)重要組成部分，在研制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的過程中，如果不充分考慮可靠性問題，在強(qiáng)電場干擾下，很容易出現(xiàn)差錯(cuò)，使整個(gè)電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)無法正常運(yùn)行或出錯(cuò)誤（誤跳閘事故等），無法向站場和區(qū)間供電，影響鐵路行車安全。
一、電磁干擾產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)
（一）傳導(dǎo)瞬變和高頻干擾
1．由于雷擊、斷路器操作和短路故障等引起的浪涌和高頻瞬變電壓或電流通過變（配）電所二次側(cè)進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備，對設(shè)備正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重還可損壞電路。2．由電磁繼電器的通斷引起的瞬變干擾，電壓幅值高，時(shí)間短、重復(fù)率高，相當(dāng)于一連串脈沖群。3．鐵路電力供電中，特別是現(xiàn)代高速鐵路對電力要求都比較高，一般都是幾路電源供電，母線投切轉(zhuǎn)換比較頻繁，振蕩波出現(xiàn)的次數(shù)較多。
（二）場的干擾
1．正常情況下的穩(wěn)態(tài)磁場和短路事故時(shí)的暫態(tài)磁場兩種，特別是短路事故時(shí)的磁場對顯示器等影響比較大。2．由于斷路器的操作或短路事故、雷擊等引起的脈沖磁場。3．變電所中的隔離開關(guān)和高壓柜手車在操作時(shí)產(chǎn)生的阻尼振蕩瞬變過程，也產(chǎn)生一定的磁場。4．無線通信、對講機(jī)等輻射電磁場對遠(yuǎn)動(dòng)終端會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，鐵路中繼站通常會(huì)和通信站在一處，通信發(fā)射塔對中繼站電力遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的干擾比較大。
（三）對通信線路的干擾
1．鐵路變電所遠(yuǎn)動(dòng)終端的數(shù)據(jù)由串口通信經(jīng)雙絞線進(jìn)入車站通信站，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換成光信號(hào)沿鐵通專用通信光纜送至電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度中心，遙信和遙控?cái)?shù)據(jù)在變電所到通信站的過程走的是電信號(hào)，由于變電所高低壓進(jìn)出線纜很多，遠(yuǎn)動(dòng)終端受的干擾比較大。2．中繼站一般距鐵路都比較近，列車通過時(shí)的振動(dòng)對遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備有一定的干擾。
（四）繼電器本身原因
繼電器本身可能由于某種原因一次性未合到位而產(chǎn)生干擾的振動(dòng)信號(hào)，或負(fù)荷開關(guān)、斷路器、隔離開關(guān)等二次側(cè)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)。
二、干擾對電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的影響
無論交流電源供電還是直流供電，電源與干擾源之間耦合通道都相對較多，很容易影響到遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備，包括要害的CPU；模擬量輸入受干擾，可能會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，影響精度和計(jì)量的準(zhǔn)確性，還可能會(huì)引起微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)、損壞遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備和微機(jī)保護(hù)部分元器件；開關(guān)量輸入、輸出通道受干擾，可能會(huì)導(dǎo)致微機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)終端判斷錯(cuò)誤，遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)試終端數(shù)據(jù)錯(cuò)誤遠(yuǎn)動(dòng)終端CPU受干擾會(huì)導(dǎo)致CPU工作不正常，無法正常工作，還可能會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)動(dòng)終端程序受到破壞。
三、抗干擾設(shè)計(jì)分析
（一）屏蔽措施
1．高壓設(shè)備與遠(yuǎn)動(dòng)終端輸入、輸出采用有鎧裝（屏蔽層）的電纜，電纜鋼鎧兩端接地，這樣可以在很大程度上減小耦合感應(yīng)電壓。2．在選擇變電所和中繼站電力設(shè)備時(shí)盡量選設(shè)有專門屏蔽層的互感器，也有利于防止高頻干擾進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)部。3．在遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備的輸入端子上對地接一耐高壓的小電容，可以有效抑制外部高頻干擾。
（二）系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)
1．一次系統(tǒng)接地主要是為了防雷、中性點(diǎn)接地、保護(hù)設(shè)備，合適的接地系統(tǒng)可以有效的保障設(shè)備安全運(yùn)行，對于斷路器柜接地處要增加接地扁鐵和接地極的數(shù)量，設(shè)備接地處增加增加接地網(wǎng)絡(luò)互接線，降低接地網(wǎng)中瞬變電位差，提高對二次設(shè)備的電磁兼容，減少對遠(yuǎn)動(dòng)終端的干擾。2.二次系統(tǒng)接地分為安全接地和工作接地，安全接地主要是為了避免工作人員因設(shè)備絕緣損壞或絕緣降低時(shí)，遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備安全，將設(shè)備外殼接地，接地線采用多股銅軟線，導(dǎo)電性好、接地牢固可靠，安全接地網(wǎng)可以和一次設(shè)備的接地網(wǎng)相連；工作接地是為了給電子設(shè)備、微機(jī)控制系統(tǒng)和保護(hù)裝置一個(gè)電位基準(zhǔn)，保證其可靠運(yùn)行，防止地環(huán)流干擾。
