云南省昆明市广福路与昆洛路是昆明主城与呈贡新城、以及沿滇池大昆明城市圈的中心走廊。这两条道路交通功能完备，随之配套的沿线电力、电信、自来水、煤气、消防、雨污水管等地下管线的建设也成为一个重大的市政问题。针对昆明市这样两条重要道路的管网，项目计划采用新技术对二路的管网进行改造，并实现城市道路地下管网的现代化管理。
　　已建的广福路与昆洛路沿线综合管沟全长约34公里，设计每隔400米划分为一段。综合管沟箱体采用钢筋混凝土单孔矩形箱涵结构，标准断面尺寸为4.7米×3米，其内部净尺寸为4米×2.3米。综合管沟设置用于通风的通风口、用于放入大型设备或材料的投料口、供人员进出管沟的出入口及各种支线引出口，管沟能非常方便将各种管线引入或引出。
　　对于这样一个庞大的地下综合管线建筑，需要对综合管网的设备运行及安全防范状况进行实时检测和监控。在管网控制中心，要能对整个管网实现智能监控和监视。譬如，作为沿线重要的电力和通讯系统线网，将涉及到沿线各子系统的正常运行。为了实现管沟内部设备的综合管理，需要对各区域管沟实现统一监控，所以集中管理具有十分重要的意义。
　　为了实现综合管理，在综合管沟的内部每隔400米设置有一道防火门，在两防火门之间为一个接入区域。每个区域需要向控制中心上传视频信号、区域内进出井盖的状态信号、出入门和防火门按钮信号，以及区域与中心之间的IP电话、自动控制网络信号。整个管路系统由控制中心的集成平台负责运行监控，实现对各子系统的具体管理，同时也提供一些扩展的功能，以满足各子系统的功能需求，使整个系统能够更加可靠、稳定地运行。
　　本管沟智能化监控系统共设计了98个前端监测区域，每个区域包含1~4路视频，共计255路视频。同时每个区域包含供出入口和防火门使用的6路正向和2路反向开关量信号、多路低速232/485数据、以及IP电话和自动控制系统。为了满足沿线视频监控、设备状态检测及自动控制、电话通讯的需求，系统设计本着多系统协同运行，一体化统筹传输的理念，设计考虑使用一个共享的光纤网络实现各类信号的传输。

从管沟情况和管理要求可以看出，该系统存在前端点位多、分布广泛、附带数据类型复杂、可用光纤资源少等特点，如采用传统点对点(前端点与中控点)方式，则光纤资源消耗将非常大，所以设计考虑选用一种高效、可靠的新型传输方式来满足该工程多种类、多点数信号传输的需求。

传输方式选择

根据本项目前端区域环境温湿度可控性差的特点，要实现在前端监测点录像困难较大，因此设计将所有前端区域视频和控制数据实时传输到控制中心进行监看和录像，监测区域与中心之间的以太网数据和开关量控制数据也同时传输到控制中心。由于前端数量多，对系统传输方案有比较严格的要求。

在传输方案选择上，通常有以下几种方式可供选择。

1、用点对点光端机进行传输

按照需求，前端有98个监测区域，点对点方式则需要为各个节点分别配置相应的视频/数据复用光端机和光纤。该方案除需要占用非常多的光纤资源，又由于前端设备配置差异较大，即使建成点对点系统，也将存在系统故障排查困难等一系列问题。此外，点对点光端机通常路数较少，中心设备管理维护会十分耗费人力。所以不可能考虑点对点方式。

2、采用波分复用技术进行逐点插入传输

为了节约光纤资源，可以采用粗波分复用技术，不同的光端机在一芯光纤内使用不同的波长进行传输。在本项目中，可以将每个前端监测点的视频、数据等采用一个波长传回中心，这样各个前端节点回传到中心的信号互不干扰。而在管理中心，反向信号采用统一的波长进行回传，由各个前端节点进行接收。

