关于光纤通讯在电力系统中的应用

第一篇：关于光纤通讯在电力系统中的应用

光纤通讯技术在电力系统中的应用

【摘 要】随着经济的不断发展，各行各业对电力的需求越来越大，要求电力系统不断应用新材料、新技术，提高服务质量。光纤通信具有电绝缘性能高、抗干扰能力强、容量大、传输质量高等优点，提高了电力通信能力，成为电力系统的重要技术和信息的主要运输方式。

【关键词】光纤通讯技术；电力系统；应用

电力通信承载着数据、语音、宽带、IP 等常规业务，是电力系统重要而关键的组成部分。电力通信的安全保障与工作效率的提升对整个电信系统的高效、安全运行起着重要的作用。在电力系统中应用光纤通信技术，就可以实现系统的高效、安全和稳定运行。而且，随着光纤通信技术的不断进步，能够促进电信通信行业的快速发展。

1光纤通讯技术

光纤通讯技术是光导纤维通讯技术的简称，就是利用光导纤维传输信号、实现信息传递的一种通信方式。光纤由纤芯、包层和涂层组成，内芯非常细，包层对纤芯起保护作用，涂层的作用就是增加光纤的韧性，达到保护光纤的目的。光纤通讯传输的介质是光纤，在电力信息传输过程中，系统中所采用的光纤不是单独的一根，而是由许多单根光纤组合在一起，完成信息的传递。从技术上分析，光纤通讯技术主要包括以下几个过程：

（1）发射信号。就是使用特定波长的激光器并采用密集波分复用技术发射信号的过程。在这个过程中，要求有足够大的带宽，能够保证光源输出波长的相对稳定，从而避免了浪费，降低了运行成本。

（2）合波。在信号传输之前，使用波分复用器对信号进行结合，这一过程主要包括输入波导过程、耦合波导过程、阵列波导过程以及最后的输出波导过程。

（3）放大信号。就是应用专用设备对信号进行放大。通过放大的信号，便于传输，便于接收，有利于整个光纤传输系统灵活、高效和稳定运行。

（4）分离有效信号。就是按照有效原则，对原来合成一组的光信号进行精确分离的过程。经过分离后的信号，分别与相对应的耦合器进行耦合。

（5）接受有效信号。有效信号经过解复用过程，再经过滤波器，然后传送到接收器中，完成一级传输，并根据实际情况进行下一级传输。

2光纤通讯技术用于电力系统的优点

相对于其他材料和技术，光纤用于电力系统的通信有明显的技术优势：

（1）通信容量大。相对于电缆或铜线，光纤有较大的传输带宽，光纤通信的容量要比微波通信大几十倍，光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。电力系统的信息传输具有单个信息量小、总数据量大的特点，而且对信息传输的准确性要求较高。采用光纤通讯技术可以实现每一路信号都由特定的波长进行传送，大大提升了传输的准确性。光纤通信具有的这种容量大和传输距离远等优势是其它传输介质所不能企及的。

（2）损耗低，中继距离长。在电力通信系统应用中，应用的光纤通常为石英光纤。石英光纤的传输损耗小，比其它任何传输介质的损耗都低。从中继距离来比较，由石英光纤组成的光纤通信系统比其他介质构成的系统要长得多。

（3）保密性能好，抗电磁干扰能力强。石英制成的光纤不易被腐蚀，绝缘性好，对电磁干扰有较强的免疫力，也不受其他人为释放的电磁的干扰。在实际应用中，光纤往往与高压输电线路平行架设，与电力导体进行复合构成复合光缆，石英光纤能够避免线路之间的干扰，能够实现信号的保真。同时，石英是一种绝缘介质，交变电磁波在石英光纤中既不会产生感生波动电压，也不会产生与传输信号无关的其他噪声。

（4）光纤直径纤细、质地柔软。光纤的芯径极细，由多芯光纤组成的光缆直径小，采用这种光纤作为传输信道，占用空间小，解决了地下传输管道难于铺设的问题，节约了施工成本。而且，光纤重量轻，柔韧性好，在飞机、火箭、人造卫星和宇宙飞船等特殊领域有着广泛的应用。

（5）保密性能好。信息是共享的，但同时也是需要保密的。这不仅仅是电力通信的需要，更是个人信息安全保证的需要。采用光纤通讯技术，能够保证每一组信号都用专有的频率和波段进行传送，有较好的保密效果。

（6）原材料资源丰富。用于生产光纤的原材料资源比较丰富，生产成本低，而且光纤具有温度稳定性好、寿命长等特点，因此，成为各个行业、各个系统广泛应用的优质材料。

3电力通信系统中常用光纤的特点和应用

在电力通信系统中，最常用的光纤有光纤复合地线、光纤复合相线和自承式光缆等。

（1）光纤复合地线。含有一定光纤单元的地线称作光纤复合地线。这种光纤单元具有地线的作用，可以防止输电线路发生雷击现象，使用起来安全可靠。而且还具有光纤的优点，能够利用地线中的光纤传输信息，在使用过程中不需要特别的维护，比较适用旧电路的改造和新线路的建设。