3．由于高低壓柜本身都是多都是采用鍍鋅薄鋼板材料，本身也有屏蔽作用，將高低高柜都可靠接地。4．遠(yuǎn)動(dòng)終端微機(jī)電源地和數(shù)字地不與機(jī)殼外殼相連，這樣可以減小電源線同機(jī)殼之間的分布電容，提高抗共模干擾的能力，可明顯提高電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性。
（三）采取良好的隔離措施
1．為避免遠(yuǎn)動(dòng)終端自身電源干擾采取隔離變壓器，電源高頻噪聲主要是通過變壓器初、次級寄生電容耦合，隔離變壓器初級和次級之間由屏蔽層隔離，分布電容小，可提高抗共模干擾的能力。2．電力遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的輸入主要斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)的輔助觸點(diǎn)和電力調(diào)壓器分接頭位置等，開關(guān)量的輸出主要是對斷路器、負(fù)荷開關(guān)和電力調(diào)壓器分接頭的控制。3．信號(hào)電纜盡量避開電力電纜，在印刷遠(yuǎn)動(dòng)終端的電路板布線時(shí)注意避免互感。4．采用光電耦合隔離，光電耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內(nèi)阻大，且輸入/輸出回路之間分布電容極小，絕緣電阻很大，因此回路一側(cè)的干擾很難通過光耦送到另一側(cè)去，能有效地防止干擾從過程通道進(jìn)入主CPU。
（四）濾波器的設(shè)計(jì)
1．采用低通濾波去高次諧波。2．采用雙端對稱輸入來抑制共模干擾，軟件采用離散的采集方式，并選用相應(yīng)的數(shù)字濾波技術(shù)。
（五）分散獨(dú)立功能塊供電，每個(gè)功能塊均設(shè)單獨(dú)的電壓過載保護(hù)，不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞，也減少了公共阻抗的相互耦合及公共電源的耦合，大大提高供電的可靠性。
（六）數(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)
1．在信息量采集時(shí)，取消專門的變送器屏柜，將變送器部分封裝在RTU內(nèi)，減少中間環(huán)節(jié)，這樣可以減少變送器部分輸出的弱電流電路的長度。2．遙信由于合閘一次不到位或由于二次側(cè)振動(dòng)而產(chǎn)生的誤遙信干擾信號(hào)，并且還會(huì)產(chǎn)生尖脈沖信號(hào)，也可能對遙信回路產(chǎn)生干擾誤遙信號(hào)。
（七）過程通道抗干擾設(shè)計(jì)
（八）印刷電路板設(shè)計(jì)。在印刷電路板設(shè)計(jì)中盡量將數(shù)字電路地和模擬地電路地分開；電源輸入端跨接10～100μF的電解電容。
（九）控制狀態(tài)位的干擾設(shè)計(jì)
（十）程序運(yùn)行失常的抗干擾設(shè)計(jì)
（十一）單片機(jī)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)
一、引言
在大鄭線新立屯至通遼西區(qū)間增建第二線工程中,有相鄰的甲、乙、丙三個(gè)站,由于增建二線,乙站拆除,甲乙兩站相距12.2km,乙丙兩站相距13.4km,甲站出站1km處上下行線各有一座長約500m的隧道,此1km內(nèi)有較大曲線和路塹。因乙站車站臺(tái)拆除,致使甲、丙兩站間的無線列調(diào)電話通信出現(xiàn)弱、盲區(qū),目前解決明區(qū)間弱場的方式主要有布放中繼臺(tái)及布放光纖直放站兩種,前者造價(jià)較低,但由于空間波不易控制,后者需要鋪設(shè)光纖,適合站間距離長,同時(shí)造價(jià)相對較大,為解決弱、盲區(qū)通信問題,針對本工程實(shí)際情況,設(shè)計(jì)中明區(qū)間采用異頻中繼,隧道內(nèi)采用無漏纜隧道中繼器及特制平板天線的方案,設(shè)備選用華通時(shí)空通信技術(shù)有限公司的產(chǎn)品。現(xiàn)將工程有關(guān)情況簡介如下。
二、系統(tǒng)組成
本無線列調(diào)系統(tǒng)為450mhz-c制式,弱場異頻中繼頻率為150mhz。
(一)明區(qū)間弱場中繼設(shè)備
明區(qū)間弱場中繼設(shè)備由wjj-11型首臺(tái)中繼器和wjj-12型尾臺(tái)中繼器組成,首臺(tái)設(shè)在丙車站,尾臺(tái)設(shè)在弱場區(qū)邊緣的原乙站,通過首尾中繼器的中繼及無線轉(zhuǎn)發(fā)功能,實(shí)現(xiàn)車站臺(tái)與弱場區(qū)機(jī)車臺(tái)的通信。wwW.lw881.com車站呼叫機(jī)車:站臺(tái)將呼叫機(jī)車的114.8hz信令調(diào)制到f1發(fā)射(f1為457.7mhz),首臺(tái)收f1解調(diào)出114.8hz再調(diào)制到f2發(fā)射(f2為151.7mhz。),尾臺(tái)收f2解調(diào)出114.8hz再調(diào)制到f1發(fā)射,車臺(tái)收f1解調(diào)出114.8hz后顯示被呼叫并發(fā)415hz回鈴信號(hào),經(jīng)相應(yīng)操作,雙方通話。機(jī)車呼叫車站:為上述反向流程,呼叫車站信令為123hz。
(二)隧道內(nèi)盲區(qū)中繼設(shè)備
