万琪，梁健，李桐

[摘    要]针对传统光纤配线架易损坏、端口查找困难，拔纤、插纤不可控，误拔纤也没有告警提示，资源管理数据库与ODF光跳纤实际不符，导致资源利用率降低;连接关系不能自动进行校验，效率低，易出错，难以实现光纤故障快速恢复，影响电网可靠运行，导致运维成本高等问题。本文介绍通过机器操作手对光纤配线自动进行校验，自动完成连接器的插拔，建立输入光纤和输出光纤之间的连接，完成所需光纤业务的调整及开通。开通光纤业务不需要派人親自去现场插拔跳纤和整理跳纤线缆，只需后台操控即可的运维方案，提升了通信光纤智能化运维水平，具有良好的推广和应用价值。

[关键词]光纤配线;机器操作手;自动校验

[中图分类号]TM73 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–00–02

Implementation Scheme of Intelligent Optical Fiber Distribution

System based on Machine Operator

Wan Qi，Liang Jian，Li Tong

[Abstract]The traditional optical fiber distribution frame is easy to be damaged， the port is difficult to find， the fiber pulling and inserting are uncontrollable， and there is no alarm prompt when the fiber is pulled out by mistake. The resource management database does not match the actual situation of ODF optical fiber jump， which leads to the reduction of resource utilization; The connection relationship can not be automatically checked， which is inefficient and error prone. It is difficult to realize the rapid recovery of optical fiber fault， which affects the reliable operation of power grid and leads to high operation and maintenance cost. This paper introduces the automatic verification of optical fiber wiring by machine operator， automatic plug-in and plug-in of connector， establishment of connection between input optical fiber and output optical fiber， and completion of adjustment and opening of required optical fiber service. The operation and maintenance scheme of opening optical fiber business does not need to send someone to plug and unplug the jump fiber and sort out the jump fiber cables on site， and only needs background control， which improves the intelligent operation and maintenance level of communication optical fiber， and has good promotion and application value.

[Keywords]optical fiber wiring; machine operator; auto check

现场光纤配线系统的维护、管理均为人工操作，光纤配线的调整、连接、光纤配线的管理及检测等工作需运维人员亲自到现场开展，需花费较多的人力物力，大大增加了运维工作量和成本。因此，光纤配线系统迫切需要智能设备来代替人工操作，实现远程控制光纤跳纤、配线和纤芯调整监测、光缆技术指标检测等。本文应用物联网技术实现了光缆健康状态监测，应用自动化极坐标机器手技术、软件大数据分析，实现了自动跳纤的光纤连接器插拔操作和跳纤线缆管理、光缆故障预防的控制等。

1 光纤配线系统现有运行维护方法

机房内传统光纤配线架（图1）人工操作工作主要有：①变电站通信系统要开通一项光纤业务，执行一次跳纤，运维人员需亲自到现场，较远的地方花费时间很多，大大增加了运维人员的工作量和成本。②当在用光缆纤芯故障时，需到现场进行测试才能判断光缆故障点，同时按先抢通后修复的原则，需要把好的备用纤芯调整为运行纤芯，这个工作过程花费的时间长;③冗余光纤每年一次的定检工作单一，却耗费大量人工车辆以及仪表等设备投入，而测试结果缺乏软件分析，预判潜在的故障。④电网的安全稳定运行对通信系统的安全、可靠性要求，变电站通信机房光纤配线系统施工人员不按要求使用光缆纤芯，对光缆纤芯随意调整。⑤光纤端口管理工作。依靠人工完成光纤通信在电力系统内大量使用，承载着电网自动化、光纤保护、配电自动化、营销自动化、用电信息采集、办公自动化等重要业务。光纤通信的可靠性对电网安全生产和经营管理具有极其重要的影响。

但是传统的光纤资源网络是一个无源网络，只有简单、原始的管理和维护措施，存在以下缺陷：①传统光纤配线架采用纸质标签，但是纸质标签制作麻烦、易损坏、端口查找困难，拔纤、插纤不可控，误拔纤也没有告警提示;②资源管理数据库与ODF光跳纤实际不符，导致资源利用率降低;③纸质工单、人工查找和人工录入数据，导致施工效率低下;大量人工耗时与资源信息的不可靠，导致网络建设和运维成本高。因此，传统的光纤网络全部依赖人工，不便于管理，连接关系不能自动进行校验，效率低，易出错，难以实现光纤故障快速恢复，影响电网可靠运行。