（2）光纤复合地线。光纤复合地线就是将光纤单元复合在输电线路的一种电力光缆，有效解决了架空线路的受限问题，充分利用了电力系统的线路资源，节约了电能和资源。

（3）自承式光缆。自承式光缆分为金属自承式和全介质自承式两种。金属自承式光缆结构简单、生产成本低，在实际应用中不需要考虑热容量和短路电流等因素。全介质自承式光缆直径小、质量轻，绝缘性能强，具有稳定的光学性能，特别是在事故状态下能够减少停电造成的损失。

4光纤通讯技术在电力系统应用中的发展前景

电力系统光纤通信网已经成为我国规模较大、发展较为完善的专用通信网，光纤通信在保障着电力系统安全、稳定运行，满足人民生产和生活方面起到了积极作用，受到了人们的普遍欢迎。总体而言，光纤通讯技术在电力系统中的应用越来越广泛，并朝着超高速、超大容量、超长距离传输的方向发展，提高了光纤传输的承载能力和系统的处理速度。

（1）新型光纤的使用。随着经济和社会的不断发展，传统的单模光纤已经不能满足长距离、高质量的信号传输了，迫切需要研发功能强、质量高、安全性能好的新型光纤。当前，随着干线网、城域网的建设和发展，两种新型光纤得到了广泛认可：①非零色散光纤，它是一种经过改进的色散位移光纤，综合了标准光纤和色散位移光纤最好的传输特性，是新一代光纤通信系统的最佳传输介质。②无水吸收峰光纤。这两种光纤都能实现低损耗、低色散传输，传输容量能够实现几百倍、几千倍甚至上万倍的增长，可以带来巨大的经济效益。

（2）光复用技术。光复用技术是光纤通信技术应用中最活跃的一个领域，它的技术应用和技术进步极大地推动了光纤通信事业的发展。为进一步提高光纤的利用率，人们采用了各种光的复用方法，其中最重要的是波分复用、频分复用和码分复用技术。①波分复用技术。波分复用技术就是在一根光纤上同时传送多个不同波长的光载波，提高了光纤的传输能力，有较强的方便性和灵活性。同时，还可以利用不同波长沿不同方向传输来实现单根光纤的双向传输。②频分复用技术。当相邻两峰值波长间隔小于 1nm 时，称为光频分复用系统。它的光载波间隔非常密，一般用于大容量高速通信系统或分配式网络系统。传统的频分复用系统器件如合波器、分波器等技术已很难对光载波进行区分，要求用分辨力更高的技术来选取各个光载波。目前，采用的主要有可调谐的光滤波器和相干光通信技术等。③光码分复用技术。光码分复用技术通过直接光编码和光解码，实现光信道的复用和信号交换。这种技术较好地解决移动通信中抗多径衰落、抗干扰问题，提高了网络的容量，改善了系统性能，增强了系统的保密性和网络的灵活性。

（3）光联网的应用与发展。光联网有效改善了传统联网中存在的不足和弊端，不仅实现了超大容量的光网络，增加了网络的范围和节点数，而且还增强了网络的透明度，使不同系统、不同信号得到了有效的连接，网络的灵活性大大增强。另一方面，光联网还实现了网络的快速恢复。在发生故障时，因为恢复时间非常短，对电力系统的正常运行不会造成太大的影响，也不会造成太大的损失，降低了建网、运行和维护成本。正是因为光联网有着非常多的优点，适应了电力系统的发展需求，促进电力通信迈上了一个新的发展台阶。（4）光孤子通信。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离、无畸变的通信，在零误码的情况下完成信息传递。光孤子是一种特殊的超短光脉冲，非线性效应和群速度色散相应平衡，即使经过长距离传输后，波形和速度都能够保持不变，完全摆脱了光纤色散对通信容量和传输速度的限制，被认为是最有发展前途的传输方式之一。

（5）全光网络。全光网络是指信号在网络传输和交换过程中始终以光的形式存在。传统的光网络虽然也实现了节点间的全光化，但在网络结点处仍然采用一些电器件，限制了通信网干线总容量的进一步提高。全光网络系统的传输是以光节点代替电节点，节点之间都是全光化，所有的信息都是以光的形式进行传输与交换的，提高了网络资源的利用率。

（6）光放大技术和光交换技术。光放大器的成功开发及其产业化是光纤通信技术的一项重要成果，大大地促进了光孤子通信、全光网络和光复用技术的发展。采用光交换技术可以克服电子交换有关容量方面的瓶颈问题，能够实现协议透明性和网络的高速率，提高网络的而且能够节省大量的建网和网络升级成本。

5结 论

光纤通信技术已涉及到电力、交通、广播电视、计算机、军事等各个领域，为各行各业的发展提供了良好的技术基础和发展机遇。而电力信息又是各个系统的基础所在，只有确保电力信息传输的安全，才能发挥光纤通讯技术的独特优势，才能保证各行业、各系统、各领域的高效运行，提高电力通信的质量和能力，从而促进经济的发展。

参考文献

[1]宋维新.光纤通信技术在电力系统中的应用[J].科技传播.2012（24）.[2]杨春华.论光纤通信技术在电力系统中的应用[J].数字技术与 应用.2010（12）.[3]姜 喻.电力通信中光纤通信技术的应用与影响[J].中国新技术新产品.2012（20）.[4]刘生成.论光纤通信技术的特点及应用 [J].中小企业管理与科技.2012（03）.