wjs系列中繼器是解決無漏纜隧道內(nèi)通信的專用設(shè)備,它由wjs-1型洞口中繼器、wjs-2型洞內(nèi)中繼器、平板天線、連接洞內(nèi)中繼器和平板天線的功分器、syv-50-9射頻電纜和連接兩中繼器的中頻隔離器、yzw2x4.0控制電纜組成。其中控制電纜內(nèi)既傳輸中繼器所需的220v交流電源又傳輸含有呼控信令的中頻455khz,兩者通過中頻隔離器分開。隧道較短時(shí)洞內(nèi)可不設(shè)中繼器,較長時(shí)可設(shè)2臺(tái)以上中繼器,1臺(tái)中繼器可帶多達(dá)5個(gè)平板天線。洞口中繼器設(shè)在洞口中繼房內(nèi),洞內(nèi)中繼器設(shè)在隧道內(nèi)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)的避車洞內(nèi),平板天線貼裝在洞壁上部,控制電纜、射頻電纜及功分器等設(shè)在洞壁上。其通信過程如下,車站呼叫機(jī)車:站臺(tái)將呼叫機(jī)車的114.8hz信令調(diào)制到f1發(fā)射,洞口中繼器收f1后解調(diào)出含有114.8hz信令的中頻455khz,中頻經(jīng)控制電纜傳至洞內(nèi)各中繼器再調(diào)制到f1經(jīng)射頻電纜及功分器傳至平板天線發(fā)射,機(jī)車收f1解調(diào)出114.8hz后顯示被呼叫并發(fā)415hz回鈴信號(hào),經(jīng)相應(yīng)操作,雙方通話。機(jī)車呼叫車站:為上述反向流程,呼叫車站信令為123hz。車站經(jīng)首尾中繼器與隧道內(nèi)機(jī)車的通信與上述類似。
三、設(shè)備配置
由于乙站拆除,在乙站新設(shè)wjj-12型尾臺(tái)中繼器一套,丙站除原車站臺(tái)外另設(shè)wjj-11型首臺(tái)中繼器,甲站原車站臺(tái)不變;上行線隧道的甲站側(cè)洞口設(shè)wjs-1型中繼器一套,負(fù)責(zé)甲站車站臺(tái)與上行線隧道內(nèi)機(jī)車臺(tái)的通信中繼。因隧道較短,隧道內(nèi)未設(shè)洞內(nèi)中繼器,僅設(shè)平板天線3個(gè)、功分器2個(gè),同時(shí)設(shè)相應(yīng)的射頻電纜及中繼電纜;下行線隧道洞內(nèi)設(shè)備與下行線隧道類似,下行側(cè)洞口設(shè)wjs-1型中繼器一套,乙站設(shè)尾臺(tái)中繼器一套,丙站設(shè)首臺(tái)中繼器一套,下行線隧道內(nèi)機(jī)車臺(tái)經(jīng)洞口中繼器、拆除乙站新設(shè)的尾臺(tái)中繼器、丙站首臺(tái)中繼器與丙站車站臺(tái)間的通信。
四、頻率選定和場強(qiáng) 計(jì)算
根據(jù)tb/t3052-2002規(guī)定,450mhz頻段c制式頻率選457.700mhz,異頻中繼頻率選151.700mhz。450mhz頻段機(jī)車臺(tái)接收機(jī)輸入電平中值設(shè)計(jì)值取28dbμv(其中,電臺(tái)最小可用電平10dbμv,起伏量11.5dbμv,儲(chǔ)備量6.5dbμv)。因無線列調(diào)的場強(qiáng)計(jì)算范圍內(nèi)地球曲率的影響并不顯著,故用平面大地公式近似計(jì)算。
1.450mhz:接收點(diǎn)入口電平:v入=p1-l1+g1-l0-f+g2-l2。式中:p1為發(fā)射功率5w(144dbμv);l1為發(fā)射饋線損耗6dbμv;g1為發(fā)射天線增益13dbμv;l0為自由空間傳輸衰減;f為衰減修正因子;g2為接收天線增益0dbμv;l2為接收饋線損耗3dbμv。
自由空間傳輸衰減:l0=22+20lgd+20lgf。式中:d為收、發(fā)天線間距離(km);f為載頻頻率(mhz);l0=22+20lg13.4+20lg450=97.6dbμv。
平面大地傳播時(shí)衰減修正因子:f=22+20lgh1.h2.f/d=22+20lg25x4.8x
450/13400=34.1dbμv。
機(jī)車距車站13.4km時(shí):v入=144-6+13-97.6-34.1+0-3=16.3dbμ。v不滿足28dbμv的要求,但可以達(dá)到中繼器的工作開門電平。
2.隧道內(nèi)平板天線發(fā)射電平:(洞內(nèi)中繼器輸出電平144dbμv[5w],射頻電纜衰耗0.05db/m,平板天線間距160m,增益1dbμv,功分器主路衰耗3db,支路衰耗3-25db可調(diào)。)最遠(yuǎn)處天線發(fā)射電平:p=144-0.05×540-3×2+1=112dbμv,由遠(yuǎn)至近調(diào)整功分器支路衰耗為12db、24db,則天線發(fā)射電平為112dbμv。因隧道內(nèi)電波傳播受列車、洞壁構(gòu)造、隧道截面及曲線等因素影響很大,工程中應(yīng)據(jù)實(shí)測場強(qiáng)調(diào)整天線間距、功分器支路衰耗及中繼器輸出電平,使場強(qiáng)滿足要求。
五、設(shè)備安裝
丙站新建運(yùn)轉(zhuǎn)室,車站臺(tái)及首臺(tái)中繼器設(shè)在的25米鐵塔上,天線塔設(shè)10ω防雷地線,電臺(tái)所需交流電源由通信機(jī)械室接引;拆除乙站利用原20米鐵塔,尾臺(tái)中繼器設(shè)在無人值守的中繼房內(nèi),電源采用太陽能供電。隧道口的洞口中繼器設(shè)在無人值守的區(qū)間中繼房內(nèi),電源采用太陽能供電。區(qū)間中繼房應(yīng)特別注意高頻避雷器、系統(tǒng)工作地線及天線塔防雷地線的良好設(shè)置,以確保設(shè)備安全運(yùn)行。隧道頻電纜掛設(shè)在洞壁上部的掛鉤上,平板天線及功分器設(shè)在洞壁頂部。平板天線間的距離160m左右,施工時(shí)根據(jù)隧道內(nèi)場強(qiáng)實(shí)測情況進(jìn)行調(diào)整。功分器主路衰耗3db,支路衰耗3-25db可調(diào),愈靠近中繼器的支路衰耗愈大,使各天線的輸出電平基本一致。
六、小結(jié)
3G網(wǎng)絡(luò)的主要業(yè)務(wù)量來自于室內(nèi)。根據(jù)香港SUNDAY對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集結(jié)果可知，3G業(yè)務(wù)的室內(nèi)話務(wù)量占總話務(wù)量的一半以上。而NTTDoCoMo的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，大約70%的業(yè)務(wù)量來自于室內(nèi)。綜合考慮建筑物結(jié)構(gòu)、電磁波傳播環(huán)境和容量需求方面的因素，將室內(nèi)分布場景細(xì)分為以下幾類，見圖1。
和2G網(wǎng)絡(luò)相比，3G網(wǎng)絡(luò)在深層次覆蓋時(shí)存在諸多不足。此外，由于3G系統(tǒng)自干擾的特性，會(huì)引起“呼吸效應(yīng)”現(xiàn)象和“遠(yuǎn)近效應(yīng)”現(xiàn)象。因此，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)需要考慮減少網(wǎng)絡(luò)的滿載率，同時(shí)也要考慮切換區(qū)域大小的設(shè)置問題。