2 基于机器操作手的智能光纤配线系统实施方案

高效管理光纤资源是电力通信迫切要解决的问题，需要一款智能设备来代替人工操作。为此提出以下解决方案：①应用物联网感知技术，在主站端实时查看光纤链路的动态关系;②应用自动化技术，通过智能机器操作手和模块式仪表实现对冗余光纤的自动巡检及自动定位故障点，远程控制物理端口跳纤实现故障纤芯与备用纤芯的调用、实现备用纤芯每年一次的定检工作;③依靠软件远程发出操作命令，机器人在无人值守站点可自动调度光纤链路;使用方便的可自动跳纤结构，免人工维护全自动配线，远程控制，开通业务不需要派人亲自去现场插拔跳纤和整理跳纤线缆，只需后台操控即可。④操作记录自动传至服务器端，电子工单，电子日志，并且机器操作手带有视频监控功能，可对站内操作远程实时监控。

虽然市面上已有的光纤自动配线架，但基本都是采用直角坐标机器人。这种方式只解决了光纤连接器插拔的问题，而无法解决跳纤线缆的管理问题。当芯数增多时，跳纤基本是绞在一起，会影响下次跳纤，需要运维人员现场整理光纤线缆，无法真正实现免人工维护;也有采用光开关进行交叉连接的，这种方式首先是成本代价非常高，同时会增加链路衰耗，不适合大容量应用场景。

本方案通过在光纤配线架中配置光纤配线盘、极坐标机器人和前端控制器，前端控制器接收来自后台服务器的命令，由软件驱动控制的机器手完成光纤端口的自动跳接、管理;同时机器手配合测试系统可以完成光纤链路状态的自动检测。这些核心功能确保所有光连接的增加、变更、移出等操作是遠程的、可靠的、高效的和可追溯的;也使得智能电网中光纤网络的定期巡检、故障定位、远程光纤链路切换等智能化操作（图2、图3）。实现以下目标。

（1）确保光纤配线架上端口信息监测。通过显示屏可显示配线架上各端口信息及组成的光纤路由信息，实在各端口的纸质标签的电子化，即实现电子标签的功能。避免了传统纸质标签制作麻烦、易损坏、端口查找困难的问题。

（2）实现光纤配线架远程控制开通业务。通过指令控制配线架内的前端控制器，使其控制光纤配线盘上的光纤端口与极坐标机器人上的光纤插头按照规定轨迹线转动实现端口与插头的对接。并同时在后台变更两者的逻辑关系及相关的信息。

（3）实现低成本高效管理。通过机器人跳接或转接开通业务，降低了使用人工时及跳接时的对接工单及错误，节约了资源，提高了工作效率。

（4）实现光纤资源的快速盘点。通过软件系统支持盘点人员借助电脑端或App对光纤端口资源盘点并生成盘点报告、信息情况统计表，提高盘点效率。

（5）按指令通过智能机器操作手自动实现在ODF配线架上的光纤物理端口切换，开展故障光纤自动测试，快速判断光缆的故障点。减少了需技术人员驱车前往变电站利用光时域反射仪判断光缆故障点的过程，缩短光缆故障的抢修时长。

（6）按指令通过智能机器操作手自动实现在ODF配线架上的光纤物理端口切换，自动实现故障光路通过备用光缆（或备用纤芯）快速恢复通信业务的正常运行，实现光纤配线系统运行维护工作的数字化转型。缩短生产实时及非实时业务中断的时间，避免因中断业务过长导致发生电力安全事件。

（7）解决光纤资源的动态管理，实时掌握光缆链路的衰减状态和连接状态。

3 结束语

应用物联网技术实现光缆健康状态监测;应用自动化机器手技术、软件大数据分析，实现对光缆故障预防的控制;智能机器手根据光纤连接器特殊结构设计的;配合智能算法用于精准定位纤芯连接器的位置;机器手内部布置有多个不同类型的传感器，用于有效抓取光纤连接器，实现连接器的插拔;并以最精确的方式对接输入输出纤芯。视频监控系统能有效在线监控智能机器手抓起的纤芯连接器及线缆的状况，通过智能机器算法，判断纤芯连接器的形状、位置和角度，在线调整机器手的转角及行程，让纤芯能够有效对接，连接器重新插拔后，纤芯连接损耗可控制在0.15 dB，保证光纤系统的传输性能。

参考文献

[1] 保罗.机器人操作手：数字，编程与控制[M].北京;机械工业出版社，1986.

[2] SaeedB.Niku.机器人学导论：分析、系统及应用[M].北京;电子工业出版社，2004.