第二篇：Gis在电力系统中的应用

GIS在电力系统中的应用

GIS的简介和功能

GIS即地理信息系统(GIS, Geographic Information System)是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。地图制作和地理分析已不是新鲜事，但GIS执行这些任务比传统的手工方法更好更快。而且，在GIS技术出现之前，只有很少的人具有利用地理信息来帮助做出决定和解决问题的能力。电力GIS是将电力企业的电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化的生产管理的综合信息系统。它提供的电力设备设施信息、电网运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中。通过GIS可查询有关数据、图片、图象、地图、技术资料、管理知识等。

一、GIS特点

1、开放性

具有开放式环境及很强的可扩充性和可连接性。GIS技术支持多种数据库管理系统，如 ORACLE、SYBASE、SQLSERVER等大型数据库；运行多种编程语言和开发工具；支持各类操作系统平台；为各应用系统，如SCADA、EMS、CRM、ERP、MIS、OA等提供标准化接口；可嵌入非专用编程环境。

2、先进性

GIS平台采用与世界同步的计算机图形技术、数据库技术、网络技术以及地理信息处理技术。系统设计采用目前最新技术，支持远程数据和图纸查询，利用系统提供的强大图表输出功能，可以直接打印地图、统计报表、各类数据等。可分层控制图纸、无级缩放、支持漫游、直接选择定位等功能。系统具备完善的测量工具，现场勘查数据，线路杆塔等设备的初步设计，并可直接进行线路设备迁移与相关计算等，实现线路辅助设计与设备档案修改。具有线路的方位或区域分析判断功能，为用户提供可靠的辅助决策，综合统计分析，为管理决策人员提供依据。特别是把可视化技术和移动办公技术纳入GIS系统的总体设计范围。地图精度高，省级地图的比例尺达到1：10000或1：5000，市级地图比例尺达到1：1000或1：500，地图能分层显示山川、水系、道路、建筑物、行政区域等。

3、发展性

具有很强的可扩充性和可连接性。在应用开发过程中，考虑系统成功后进一步发展，包括维护性扩展功能和与其它应用系统的街接与整合的方便。开发工具一般采用J2EE、XML等。

二、电力GIS特点

电力GIS除具备GIS的基本特点外还具备如下特点：

1、电力系统运行参数实时性及信息的动态变化性，需要对瞬间信息及时收集、处理和分析。电力GIS对数据处理、存储容量和传输速度均有较高的要求。

2、电网的多属性数据要求GIS具备足够的稳定性和可靠性。根据电力行业技术标准及电力企业业务需求，系统具有良好的可维护性。电力GIS能够实现数据的一次输入和多次输出，以保证数据的一致性操作，实现数据的统一管理和多层保护等，构建高可靠性和高准确性的业务系统。

3、电力系统是一个庞大复杂系统，电力网的广域性和电力设施的分散性及设备的多样性，实时信息量大，系统接口复杂，信息的覆盖面广，电网的各种电压等级及多用户连接等需要GIS具备拓扑分析和转换能力。

4、电力GIS的单机工作站方式已经落后，且不适合电力企业信息系统实际需要。电力行业目前应用的GIS平台安装在局域网环境下，在网络的应用和开发上整合信息，实现资源共享。

5、电力GIS具备安全保护的特点，电网设备的高精确度测量的经纬度坐标数据是国家基础信息资源，是国家安全的信息。

三、GIS在电力行业的应用

1、面向对象的数据建模，具有建模规则库、电网图的编辑及输出工具。电力GIS平台包括基本构件层、系统环境层、数据库连接层、图形与数据接口工具层、应用系统层等。分层建立各种数据模型，并建立各层的连接关系。建立地理层信息与设备信息的拓扑和映射关系。电力GIS支持多空间同屏显示和多空间关联建模、多空间索引。

2、支持多种图形处理与管理，实现数据的多层映射，多维空间映射，提供完整、准确的地图信息、高精度图片、准确的技术参数，标尺准确，高精确度杆塔位置，按用户需要自动生成专用地图。

3、数据搜索快捷、线路图表查询准确和统计功能齐全。电力GIS实现电网数字化描述，其目的是能对电网实现快速查询，及时掌握电网运行状态，快速诊断电网故障，提高处理事故能力，保证电网运行质量以及提高用户服务质量。GIS可对图形数据、可执行图形和属性数据的嵌套操作与映射查询关系运算；根据电力系统提供的配电设备的图形、属性信息与地理位置、地形数据、环境数据、线路走向数据、线路设备历史档案和即时信息，对线路设计方案、施工方案、抢修和停电措施提供决策依据及辅助决策。

4、电力GIS能够实现与电网调度自动化系统、电力用户关系管理系统、电力营销系统、电力市场管理系统等应用系统共享相关信息。支持多种管理应用系统的连接，其中包括与企业的MIS系统融为一体。GIS系统中的设备管理对其生命周期实行全过程跟踪，包括对设备信息的查询、属性数据的修改、设备的维修信息管理等。

5、电力GIS对信息库进行安全保护，制定管理与使用的安全保密措施和机制，包括内外网络的隔离、重要电力设施电子地图和设备信息数据库的保护等。安全措施在系统总体设计与建设中充分考虑，并严格实施，对应用系统的数据实现多层安全保护，设置用户权限以保证系统资源共享下的安全，使系统能在可靠安全的环境下运行。