由于室外站進(jìn)行室內(nèi)覆蓋對信號(hào)的控制和深度覆蓋不能做到最優(yōu)，嚴(yán)重影響用戶的滿意度。韓國最大的移動(dòng)通信商SKT的數(shù)據(jù)顯示，大部分服務(wù)質(zhì)量差的位置都在室內(nèi)，且往往是由于宏蜂窩基站覆蓋不到位造成的。
相比之下，室內(nèi)分布系統(tǒng)不僅可以在話務(wù)密集地區(qū)進(jìn)行有效的話務(wù)吸收，解決室內(nèi)“無死角”覆蓋，而且減輕了室外站小區(qū)“呼吸效應(yīng)”，降低了室外系統(tǒng)的負(fù)荷，從而能夠提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和容量。
3G室內(nèi)分布系統(tǒng)
傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)將不同系統(tǒng)割裂開來，采取單獨(dú)建設(shè)、單獨(dú)維護(hù)的策略。但由于我國目前網(wǎng)絡(luò)存在多種系統(tǒng)，且頻段跨度較大，所以室內(nèi)分布系統(tǒng)應(yīng)該采用多系統(tǒng)的寬頻室內(nèi)覆蓋方案，即一套天饋系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)信號(hào)的同時(shí)覆蓋。
其中，信號(hào)源主要包括室內(nèi)宏蜂窩基站、室內(nèi)微蜂窩基站和直放站等。從系統(tǒng)容量和功率需求的角度，根據(jù)不同話務(wù)需求和覆蓋場景選擇不同的信號(hào)源。比如，對于大話務(wù)量地區(qū)，宜采用宏蜂窩基站作室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源，能夠插入多塊基帶處理板，滿足話務(wù)密集地區(qū)的需求；對于寫字樓等室內(nèi)用戶集中、話務(wù)量較高區(qū)域，可以考慮建設(shè)微蜂窩室內(nèi)分布系統(tǒng)；對于隧道、地鐵車站、地下商場、地下酒吧等強(qiáng)調(diào)覆蓋而非容量的場所，可以考慮用室內(nèi)直放站引入基站信號(hào)。
信號(hào)分布系統(tǒng)可以分為無源分布系統(tǒng)，有源分布系統(tǒng)和混合分布系統(tǒng)三種形式。無源分布系統(tǒng)是通過無源器件進(jìn)行分路，經(jīng)由饋線將無線信號(hào)盡可能平均地分配到覆蓋單元上，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號(hào)的均勻分布；有源分布系統(tǒng)中加入了功率放大器這一類有源設(shè)備。信號(hào)經(jīng)過各級衰耗后，到達(dá)末端時(shí)，可以利用放大器放大以達(dá)到理想的強(qiáng)度，保證覆蓋效果。也可以混合采用無源系統(tǒng)和有源系統(tǒng)的部分器件，建立一套混合的信號(hào)分布系統(tǒng)。
覆蓋方式主要有三種，即分布式天線系統(tǒng)(DAS)、泄漏電纜系統(tǒng)和混合方案。
分布式天線系統(tǒng)能夠支持從400MHz到2.5GHz很寬的頻率范圍；對于建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)狹長的特別區(qū)域，例如公路隧道、鐵路隧道、礦井等，可選用泄漏電纜分布系統(tǒng)，泄漏電纜不需要室內(nèi)天線，通過電纜上泄漏信號(hào)進(jìn)行覆蓋；多系統(tǒng)的寬頻室內(nèi)覆蓋方案共用天饋線系統(tǒng)，具有相當(dāng)靈活的可擴(kuò)展性。但是在多網(wǎng)合一的室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對系統(tǒng)間干擾的分析和抑制至關(guān)重要。
3G室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在室內(nèi)分布系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中，需要考慮三方面的因素：降低室外信號(hào)對室內(nèi)的影響；減少室內(nèi)信號(hào)外泄；室內(nèi)環(huán)境的特殊性所帶來的傳輸與空間衰耗。
首先，由于室外基站會(huì)對室內(nèi)系統(tǒng)造成影響，所以必須對來自室外基站的信號(hào)進(jìn)行測量，以了解室外宏站對室內(nèi)系統(tǒng)的影響。
其次，室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)泄漏容易造成對室外信號(hào)的干擾，容易導(dǎo)致室外用戶選用室內(nèi)信號(hào)，使軟切換增多，從而影響室外的掉話率。在3G工程設(shè)計(jì)階段就需要控制過多的軟切換區(qū)，減少室內(nèi)天線的輸出電平，控制信號(hào)泄漏電平。在靠近窗戶、門口等邊緣區(qū)域，應(yīng)采用方向性較好的定向天線，以減少信號(hào)的泄漏從而優(yōu)化切換關(guān)系。
最后，由于頻率上的差異，多系統(tǒng)共用室內(nèi)分布系統(tǒng)不可避免地帶來了不同系統(tǒng)間在室內(nèi)分布系統(tǒng)上功率損耗不一致的情況。比如，在2GHz下信號(hào)的饋線損耗，空間損耗和隔墻損耗都有增加。所以，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用“多天線低功率”方式進(jìn)行覆蓋，合理布防天線。
鏈路預(yù)算
1.容量預(yù)分析
A地的人流量是2000人/小時(shí)，設(shè)手機(jī)人均使用率為25%，A地移動(dòng)電話用戶數(shù)為2000*25%=500/小時(shí)。用戶均勻分布，平均每用戶忙時(shí)話務(wù)量為0.02Erl，則A地總的話務(wù)量為10Erl，按照20%的余量，最大吸收話務(wù)量為12Erl。系統(tǒng)信號(hào)源為微蜂窩基站，根據(jù)Erlang-B公式表，當(dāng)呼損率為2%時(shí)，兩個(gè)載頻容量為8.20Erl。因此采用4個(gè)載頻容量足夠提供系統(tǒng)使用。
2.覆蓋場強(qiáng)預(yù)分析
吸頂全向天線的輸出口功率為7dBm，增益為3dBi。距天線的最遠(yuǎn)覆蓋距離約為10m。自由空間傳播損耗是58dB，貫穿損耗和多徑衰落分別是15dB和10dB。則邊緣場強(qiáng)=7+3-58-15-10=-74dBm。
