主页（http://www.pttcn.net）：节点光端机在城市管网监控系统中的应用(2) 以某公司自愈环光端机为例，该光端机具备多达100个节点的接入能力，适用于光纤资源有限的逐点插入特性的场合，采用冗余环状拓扑结构，具有极高的安全性。每个环路最多可接入100个前端接入设备，中心交换设备可切换输出128路视频，每个节点可接入1-4路视频带二路双向数据、二路反向数据和1路百兆以太网信号(单节点可扩展至最大20路视频、10路双向数据、10路反向数据和1路以太网信号)，整体系统传输交换能力为2000X128，支持操作键盘实现切换2000路接入视频到128路输出视频的全交叉调用。 考虑到本系统中大量视频图像需要实时传回中心，进行实时图像录像，这要求传输系统具备强大的传输容量，且要求系统具备多节点插入传输功能，所以基于时分复用技术的百节点光端机便能很好地完成本工程98个节点的视频图像以及相关多种类信号的传输。 综合本系统实际，根据系统视频、数据接入的位置和系统的光纤资源分布，为系统配置了98台百节点接入光端机。由于管理中心设置于广福路与昆洛路两条路的中心交叉处附近，管理中心与系统前端之间设置了4条光纤环路，每条环路采用两芯主干光纤，使系统的任意一条环路都具备了在光纤出现单点断裂的情况下仍能保持正常工作的能力。 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。
图1 节点掉电故障光路保护功能示意图 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。
图3 环路自愈功能，自动屏蔽故障的光纤 该系统中，同时采用了组环和光路保护功能，可以屏蔽任意节点断电故障，并具备在链路上单点光纤断裂后仍可以正常维持整个系统的运行，由此，大大提高了系统的可靠性。 设计及实现 本次项目前端配置98台节点光发射机和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。
图4 接入点分布情况图 该系统中所有前端视频图像和其它信号经过前端节点光发射机接入主干光纤，每个节点光端机最大接入4路视频图像，提供反向2路共享RS422信道，用于传输前端快球的控制信号。同时每个节点构建2路双向独立数据信道供前端控制设备与中心进行连接，本系统中其中1路用于传输开关量信号。前端的开关量信号通过开关量采集器，转换为RS422信号进入百节点光端机进行统一传输。每个节点机提供的100M共享以太网用于传输自控系统信号和IP电话信号。 所有前端接入信号在中心接收机上进行统一输出，在中心接收机上通过相应的板卡来提供相应的接口。在系统容量需要增减时，通过增加前端发射机以及中心板卡，即可实现链路视频、数据、音频、电话、开关量的扩展。 系统中共有4套64节点光传输接收设备，视频信号从64节点接收机8路视频输出板输出到视频分配器，共使用16台视频分配器对255路视频进行复制分配，一组输出到硬盘录像机进行录像，另一组输出到矩阵，供电视墙使用。矩阵通过模拟键盘进行切换控制，硬盘录像机通过客户端软件浏览实时视频及录像资料。 摄像机的PTZ控制信号在中心通过多协议转换器进行连接，4台接收机的控制端口与多协议转换器控制输出口相连，多协议转换器支持多种协议输入，可实现多种设备控制前端摄像机，也就是说通过矩阵和硬盘录像机都可对可控摄像机的PTZ进行控制，可以为后台客户端通过网络方式访问系统。 系统4台节点传输接收端的网络信号连接到交换机，通过交换机接入到自控系统电脑以及IP电话服务器。报警信号由4台64节点接收机全输出到开关量采集器的接收机，将前端的开关量信号输出给报警系统主机，由报警主机实现系统的布防、撤防以及声光联动。通过报警码转换器将报警主机的报警码转换为矩阵能够识别的报警信号，由矩阵实现图像联动报警，当综合管沟内部发生报警时，报警区域附近的摄像机图像在指定布防监视器上自动弹出。
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