电力系统所管辖的电网线路和设施分布在广阔的地域上，因此就很需要有GIS来为其所用。电力信息系统与其它信息系统不同之处在于它需要在数据库中记录地理信息，而且有两种类型的地理信息：电力设施的详细位置信息和设施之间的空间关系信息。

GIS系统是通过GIS技术对电力系统基础数据进行计算机管理，能够在地理背景图上管理配电网图形资料和非图形参数，真实反映电网线路的实际走向、各种电力设备的地理位置、对所属电力用户的供电方式等各种信息，并结合DMS中实时控制和离线应用，在地理背景图上显示电力系统实际运行状况。

通过GIS软件技术对配电网基础数据进行计算机管理，把GIS系统中实时控制和离线应用有机结合，形成一个具有空间概念（地理环境信息）和基础信息（电网资料和用户资料）的分层管理数据库，既能方便地进行查询和管理，为配电网运行管理提供一个有效的、具有地理信息的网络模型，又为GIS系统提供基础数据库平台，支持系统许多应用软件的开发和其他功能的实现，如故障投诉管理、配网工作（设计、施工和检修）管理、用电营业管理系统等。

电力客户服务中心系统“95598”，用于处理用电客户进行故障报修、投诉举报、咨询登记、信息查询等业务，对于用户来说，更多的是进行用户用电的故障报修，信息员可以根据用户提供的地点，从GIS系统中通过相关操作查询与之相对应的用户杆号，然后通过座席系统Agent下发派工单到配电抢修班或其他相关部门，指挥抢修车辆达到现场进行维修，再由抢修相关人员将现场故障情况及处理结果及时反馈给客户服务中心。

配电GIS与电力客户服务中心系统“95598”相结合，可以快速、准确的根据用户的故障投诉电话判断发生故障的地点、抢修队伍目前所处位置、及时派出抢修人员，缩短停电时间。近几年，电力系统相继开发建设了一大批GIS应用系统。如大连供电公司配电地理信息系统，长春供电公司用电GIS综合管理系统，南昌供电局SCZDA/AM/FM/GIS自动化主站系统，贵阳南区供电局配网地理系统，甘肃送变电工程公司输电管理地理信息系统等。下面介绍在系统运行管理方面

GIS在电力系统运行管理方面的应用

1、北京供电公司配电生产管理信息系统自2002年1月在北京供电公司、海淀、朝阳、丰台、石景山供电分公司和电缆管理处等单位安装以来，运行稳定，很大程度上提高了公司管理水平和工作效率。

2、山西省电力公司和山西晋城供电分公司2002年12月开始实施的“基于空间信息的电网综合管理系统”实现了山西电网的全面统一管理。

3、江苏省电力公司信息中心，积极推进电力GIS的应用和研究，把输电管理系统、调度管理信息系统、客户服务系统建立在GIS平台上。

4、上海沪西供电所通过电力GIS搭建数字电网实时系统，监控辖区内150万用户的用电状态，改革供电服务业务方式，通过GPS卫星定位系统准确定位，对电力线路实施维护。从电力输电预警系统分析线路运行故障，向班组发布抢修指令。利用GIS系统输出出事现场电路设备信息和接线分布图，为抢修车赶赴现场的工程人员提供准确的设备和线路信息。

GIS为电力信息化建设做出了巨大贡献，对电力行业的发展起到了积极促进作用，但同时应当看到我国电力GIS与国外先进水平还有很大差距。美国在20世纪90年代初就提出了“数字地球”的概念，而我国的地理信息系统才刚刚发展几年。相信我国电力GIS的应用空间和应用深度还很大，相信通过我们的努力会将电力GIS的水平提高到一个新的高度，电力GIS在不久的将来会到达光辉的顶点。参考文献：

1.《大连供电公司配电地理信息系统-查询版操作手册》，深圳市雅都软件股份有限公司，2004年9月出版

2.《配电GIS户外数据采集系统的建设与思考》，袁晨 赵晓纯，2006年12月发表

3.《手持GPS在配网地理信息系统的应用》，农村电气化，2007年第4期

作者介绍：

第三篇：关于EDFA在光纤有线电视系统中的应用

Easy-Link杭州易联电子 关于ＰＤＦＡ在光纤有线电视系统中的应用

胡小波 葛逢春 郑鸿章

摘要：由于PDFA在1300nm波长窗口优良的放大性能，工程实用型的ＰＤＦＡ的出现，相对与1550nm的光纤ＣＡＴＶ系统，以其优异的性能价格比对我国当前大量铺设的1310nm的ＣＡＴＶ统的兴建、低成本改造与系统升级有着重大的实际意义。本文介绍了工程实用型PDFA的性能参数、应用ＰＤＦＡ后的ＨＦＣ系统的组网方式、应用ＰＤＦＡ后的1310nm波长ＣＡＴＶ系统与1550nm波长ＣＡＴＶ系统的比较。

关键词：ＰＤＦＡ，ＨＦＣ，ＣＡＴＶ

我国是有线电视大国。有线电视入网用户迄今已近九千万户。而由于国家CATV光纤干线网的建成，全国统一的光纤ＣＡＴＶ网络的实现指日可待，也使光纤局域网的建设迫在眉睫，可以肯定，今后几年会掀起一个光纤有线电视建设与改造的高潮，而工程实用型PDFA的出现将以其优异的性能价格比使现有的光纤ＣＡＴＶ网络建设的格局发生根本性的改变。本文将介绍ＰＤＦＡ的原理、性能参数、应用ＰＤＦＡ后的ＨＦＣ系统的组网方式、应用PDFA后的1310nm波长ＣＡＴＶ系统较1550nm波长ＣＡＴＶ系统在性能价格比上的优势。