覆蓋電梯的定向板狀天線的輸出口功率為11dBm，增益為8.5dBi。距天線的最遠(yuǎn)覆蓋距離約為20m，20m自由空間傳播損耗是64dB，貫穿損耗和多徑衰落分別是20dB和15dB。則邊緣場強(qiáng)=11+8.5-64-20-15=-79.5dBm。
一般以移動(dòng)終端的發(fā)射功率來確定漏泄射頻同軸電纜的最大覆蓋長度。移動(dòng)終端的最大輸出功率為2W，系統(tǒng)要求的最低場強(qiáng)為-105dBm。頻率為2GHz，95%耦合損耗為86dB，耦合損耗的波動(dòng)余量為5dB。漏泄同軸電纜的衰減常數(shù)為44dB/km，跳線及接頭損耗為2dB，地鐵系統(tǒng)車體的屏蔽作用和吸收損耗為10dB。則最大覆蓋距離=(33-(-105)-86-5-2-10)/44=795m
在新的通信系統(tǒng)中，覆蓋、容量和質(zhì)量不再獨(dú)立，需要綜合考慮；多業(yè)務(wù)的同時(shí)存在也需要均衡考慮；重要的是，需要兼顧多網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行通信的狀況；干擾也將成為未來移動(dòng)通信的最大攻克難點(diǎn)。而這些對饋線、漏纜、器件及附件和天線的性能都提出了很高的要求。
鏈接作者簡介
中圖分類號(hào)：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-06-00-02
一、海洋石油電氣技術(shù)的發(fā)展概況
（一）石油電氣技術(shù)的形成與發(fā)展。海洋石油工程電氣技術(shù)的發(fā)展是與船舶電氣技術(shù)密不可分。上個(gè)世界初，商船就已經(jīng)開始應(yīng)用直流電驅(qū)動(dòng)技術(shù)照明了，近半個(gè)世紀(jì)，商船大都采用十六系統(tǒng)供電。隨著電網(wǎng)負(fù)載不斷增長，為了滿足驅(qū)動(dòng)力的需求，電壓必須相高壓方向發(fā)展。到了上個(gè)世紀(jì)五十年代，隨著發(fā)電機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各國船舶陸續(xù)轉(zhuǎn)向交流系統(tǒng)的使用，并且取得了良好的效果。隨著海洋運(yùn)輸業(yè)向大型化、高速化和自動(dòng)化方向發(fā)展，其電氣化水平不斷提高，從六十年代起，自動(dòng)化技術(shù)顯著提高，這樣嚴(yán)重影響著海洋石油電氣工程的發(fā)展，使得海洋石油電氣工程逐漸向智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
（二）海洋石油電氣國內(nèi)外概況。海洋石油的開發(fā)分為以下幾個(gè)步驟：海洋地球物理勘探，海洋地址取芯勘探，油田開發(fā)方案設(shè)計(jì)，打生產(chǎn)油井，石油采集與運(yùn)輸。能夠利用到海上鉆井平臺(tái)的步驟是海洋地質(zhì)取芯和打生產(chǎn)井，平臺(tái)上裝通訊、導(dǎo)航、鉆井和安全救援等海上油氣勘探開所必須的設(shè)備。世界第一座海洋石油鉆井平臺(tái)是1949年建造的。1968年德國與意大利共同建造的半潛式鉆井平臺(tái)就安裝有交流-直流電動(dòng)鉆機(jī)，在海洋石油技術(shù)中處于領(lǐng)先地位，借助船舶自動(dòng)化技術(shù)，石油工程電氣技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。我國的石油電氣技術(shù)發(fā)展也很快，所有平臺(tái)都采用交流-直流電動(dòng)鉆機(jī)，海洋開發(fā)平臺(tái)已經(jīng)采用遙控、遙測、遙訊等集成技術(shù)。申述半潛式平臺(tái)的投入大大提高了我國海洋石油電氣化技術(shù)水平，是我國逐漸躋身于世界深水領(lǐng)域的先進(jìn)水平。
二、海洋平臺(tái)電氣施工
海洋平臺(tái)電氣工程操作的第一步是電氣施工部分，也是最基礎(chǔ)最重要的一部。海洋石油電氣的安全可靠性和運(yùn)行維修方面的問題主要有施工質(zhì)量的好壞來決定。在電氣施工中，電纜通道的選擇、電氣設(shè)備的預(yù)設(shè)位置和電纜的敷設(shè)這三方面必須予以高度重視，才可以避免失誤的產(chǎn)生，以便更好的完成海洋電氣平臺(tái)的施工。
（一）電纜通道的選取。要想確定電纜通道，首先要明確主干電纜的走向，必須遠(yuǎn)離油管線及熱源，比如水蒸氣管線、發(fā)電機(jī)排煙管、電阻器及燃油管線等。電纜也要避免與熱管線交叉，或者采取一定的防護(hù)措施，保持一定的安全距離。要考慮電纜橋架的分層布置：電力、通信電纜要分層開來敷設(shè)，高壓電力電纜與低壓電力電纜分層開來敷設(shè)等等。還有機(jī)電需要注意：高壓電纜遠(yuǎn)離起居室；不相關(guān)的電力電纜避開通信室；主電源電纜與應(yīng)急電源電纜的走向不同，要分開敷設(shè)；根據(jù)不同情況，電纜束外壁-電纜筒或者電纜框的選擇也不同，有防水防爆要求時(shí)選用電纜筒，其他情況選用電纜框保護(hù)即可。
（二）電氣設(shè)備預(yù)設(shè)位置的布置。電氣設(shè)備由室內(nèi)與室外兩部分組成，室內(nèi)部分由配電室和主控室設(shè)備組成，也是電氣設(shè)備布置時(shí)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分。為了滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，又方便操作和維修，一定要合理布置配電盤柜及配電箱。不能有油管、水管及蒸汽管等可能泄露的管線或者容器存在配電室和主控室周圍。此外，也要重點(diǎn)考慮室外危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)電氣設(shè)備的布置，不允許布置電氣設(shè)備也不允許敷設(shè)電纜，如果必須要安裝，那么所選用的電氣設(shè)備的防爆等級必須在所在危險(xiǎn)區(qū)的防爆要求范圍之內(nèi)。
