无源光通信网络在电力隧道在线监控系统中的应用

无源光通信网络在电力隧道在线监控系统中的应用

李云

广州友智电气技术有限公司 广东广州 510000

摘 要： 以太无源光网络(Ethernet Passive Optical Network ， EPON)是作为新型的光纤接入网络技术,它具有高带宽、电磁干扰小、强扩展性、兼容性强、成本低等特点。采用EPON技术构建监控系统,能够有效地解决出口带宽分配问题,且无需使用交换机,有效减少网络资源占用及维护成本,是一种值得在智能监控系统中进行推广的新型组网方案。

关键字： 以太无源光网络(EPON);在线监控;组网方案;项目实例

0 引言

以太网无源光网络（Ethernet Passive Optical Network ， EPON）采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点：低成本；高带宽；扩展性强，灵活快速的服务重组；与现有以太网的兼容性；方便的管理等等。本文结合电网公司110kV及220kV架空线路迁改工程电缆隧道在线监控系统实例应用对其进行分析和介绍。

1 项目概况

本项目电缆隧道在线监控系统的监控范围为110kV及220kV架空线路迁改工程新建电缆隧道。本工程建成电力专用隧道全长约4km。共设有9个工作井，其中主隧道设有8个，支线隧道设有1个，并分别在3号和7号工作井设置隧道控制室。在隧道两头各有2个电缆终端场。隧道区间采用顶管方式，共划分有24个防火分区。

根据需求和项目工程的特点，电缆隧道在线监控系统包括：隧道空气质量监控系统（含风机监控）、集水井水位监控系统（含水泵监控）、视频监控系统、门禁系统、应急通讯系统（SIP固定电话、手机信号覆盖）、照明监控系统、电缆本体监测系统（局放、环流、光纤测温），以及公共的配电、数据网络、软件平台。

系统屏柜集中放置，与电缆通道内监控设备连接，提供用户交互界面。

在电缆通道内安装各类在线监控设备，实时监测通道内环境各种状态参数。

通道内通信采用EPON网络，通信速率采用1.25Gbps，同时传输图像、语音、数据信号。

为提高系统可靠性和安全性，系统采用分布式网络结构，在通道内每个防火分区内设置过程处理单元，接收系统的指令，独立集中处理区域内的状态数据，并独立进行逻辑运算。

2.系统公共通信（EPON网络）

2.1系统特点

EPON可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽；

采用单纤波分复用技术（下行1490nm，上行1310nm），仅需一根主干光纤，传输距离长。局端（OLT）与用户（ONU）之间仅有光纤、光分路器等光无源器件，无需配备电源；

EPON媒质的性质是共享媒质和点到点网络的结合。在下行方向，拥有共享媒质的连接性，而在上行方向其行为特性就如同点到点网络；

上下行均为千兆速率，下行采用针对不同用户加密广播传输的方式共享带宽，上行利用时分复用（TDMA）共享带宽。高速宽带，充分满足接入网客户的带宽需求，并可方便灵活的根据用户需求的变化动态分配带宽；

点对多点的结构，通过增加用户（ONU）数量及用户侧光纤跳线，就可以方便地对系统进行扩容升级，充分保护建设方的投资；

2.2系统配置

EPON通信网络主要由OLT设备、光纤、分光器、ONU等组成，承载底层设备跟服务器间的数据通信。EPON系统管理对象包括2个OLT和26个ONU。本项目有2个主控室，各装有1个OLT，其中#3主控室有1个OLT和15个ONU，OLT分3条链路（1~3），每条链路均带5个ONU；#7主控室有1个OLT和11个ONU，OLT分2条链路（4~5），4链路带6个ONU，5链路带5个ONU。

2.3系统结构

系统采用分层结构，在3#和7#工作井隧道监控室屏柜处联合设置1主1辅监控后台，实时显示并监控通道及通道内电缆的工作状态。隧道的两个主控室#3和#7主控室各装有1台对下连接底层设备的汇聚层交换机和1台对上连接变电站的综合数据网交换机。两个主控室的汇聚层交换机通过24芯光纤互相连接，这样整个底层设备连成同一个内部局域网；而接入供电局内网，根据方案是从#3主控室的综合数据网交换机接入变电站的数据网交换机，然后到输电管理所。#3主控室的服务器和工作站及视频NVR接入到#3主控室的综合数据网交换机，通过供电局内网将数据送至输电管理所。

其分层结构图如下：

2.4应用效果情况

1）项目通过采用EPON网络组网方案，很好的满足了本项目子系统多、视频数据流量大的需求；

2）减少了网络资源的占用，还可以为后续隧道监控系统增加新功能系统提供了预留通信接口；

3）通过本项目EPON网络组网方案的成功实践，为该技术在电力系统监控系统的应用和发展起到了示范推广作用。

3结束语

电力隧道在线监控系统项目，隧道在线监控系统中各子系统设备分布分散，而且与监控后台距离较远，只能采用光纤传输数据，而隧道为长条状的结构，如果采用星形网络架构将需要大量的光纤资源以及其他成本，合理的方式是采用手牵手的布线方式，而如果采用传统的闭环光纤交换机的手牵手接线架构，又限制了数据传输容量，不满足本项目多系统、大容量数据传输的需求。因此本项目通过采用EPON组网方案，不仅满足了本项目的实际应用需求，还有效减少网络资源占用及维护成本。

参考文献

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[2]张鹏. EPON技术在电力系统中的应用[D].西安电子科技大学,2012.

[3]马悦. EPON技术研究及实践应用[D].北京邮电大学,2010.

[4]黄勇军,肖晓军.以太无源光网络(EPON)技术、应用及标准化[J].电信科学,2002(11):50-53.