一、镨光纤放大器（PDFA）的原理与技术性能参数

掺镨光纤放大器（ＰＤＦＡ）是工作于1300nm波长窗口的，以掺镨光纤作为增益介质，以1017nm附近波长的激光器作为泵浦光源的一种光纤放大器。ＰＤＦＡ的性能主要决定于掺镨光纤、泵浦光源的性能及ＰＤＦＡ的光路设计。

本公司的O-Band工程化实用型ＰＤＦＡ是采用高可靠性半导体泵浦源与高效率的PDF设计技术，并对ＰＤＦＡ光路结构进行优化设计而制造的整机，其功率可高达17dBm以上，工作带宽为1290nm至1320nm，非常低的模拟失真，可广泛适用于1310nm ＣＡＴＶ系统，数字光通信系统，DWDM系统，及光器件性能的测试。

二、应用ＰＤＦＡ的光纤ＣＡＴＶ系统组网方式

光纤通信技术的发展给有线电视网络带来革命性的变化，光纤对信号格式、信号速率传输透明的特性、极大的带宽使在光纤有线网络上传输所有的业务（数据通信、语音、视频等）信号成为可能。光纤有线电视网的宽带资源和网络物理结构为建设三网合一的新型多媒体互联网络提供了良好的物理基础。

一个完整的有线电视互联网络由信息源系统、骨干网系统、接入网系统、用户端系统组成。信息源系统包括所有提供给网络的视音频信息，Internet信息和高速数据广播信息及将这些信息发送到有线电视互联网络上的一切前端设备。信息源一般要位于省（或国家）网络总前端。骨干网系统指的是由国家--省（市）--市（地）--县的光纤有线电视传输网。为环形自愈结构，以利于网络的高稳定性和高可靠性。采用同步数字体系ＳＤＨ或密集波分复用ＤＷＤＭ系统作为传输信号的技术手段，采用的网络传输协议为地址：杭州市登云路639号杭州电子市场(文化商城)二楼2D217号(杭州易联电子商行)邮编：310011 电话：0571-89902217(传真)手机：***邮箱：y-sw@163.com网址：www.xiexiebang.comR、CSO、CTB是在进行有线电视系统设计时首先要考虑的最重要的三个参数。计算方法如下：

CNR=CNR额(44)+10LG(N额/N实)(dB)

CNR额是查表所得的载噪比，N实是实际工作的频道数。

CTB实=CTB额(-55)+20LG(N额/N实)(dB)

CSO=CSO额(-55)+10lG(N额/N实)(dB)

其中CNR的指标可以通过提高光功率，提高设备的设计指标，使其在光缆部分中的比例减小，来满足电缆分配系统的要求。但是CSO和CTB的指标完全取决于设备，一般发射机CSO和CTB的设计指标在满信道时为-65dB，在“光-电-光”转换模式下各级光网络中均被占去约20%和30%，那么在二级光网络后留给电缆分配系统中的比例仅为非作50%和30%，根据CTB＝CTB(单台指标)＋201gN(N是放大器的串联级数)，如果采用较为理想的功率倍增式放大器，按单台CTB为-74dB计算得出电缆分配系统经不起3级放大。

因为有线电视系统的性能要求，和“光--电--光” 转换方式本身对传输信号格式、速率的不透明限制了将来的数据通信、语音、视频业务的融合，决定了这种方式在“县-乡镇-村”的联网中不应当存在。

因此最佳的解决方案是利用光纤放大器。利用光放大器直接光信号放大，对于CSO和CTB指标几乎没有影响，只是CNR指标有所劣化，但只要考虑将放大器的输入光功率Pin设计大一些（如Pin>3.5dBm），就可将劣化值控制在1dB以内。

2．应用ＰＤＦＡ后的1310nm与1550nm波长系统的性能价格比较

适合于有线电视系统传输的有1310nm和1550nm光波两个窗口，目前在我国已敷设的有线电视光纤网90％以上都工作在1310nm波段这一窗口。现在运行的“县--乡（镇）”光纤ＣＡＴＶ网要改造成“县--乡--村”光纤ＣＡＴＶ网，在工程实用型ＰＤＦＡ没有出现之前，要进行远距离传输，只能采用全部更换成1550nm系统。但是ＰＤＦＡ使1310nm波长光纤ＣＡＴＶ系统取代1550nm波长光纤ＣＡＴＶ系统具有更优的性价比。

首先，1310nm波长的模拟调制的光信号传输的距离比1550nm波长更远。这是由1550nm波长光在G.652光纤中的色散效应决定的。单模光信号在光纤中传播时，由于其频率不可能是严格的单一频率，其光信号有一定的谱宽，而不同频率的光在光纤中折射率不同造成传播速度略有差别，使光信号的谱宽展宽称之为色散。当调制波形是模拟信号时，则检波后电平随信号频率的增高而降低，表现为非线性失真，使基波的谐波分量增加，ＣＡＴＶ信号在光纤网中传输造成CSO和CTB指标的劣化，从而引起系统性能劣化。1550nm模拟系统由于存在着色散特性制约了其传输距离即使是在加EDFA中继后，也不能超过150公里（虽然其损耗为0.25dB/Km,较1310nm光少0.1dB）。而1310nm波段为G.652的零色散窗口，有实验证明，加ＰＤＦＡ进行中继后，1310nm模拟系统的传输距离可以轻易的达到210公里以上，整个系统的CNR、CSO、CTB指标相比1550nm系统无任何的逊色。