（三）電纜敷設(shè)注意事項(xiàng)。敷設(shè)電纜時(shí)，安裝電纜橋架，割焊電纜筒和電纜框，必須要符合電纜的走向。安裝電纜橋架時(shí)，要求規(guī)格、型號(hào)要符合施工圖紙規(guī)范。在割焊電纜筒和電纜框時(shí)，不能損傷構(gòu)造，位置和型號(hào)也要合適，為了防水、防爆，不可用電纜框替代電纜筒。在操作艙室頂壁的作業(yè)時(shí)，特別是電焊、氣割艙室頂壁的工作時(shí)，如焊接橋架、導(dǎo)線板、電纜筒和電纜框等，必須保護(hù)好配電盤、集控臺(tái)、變壓器等已完成安裝的設(shè)備。要想進(jìn)行電纜的敷設(shè)、電力電纜、主電源電纜、高壓電纜與低壓電纜的分層敷設(shè)，必須保證主電纜通道上所有需要?jiǎng)佑秒姾浮飧畹墓ぷ鞫蓟就瓿?，且小設(shè)備也基本安裝完畢。還要區(qū)分電力電纜和儀表通信電纜兩者接地要求的不同。
三、海洋石油電氣系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
海洋石油電氣配電自動(dòng)化系統(tǒng)是指應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，使電網(wǎng)企業(yè)能夠控制遠(yuǎn)方，及時(shí)觀察、協(xié)調(diào)和控制配電設(shè)備系統(tǒng)。配電自動(dòng)化在我國的發(fā)展經(jīng)過了三個(gè)階段：一、通過開關(guān)設(shè)備與斷路器保護(hù)相配合，依靠開關(guān)來去除故障。二、通信和和控制系統(tǒng)，是電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展飛躍的基礎(chǔ)，不僅實(shí)現(xiàn)了對配電網(wǎng)的遠(yuǎn)程遙控，還可以通過通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)配電網(wǎng)的狀態(tài)參數(shù)。三、實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)的多功能監(jiān)控，是真正意義上的配電自動(dòng)化，集設(shè)備管理、地理信息系統(tǒng)、饋線自動(dòng)化、用戶管理、配電運(yùn)行管理、故障分析等功能于一身。與陸地配電自動(dòng)化相比，海洋石油電氣系統(tǒng)面臨更多的技術(shù)難題，而且配電自動(dòng)化技術(shù)起步較晚。首先，要想解決跨海供電的問題，為了實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)系需要敷設(shè)海底電纜，海底電纜分支多，線路較短，配電網(wǎng)在繼電保護(hù)的上下級配合和故障診斷等方面都有相當(dāng)?shù)碾y度。其次，海上空間狹小，海洋石油生產(chǎn)系統(tǒng)的電氣設(shè)備眾多，類型龐雜，各個(gè)電氣設(shè)備之間距離較短，給配電網(wǎng)的管理和參數(shù)采集帶來了極大的工作量。此外，大部分海洋石油鉆井平臺(tái)都長期工作于海上，依靠系統(tǒng)主電源來支持石油生產(chǎn)，如何有效解決配電自動(dòng)化的通訊問題，建立安全、穩(wěn)定的參數(shù)采集和通訊網(wǎng)絡(luò)，也具有一定的難度。所以很多問題給海洋石油電氣工程的相關(guān)工作帶來很大阻礙，急需進(jìn)行深刻的技術(shù)革命，來使海洋石油電氣工程相對簡單化和高效化。
四、海洋石油電氣系統(tǒng)前景展望
伴隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)程的不斷深入，電力系統(tǒng)發(fā)生了一場深刻的技術(shù)革命，智能變電站不斷興建，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、光技術(shù)、智能技術(shù)融進(jìn)了電網(wǎng)，對電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)都帶來了翻天覆地的變化，電網(wǎng)正在朝著智能、綠色的方向不斷發(fā)展。對海洋石油電氣系統(tǒng)來說，隨著光纖通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、遙感和遙測技術(shù)、電力系統(tǒng)進(jìn)行著自動(dòng)化的變革，更多的新材料和新技術(shù)將應(yīng)用于海洋石油電氣系統(tǒng)，用來解決目前面臨的跨海供電問題，針對電氣設(shè)備眾多和通訊設(shè)備不穩(wěn)定性等問題也起到很好的改善和提高作用，海洋石油電氣系統(tǒng)將更加安全、綠色，配電網(wǎng)的自動(dòng)化和智能化程度將不斷提高。由于海洋石油開采平臺(tái)電氣設(shè)備工作的環(huán)境惡劣，配電安全就顯得十分重要。在越來越倡導(dǎo)數(shù)字動(dòng)畫設(shè)計(jì)有更高要求的當(dāng)今社會(huì)而言，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、光技術(shù)、智能技術(shù)得到更廣泛的關(guān)注和投入，結(jié)合本文海上石油平臺(tái)的電氣安全問題進(jìn)行了探討，研究了海洋石油電氣的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展的分析，對我國海洋石油電氣平臺(tái)的建設(shè)有著高瞻遠(yuǎn)矚的意義。
參考文獻(xiàn)：
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一、智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路
智能監(jiān)控系統(tǒng)主要對電纜隧道中的電纜設(shè)備和其他輔助設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，本文介紹的智能監(jiān)控系統(tǒng)，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和電纜隧道監(jiān)控技術(shù)于一身，是一種虛擬現(xiàn)實(shí)的綜合監(jiān)控平臺(tái)。電纜隧道綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示：