但是，由于工程中所使用光纤的局限，常规的G.652标准光纤通常只能使用8个左右波长(通常为1470~1610um)，因此，该方式仍然存在前端节点数量的限制，通常前端节点数量在8个左右，所以就98个前端点光纤占用量仍较大。

此外，采用该方式进行传输，前端设备的传输波长以及设备本身通常为定制产品，所以，前端设备不可互换问题严重，如系统发生故障受制于维修周期，恢复时间长;采用备件的方式又存在设备的兼容性问题。因此，该传输方案在实际应用中也有诸多不可接受的弊端。

3、采用时分复用技术进行节点插入传输

基于时分复用技术的节点光端机，采用分割时隙的方式完成多路视频的复用传输。该技术可在一芯光纤上同时插入多个节点，每个节点通过分配到的时隙，将视频等信号在中心接收机实现统一输出，从而完成视频、数据等类信号的实时传输。

得益于时分复用技术，该类型的前端节点光端机只需要分配到时隙即可实现信号的传输。因此，其前端节点光端机可以进行任意互换，方便了系统管理。该系列光传输系统上集成了网管功能，设备运行情况在管理中心一目了然，极大地节省了人力成本。

该技术节点插入式光端机分为十节点和百节点两类。十节点光端机支持在一芯光纤中最大支持10个节点插入。百节点光端机支持最大100个节点插入。系统中每个节点支持1~4路视频接入，最大可扩展至20路，全网支持2000路视频接入，最大同时传输128路无损视频图像至管理控制中心。

传输可靠性措施

节点式传输中，由于链路较长、插入点多，所以对光纤资源的可靠性要求也逐渐增加。相对于点对点光端机传输，多点插入式传输，某节点故障带来的影响会更大。下面提出二种故障的保障性措施。

1、节点掉电故障保护

节点机的供电将会影响到系统可靠性。因此，采用光路保护功能是必要的，参见图1。

如图1在某个节点出现掉电故障后，节点光端机内置的光路保护功能将使得光路可以跳过该故障节点，不影响到前后节点图像等信号的传输。在故障节点恢复供 电后，该节点的运行自动恢复。该光路自保护功能，为防止节点供电故障而影响系统正常运行起到了关键的作用。

2、光纤断裂传输保护

对于点对点系统，如果某点光纤断开，仅只影响某单个节点。而对于插入式传输系统，如果出现光纤断裂，如图2所示的结构，则光纤断裂处的后续节点就不能与控制中心实现双向的信号传输。

图2 链式传输无法屏蔽单点链路故障图

鉴于此，在本工程中，系统采取了环状架构来保障信号的传输，环路具备自愈功能，在任意点出现光纤断裂，系统会重新指定所使用的光线传输路径，从而达到不间断传输的功能。与此同时，系统中心的网管软件可以根据故障情况进行提示，提醒用户对出现异常的光路进行检查。光纤环路架构示意图见图3。

设计及实现

本次项目前端配置98台天为电信节点光发射机和98台开关量采集器，中控室配4套百节点光接收机等，总共组成4套传输链路，实现255路视频、网络以及开光量信号的传输。每套百节点光端机均采用两芯主干光纤形成自愈环，同时每节点含光路保护功能，在最大限度节约光纤资源的同时也为系统的稳定运行提供了强有力的安全保障，具备抵抗光纤出现单点断裂情况下，即使某个设备出现故障或者出现断电情况下，系统仍然可以正常运行，保证了任何节点的传输设备损坏或任何一点光纤断开都不会影响其他节点设备和中心的通信。

本方案采用两芯光纤组成单纤自愈环网，由于节点数量较多，为了平衡每个节点间以及节点到中心的距离，所以没有采用在1芯光纤上逐点接入的方式，而是采用在2芯光纤上跳接设备的方式，保证了传输结构的合理，两条光纤在最远端汇合于节点设备上，合理地分布了设备之间的链路中继距离，其结构示意如图四。