其次，应用ＰＤＦＡ的1310nm系统价格较应用ＥＤＦＡ的1550nm系统远为便宜，特别是在对原有1310nm系统改造时更是如此。对我国一些经济欠发达的中西部地区这一点显的尤为重要。目前1550nm设备昂贵，一台10mW的1550nm光发射机的价格为人民币20万左右，而传输同等距离的1310nm光发射机需要14mW的输出功率，其价格大约为5万人民币；一台17dBm的ＥＤＦＡ价格进口机在人民币16万左右，国产在14万左右。而一台17dBm的ＰＤＦＡ的价格在人民币18万左右。这样，按上述主要设备来考虑：在新建系统时，1550nm系统比1310nm系统造价要高人民币13万左右；而在原有的1310nm系统基础上进行改造，1550nm系统比1310nm系统造价要高18万

左右，这还没有考虑用1550nm系统整个更换1310系统的工程量远远超出1310nm系统基础上直接改造的工程量。尤其在规模中等的改造工程中使用带ＰＤＦＡ的1310nm系统性价比更高，更为经济科学。

四．结语

工程实用型ＰＤＦＡ的出现，由于其优异的性能价格比，给原有1310nm系统的改造和新建1310nm ＨＦＣ系统提供了一条简捷的、投资少、见效快的途径。使带ＰＤＦＡ的1310nm系统取代1550nm系统成为今后“县--乡--村”ＨＦＣ网络建设的首选方案。对我国特别是相对落后的中西部地区有线电视事业的发展将会起到巨大的推动作用。

第四篇：光纤传感器在船舶行业中的应用

船舶航运业是光纤光栅智能复合材料的—个应用广泛的领域。gcrmtc是一个长期为美国海运业提供真实技术评价的机构，它旨在通过主持资助研究 项口，增强美国造船工业的国际竞争力。在gcrmtc的一份报告中对光纤传感系统在船舶制造和船上监测中的应用作了全面的评价。其中提到；随着船载控制系 统复杂件的不断增加，要求有越来越多精巧的传感器引人整个船舶。对传感器的大量需求使得造船工程师对光纤传感器产生了很大兴趣。

光纤智能复合材料研究内容涉及面十分广泛，涉及到复合材料成形工业和复合材料力学、光纤传感器技术、先进信号处理技术、现代控制理论以及电子技 术等领域。尽管近年来光纤智能复合材料研究得到了迅速发展，但当前仍需要解决一些问题，如埋入光纤对复合材料力学性能影响的理论研究问题、信号处理技术问 题、力学建模与仿真等研究问题。

同时，先进的复合材料越来越多地被引入船舶的设计和制造，为了获得复合材料结构的强度和成本的优化，必须了解这种结构的完整行为特性。有人用光 纤光栅传感系统对一个按比例缩小的双体船模型进行了测量，记录了甲板和海浪之间的冲击力、结构的动态荷载以及弯曲力矩。在远洋海运中，船体关键位置的动态 应变监测以及超载条件下的及时报警是非常重要的。美国海军研究实验室和挪威海军联合开展埋入传感系统的复合材料船体的研究，其研究目标是给一艘现役玻璃纤 维排雷船安装 100个以上的光纤光栅传感器，并利用适当的解调和处理方法对船体进行静态和动态的测量。

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第五篇：光纤在高速公路收费站院区监控中的应用

石家庄创世安科技有限公司

光纤在高速公路收费站院区监控中的应用

一、高速公路收费站院区监控的需求

随着社会的发展和科技的进步，和我国经济对交通的快速需求，高速公路的建设也以前所未有的速度发展。2009年，我国高速公路总里程已经位居世界第二。伴随着高速公路的建设，高速公路安全管理成为亟待解决的问题。由于管理者需要对高速公路运营路况实时、全面地了解和掌控，所以高速公路收费监控和道路监控系统也随之应运而生。

收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段 进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅。

除上述两个系统外，收费站院区监控系统也是高速公路安全运行中重要的组成部分。收费站紧靠高速公路，一般离城市居住区较远。站内人员较少，尤其是夜间更是如此。收费院区的出入口、围墙容易成为犯罪份子乘虚而入或铤而走险的首选突破口，盗窃行为严重。因此，加强收费站院区安防监控是高速公路监控中的当务之急。

二、高速公路收费站院区监控对传输方式的选择和要求

1、高速公路收费站院区监控系统传输的要求

本文依据京秦高速公路管理处管辖的唐山北、抚宁、北戴河、秦北、秦东、山海关六个收费站院区为参考对象，进行分析总结。京秦高速公路是国家“九五”重点工程，交通部规划的十二条国道主干线的重要组成部分，是目前国家立项建设规模大、标准高的高速公路项目之一，同时也是党和国家领导人、国际友人和国内各方游客到北戴河办公避暑和旅游的重要通道。