從圖1中可以看出，智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)，主要由一級監(jiān)控平臺(tái)通過路由器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)互聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)包括多狀態(tài)綜合監(jiān)控主機(jī)、視頻編碼器以及應(yīng)急通信主機(jī)三個(gè)模塊，具體的功能模塊有隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、水泵及水位監(jiān)測系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電纜接地電流監(jiān)測系統(tǒng)、井蓋狀態(tài)及遠(yuǎn)程開啟系統(tǒng)、進(jìn)出門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及應(yīng)急通信及人員定位系統(tǒng)。下面就對主要功能模塊進(jìn)行分析：
1、隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。隧道環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對隧道內(nèi)CO、H2S、CH有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)也對隧道內(nèi)的氧氣含量和濕度進(jìn)行有效監(jiān)測，最大限度地確保工作人員的人身安全。
2、水泵及水位監(jiān)測系統(tǒng)。水泵及水位監(jiān)測系統(tǒng)主要是對電纜隧道內(nèi)集水坑水位進(jìn)行有效監(jiān)控，當(dāng)水位超過預(yù)設(shè)值時(shí)將會(huì)啟動(dòng)遠(yuǎn)程警報(bào)，并且傳送一個(gè)無源干接點(diǎn)信號(hào)至遠(yuǎn)程狀態(tài)檢測單元。隧道維護(hù)人員通過該信號(hào)確定水泵是否正常排水，并且采取相P應(yīng)急措施。
3、電纜接地電流監(jiān)測系統(tǒng)。電纜接地電流監(jiān)測系統(tǒng)由接地電流采集器、超限接地電流采集器、雙模CT電流互感器等設(shè)備組成。由于高壓電纜在長期工作狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生電場，電纜絕緣在足夠強(qiáng)的電場作用下會(huì)局部放電，輕微放電對電力設(shè)備的影響較小，絕緣強(qiáng)度下降較慢，但是強(qiáng)烈的局部放電會(huì)使絕緣快速下降，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。
4、井蓋狀態(tài)及遠(yuǎn)程開啟系統(tǒng)。井蓋狀態(tài)及遠(yuǎn)程開啟系統(tǒng)由井蓋電子鎖、玻璃鋼人井內(nèi)蓋等設(shè)備組成。隧道井蓋大都于地面，經(jīng)常遭到惡意破壞或者盜取，因此，通過安裝該系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)井蓋遭到人為破壞，將會(huì)啟動(dòng)遠(yuǎn)程警報(bào)。
5、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像頭、視頻光端機(jī)以及視頻編碼器組成。在電纜隧道中攝像頭安裝在一些重點(diǎn)部位和隧道與地面出入口的連接處，能夠有效的對隧道內(nèi)電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)控。
二、智能綜合監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展評價(jià)
在電網(wǎng)系統(tǒng)中，電纜是重要的電能傳輸設(shè)備。伴隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，電纜隧道已經(jīng)逐步取代了部分架空線路，尤其是在一線、二線發(fā)達(dá)城市中，電纜隧道在輸電設(shè)備中所占的比重越來越大。由于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕铍x不開電能，電纜運(yùn)行狀態(tài)直接影響著城市輸電網(wǎng)絡(luò)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，再加上傳統(tǒng)的架空線路已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)發(fā)展的需要，因此，轉(zhuǎn)變電纜隧道管理模式，針對電纜隧道開發(fā)配套的智能監(jiān)控系統(tǒng)是未來發(fā)展的主要方向。基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可以在虛擬環(huán)境下的信息展示、狀態(tài)可視化仿真表達(dá)、分析操作輔助引導(dǎo)方面有廣闊的應(yīng)用前景?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電力隧道監(jiān)控平臺(tái)，可有效對工作范圍內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境、溫濕度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對故障信息、預(yù)警參數(shù)、環(huán)境信息及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合管理。
結(jié)論：綜上所述，電纜隧道是未來城市電力發(fā)展的主要方向，尤其是在一些一線城市，由于人口密集，城市用地緊張，電纜隧道已經(jīng)大量普及，并且配套的智能監(jiān)控技術(shù)也有了較為純熟的發(fā)展。在長期實(shí)踐中證明，智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以降低電纜運(yùn)行過程中人員巡視的工作量，而且對電纜隧道內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及安全隱患可以進(jìn)行有效監(jiān)控，有效的做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并快速的解決問題，最大限度的確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。