地处城市居住人群较远的收费站院区，因为周边均是荒郊野地，杂草众生，收费站院区又没有可靠的安防措施，院区围墙较低，这就给了犯罪分子夜间行窃的机会，而且次次均能得逞，防不胜防。加之为避免犯罪分子对收费站配电室、水泵房的饮水安全设施造成破坏和资金损失，这就需要一套清晰的视频安防监控系统来保障。

光纤传输系统具有容量大，传输距离远，抗干扰性强等优势，不仅在通信传输方面有着不可替代的地位，在远距离传输视频图像时或需要传输高质量的图像画面时，光纤均是首选的传输介质。根据以上分析，我们建议在高速公路收费站院区监控系统中使用光纤+非压缩视频光端机+同轴电缆的方式来传输，不但传输距离远，不受电磁干扰;线径细、重量轻成本低;且易于布线等。如下为视频光端机传输原理图。

联系人：王明***邮箱：***@126.com电话：0311-85660266免费提供光纤解决方案，欢迎垂询。

2、光缆型号的选择

目前主流的视频光端机一般都采用单模光纤模块，因为单模传输距离远，最大能到120KM，市场上目前标配的单模光端机传输距离为25KM。而多模传输距离比较短，只有2KM左右。本次工程中秦东、秦北、北戴河、抚宁收费站院区监控的摄像机数量比较少，因此我们一般选用中心束管式4芯光缆已经足够，而且每个光端机都要预留备用纤芯，防止某一芯光缆出现问题，更换整根光缆；对于院区较大的唐山北和山海关收费站需要8芯、4芯光缆搭配使用。为了减少光纤损耗，我们要求在方案设计上，避免光纤中途截断，使用一根完整的光纤进行传输。

3、视频光端机的选择

目前市场上多路数字视频光端机，涉及的技术指标种类繁多，大部分工程商和用户也缺乏相应的手段而无法判断技术指标的合理性与真实性，因此在选择产品时容易迷失方向。然而在高速公路院区监控系统中，由于环境恶劣，对图像的要求较高，且必须达到国家所要求的较高的系统传输传输要求，我们在这里描述了几项在工程中比较关键且容易验证的技术指标，并着重从可靠性和实用性方面，分析了在光纤监控工程中怎样选择数字视频光端机。

3.1技术指标考虑

多路数字视频光端机可具备多种功能，每一类功能都有相应的技术指标要求，如视频指标、音频指标、异步数据指标、以太网指标等等。具体的技术指标可以要求厂商提供第三方的测试证明，有条件的工程商应该在选购设备前按照厂商提供的指标进行复测，以检验设备的实际技术指标和厂商的诚信度。这里着重从工程的角度简单说明以下两项视频指标。

a、视频带宽足够

视频带宽是一个老生常谈的问题。视频带宽不足，监视画面细节部分就不够清晰，水平分辨率就低，严重的甚至出现了色彩失真或丢失。正是由于视频带宽对图像质量的重要性，有些不法厂商故意夸大产品的视频带宽欺骗客户。

b、APL范围足够宽

APL，即图像平均电平，许多工程商不太注意或不太熟悉这个指标。但是，如果说到有些工程中遇到的这么一个问题：视频信号经过光端机传输，当画面中有大面积的白色时(如摄像机被强光照射时)监视器上的画面就会水平抖动，那么工程人员一定不陌生。这就是因为有些厂商生产的视频光端机的APL范围太窄，当图像信号中有大面积白色时，每行图像信号中的直流分量增大，APL将会升高，从而造成行同步信号幅度减小或丢失，监视器无法检测到行同步而发生画面抖动。

3.2可靠性考虑

收费站院区监控工程中，设备的可靠性应该是第一考虑要素。而设备的可靠性是设备厂商在产品设计时就必需考虑的，但是，有些厂商可能会因为某些原因而不愿做或不知道怎么做这方面的工作。这里着重从工程的角度简单地讨论以下问题。

a、供电方便，电源范围宽

供电是保证数字视频光端机可靠性的首要考虑要素，供电不能保证可靠、合理，谈数字视频光端机的可靠性就成了水中捞月。采用220VAC供电的视频光端机取电比较方便，可靠性也较高，工程中应视情况尽量选择220VAC供电的光端机。

b、温度、湿度适应性强

收费站院区监控工程中，光端机的工作条件比较恶劣，如山海关收费站院区沿海温度变化范围宽，空气湿度大，偶尔监控点还会停电。这都要求多路数字视频光端机在温度范围和允许的湿度方面有更多地考虑，以保证其能在恶劣环境下稳定工作，适应安防监控需要。

三、高速公路收费站院区监控中光缆路由的设计

光缆路由的选择应在保证传输质量的前提下，使线路安全可靠、经济合理、施工维护方便。在一些地形复杂、障碍较多的地段，应考虑施工维护的方便，最好在地质稳固、地形平坦、自然危害少的地方敷设。

高速公路收费站院区监控中的光缆路由可以将多台摄像机信号通过一根光缆传输进入机房，而不是追求每个摄像机均到机房均要用单独一根光缆。

例如京秦高速公路抚宁收费站院区监控，摄像机3、4、5号通过光纤接续的方式合并到一根光缆传回机房，虽然使用的是同一根光缆，但是每根光缆里面包含有多个光纤纤芯，其中每根纤芯都是独立工作的，互不影响。多条光缆接续，即其中的每根光纤纤芯对应相接形成一条完整的链路，链路的两端是视频光端机，位于摄像机端的视频光端机我们称之为光端机发射机，机房一端的光端机称之为光端机接收机。