參 考 文 獻(xiàn)
1.1綜合布線系統(tǒng)的特點(diǎn)綜合布線的特點(diǎn)主要包括以下幾方面：系統(tǒng)的開發(fā)性、先進(jìn)性、可靠性、靈活性、兼容性和經(jīng)濟(jì)性[3]。（1）系統(tǒng)的開放性。以往的布線系統(tǒng)，人們挑選布線設(shè)備后，就會(huì)將相互之間的布線方式和通信媒介都固定了，若想更換新設(shè)備，變得非常麻煩，現(xiàn)在的布線系統(tǒng)開放，更換方便快捷。（2）系統(tǒng)的先進(jìn)性。現(xiàn)在的綜合布線系統(tǒng)取代以往昂貴、繁雜的布線方式，使得便于集中管理和維護(hù)，具有先進(jìn)性。（3）系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)在的綜合布線系統(tǒng)，布線材料都是由質(zhì)量高的材質(zhì)和對接的方法進(jìn)行部署，具有很高的性能，并且信息通信線路穩(wěn)定可靠。同時(shí)使用專業(yè)的調(diào)試儀器來測試每條布線系統(tǒng)中線路的衰減率和阻抗，大大的提升了整個(gè)布線系統(tǒng)工作的可靠性。（4）系統(tǒng)的靈活性?，F(xiàn)在的綜合布線系統(tǒng)都是將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化，然后對每個(gè)子模塊給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，這樣如果要變更系統(tǒng)，那么只需要變更需要變更的子模塊即可，從而使得綜合布線系統(tǒng)中的每個(gè)子模塊都具有通用和靈活性。（5）系統(tǒng)的兼容性。綜合布線系統(tǒng)其自身是與對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)沒有關(guān)系，是相對對立的個(gè)體，可以在多種不同的應(yīng)用系統(tǒng)中使用。（6）系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在經(jīng)濟(jì)上，綜合布線比原始布線開銷小，原始布線改造需要大量的人力是時(shí)間，更換和管理都很難維護(hù)，現(xiàn)在的綜合布線可適應(yīng)相當(dāng)長時(shí)間需求，節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)。
1.2綜合布線系統(tǒng)組成綜合布線系統(tǒng)主要由以下子模塊組成，其中包括：水平布線子模塊、建筑群子模塊、管理子模塊、干線子模塊、工作區(qū)子模塊、設(shè)備間子模塊[4]。（1）水平布線子模塊。該模塊由建筑內(nèi)部間所有的接線，以及該接線連接到所有區(qū)域內(nèi)部插座間的電纜組成。在該模塊內(nèi)，可以進(jìn)行語音、圖像、視頻等信號(hào)傳輸?shù)碾娎|和光纖。（2）建筑群子模塊。該模塊將多個(gè)建筑物中的電視、電話和數(shù)據(jù)構(gòu)建成綜合的建筑群系統(tǒng)。（3）管理子模塊。該模塊是把建筑中水平和垂直模塊的所有設(shè)備進(jìn)行組合，其中光纖配線架和銅纜配線架為其重要的設(shè)備。采用電纜線多跳的特性，使得布線系統(tǒng)更加可靠和靈活。（4）干線子模塊。該模塊主要有一些線纜組成，這些線纜將設(shè)備間子模塊、管理子模塊和水平子模塊進(jìn)行相互的連接。這些線纜的部署方式有：環(huán)型、星型、狀型、總線型和樹等。（5）工作區(qū)子模塊。該模塊是指建筑內(nèi)部所有的終端設(shè)備到信息插座的整個(gè)區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)、電視等設(shè)備可以被支持。（6）設(shè)備間子模塊。該模塊是對大樓中所安裝的主配線架進(jìn)行維護(hù)和管理，通過在樓宇中合適的地方安裝進(jìn)出設(shè)備線和配架線。
2面向智能建筑的綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在智能建筑中的布線設(shè)計(jì)，需要按照一定的設(shè)計(jì)規(guī)則來進(jìn)行，通常來說，可以依照以下設(shè)計(jì)步驟：（1）首先，需要去了解建筑物內(nèi)各個(gè)辦公室用戶間的通信需求，然后對給出了這些需要進(jìn)總體的評估，確定各個(gè)辦公室內(nèi)需要安裝的語音點(diǎn)和通信點(diǎn)的位置。然后結(jié)合《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)用戶提出的信息點(diǎn)。最后根據(jù)這些信息點(diǎn)的數(shù)目來確定安裝的空間大小，以及未來需要擴(kuò)展的空間容量。（2）了解建筑內(nèi)不同用戶對布線系統(tǒng)設(shè)備的要求，綜合評估用戶的意見，其中評估的內(nèi)容有：設(shè)備、數(shù)據(jù)、語音和監(jiān)控等。由于線纜傳輸距離受到限制，所以為了使得達(dá)到通信的要求，將采用同軸光纜、電纜和數(shù)據(jù)電纜等來代替線纜。（3）弱電系統(tǒng)的垂直和水平通道是由建筑的模式來決定的。為了使得整個(gè)建筑系統(tǒng)的布線合理化，需要根據(jù)上述的通道來選取布線設(shè)備之間的位置結(jié)構(gòu)以及各個(gè)設(shè)備機(jī)房見的設(shè)置結(jié)構(gòu)。（4）通過1，2中了解和評估的用戶需求，以及考慮未來的建筑內(nèi)部布線系統(tǒng)的變化或者擴(kuò)展，需要在現(xiàn)有的布線基礎(chǔ)上留有足夠的接口和空間，使得系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。（5）上述的需求評估后，就可以對建筑物內(nèi)的布線系統(tǒng)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)確定出布線的介質(zhì)和所需要相關(guān)的硬件設(shè)備。（6）最后，繪圖人員就會(huì)根據(jù)上述的設(shè)計(jì)方案，繪制出整個(gè)樓層的布線平面圖和系統(tǒng)的綜合布線圖。