抚宁收费站院区监控光纤连接示意图

四、高速公路收费站院区监控中光缆敷设方式的选择

收费站院区监控光缆敷设的方式有三种方式：地下管道敷设，即在地下管道中敷设光缆；直接地下掩埋敷设；架空敷设，即在空中从电线杆到电线杆敷设。

a、地下管道敷设

此种方式是被广泛使用的一种方式。用该方式敷设光缆时会遇到三种情况：小孔—小孔，即光缆从地上通过一个建筑物的小孔进入地下管道，再从另一个建筑物处的小孔出来；人孔—人孔，即光缆经人孔进入管道，由此牵到另一个人孔，光缆在其中走直线。

收费站院区监控中，我们一般可以借助于现有的管道，比如使用未用完的梅花管等。对于热力管道，我们需要将光缆加上保护措施，如穿硅芯管等。

b、直接地下掩埋敷设

该方式适合于距离较远并且之间没有可供架空的便利条件时采用，掩埋深度起码要低于地面0.5M。

收费站院区监控中，对于穿越道路、门口的光缆一般采用地下掩埋敷设，但是只有地埋式光缆可以直接地下掩埋敷设，对于普通的中心束管式光缆，我们除了光缆外边穿塑料保护管外，还应套钢管进行保护。

京秦高速收费站院区监控中的光缆采用了内穿外径Φ40的硅芯管，然后外加规格为Φ50*2.5mm的热镀锌钢管。

c、架空敷设

当建筑物之间有电线杆时，可以在建筑物与电线杆之间架设钢丝绳，将光缆系在钢丝绳上；如果建筑物之间没有电线杆，但两建筑物间的距离在50米左右时，亦可直接在建筑物之间通过钢索架设光缆。

架空光缆通常距地面3M，在进入建筑物时要穿入建筑物外墙上的U形钢保护套，然后向下或向上延伸，光缆入口的孔径一般为5CM。

一般情况下收费站院区都比较小，采用架空敷设的情况不多。

d、墙面敷设

如果光缆沿墙面敷设，只需每3英尺（1M）系一个缆扣或装一个固定的夹板。京秦高速收费站院区监控中，比如秦东、山海关站等，可以采用光缆穿入硅芯管或PVC管后，再将保护管用管卡固定在墙上。对于楼角或上墙的地方，可以加套镀锌钢管进行保护。

五、高速公路收费站院区监控中使用进行光缆传输的优势

随着光纤技术的不断发展，越来越多的监控领域开始使用光纤进行视频传输，与铜线和同轴电缆等传输系统相比，光纤视频传输系统具有下列明显的优势:

① 当长距离的传输时，光纤传输系统的保真度和画面清晰度比电线或电缆传输系统要高得多;

② 光纤不受电磁辐射与雷击等任何电气干扰的影响，并且光纤是绝缘体，它可与高压电气设备或电力线接触，而不会导致任何问题;

③ 光纤不存在接地回路问题，也不存在交扰横条、图像撕扯等问题;

④ 在对光纤进行维护时，不须将发射端机与接收端机断电;

⑤ 光纤传输非常安全、很难窃听，并能很容易地发现有没有人正在企图窃听;

⑥ 光纤不会生锈或腐蚀，大部分化学品对玻璃纤维都不会造成不良影响，因此在那些不能使用铜线的地区，可以使用光纤。

直埋式光纤可以埋到各种土壤中，或暴露在腐蚀性的大气中（如室外或化工厂内）;

⑦ 光纤没有起火的危险。即使在火灾风险非常高的天气中，也不会对设备和设施构成威胁;

⑧ 光纤几乎不受天气条件的影响，因此光缆可以铺设到地面或架设到电线杆上，并且光缆比标准的电气线缆、同轴电缆要结实得多，如使用得法，它能耐受风荷载和冰荷载带来的应力;

⑨光纤传送视频信号的损耗小、效率高，并且不需要中继器（放大器），所以设备可靠性高、容易维护，是理想的远距离传输设备;

⑩不论是单模光纤还是多模光纤，光缆总比同轴电缆细、轻得多，因而在搬动、安装和使用时都容易得多。一般普通光缆每千米的重量是3.6kg，外径仅为4mm;而普通同轴电缆每千米的重量为150kg，直径约为10.4mm。

高速公路收费站院区视频监控在对光纤传输系统进行选择时，不应单单考虑光缆本身的投资，因为光缆的柔性以及较小的体积和重量等优点已经可以弥补其价格方面的劣势。只要想一想光纤传输系统能够预防多少无法预见的问题（如上面所列的10条），就可以发现光纤传输系统的价格高是物有所值。

因此，既然光纤传输系统有这么多的优势，高速公路收费站院区视频监控也需要有高质量的图像画面，不希望画质有任何降低时，应当把光纤传输系统作为首选的视频传输系统。只有这样，高速公路收费站院区安防监控才能更好的保障院区内的设施不受损害，预防和威慑犯罪分子偷盗的发生或对犯罪分子的行为做到有记录可查。