光缆线路工程设计毕业论文.docx
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光缆线路工程设计毕业论文
光缆线路工程设计毕业论文
1绪论…………………………………………………………………………………4
2光缆分类……………………………………………………………………………4
3光缆线路设计的原则和容………………………………………………………5
4光缆线路路由选择原理……………………………………………………………5
5线路敷设方式选择原理……………………………………………………………6
6光缆选型……………………………………………………………………………8
7传输设计……………………………………………………………………………9
8电缆线路的防护设计原理…………………………………………………………9
9结论…………………………………………………………………………………12
参考文献
附录
1绪论
光纤通信技术是近三十几年迅猛发展起来的高新技术,它的诞生和发展,给世界通信技术带来了划时代的革命。
随着国际互连网等信息技术的广泛普及应用,光纤通信技术也取得了很大的发展。
光缆技术的发展,使得光缆的种类更加多样化,通信质量得到了很大的提升,特种光缆的产生更是在很大程度上解决了一些光缆敷设上面的技术难题。
对于我国来说,进几年政府对通信行业的大力支持,特别是西部大开发以后偏远落后地区人们对移动通信的需求,对通信质量的要求,都促进了通信事业的迅猛发展。
因此,光缆工程设计在当今社会也就显得格外重要。
2 光缆传输系统分类
2.1 按线路等级分
按光缆传输线路的等级区分,可以分为以下3类:
长途光缆线路
中继光缆线路
用户接入光缆线(环)路
一般本地网之间的传输线路可称作长途线路,本地网交换局间的传输线路称为中继线路,交换局去用户间的传输线路称为用户接入线路。
2.2 按敷设方式分
按光缆通信线路的敷设安装方式来分,常见的可以分为以下几类:
直埋敷设
管道敷设
架空敷设
海底敷设
水下敷设
直埋敷设把光缆直接埋在地下土中。
管道敷设是在已铺设好的管道中布放光缆,管道按管材材料又分为:
水泥管、塑料管、钢管、陶瓷等,前两种常用。
架空敷设包括有杆路架空、电力塔架空等。
光缆线路安装按施工手段又主要有人工和机械两大分类。
2.3 光纤结构与分类
1. 光纤结构
光纤呈园柱形,它由纤芯、包层与涂敷层三大部分组成
2. 光纤分类
目前光纤的种类繁多,但就其分类方法而言大致有四种,即:
按光纤剖面折射率分布分类:
阶跃光纤与渐变光纤,阶跃光纤结构是
单模光纤的结构形式之一。
按传播模式分类:
多模光纤与单模光纤;由于单模光纤仅能传输一个
最低模式的光波,从而避免了模式色散的问题,故单模光纤具有极宽
的带宽,特别适用于大容量的光纤通信。
按工作波长分类:
短波长光纤与长波长光纤,长波长光纤因具有衰耗
低、带宽宽等优点,特别适用于长距离、大容量的光纤通信。
按套塑类型分类:
紧套光纤与松套光纤;松套光纤的制造工艺简单,
其衰耗、温度特性与机械性能也比紧套光纤好,是目前主要的光纤类型。
对于单模光纤,目前ITU—T已经标准化的有4种:
G652、G653、G654、G655。
G652单模光纤目前已广泛使用,称为1310nm性能最佳的单模光纤。
G653光纤称为色散移位光纤,又称1550nm性能最佳的光纤。
它的
优点是可实现大容量长距离的传输,缺点是不能用于DWDM系统。
G654光纤称为截止波长移位的光纤,主要用于超长再生段距离的海
底光缆通信。
G655光纤是非零色散移位单模光纤,它不单具有G653光纤的大容量长距离
传输的优点,且适用于DWDM密集波分复用系统。
3. 光缆分类
光缆:
中心束管式、层绞式、自承式、带状、骨架式
4. 光缆结构
光缆结构可粗略的分为以下几个部分:
:
光缆的主体部分,是光纤集中的地方,还有加强芯、石油膏填充。
外:
PE护层和外护层
3光缆线路设计的原则和容
基本原则
1.工程设计必须贯彻执行国家基本建设方针和通信技术经济政策合理利用土地重视环境保护。
2.工程设计必须保证通信质量,做到技术先进、经济合理、安全适用、能够满足施工生产和使用要求。
3.设计中应进行多方案比较,兼顾近期与远期通信发展的需求,合理利用已有的网络设施和装备,以保证建设项目的经济效益,不断降低工程造价和维护费用。
4.设计中采用的产品必须符合国标和国家规定,未经试验和鉴定合格的产品不得在工程中使用。
5.设计工作必须执行科技进步的方针,广泛采用适合我国国情的国外成熟的先进技术。
(1) 将光缆线路的安全、稳定、可靠放在首位,尽量避开环境条件复杂与地质条件不稳定的地区。
(2) 光缆线路路由应尽量沿靠主要公路,并顺路取直,以便于施工和维护。
(3) 光缆过河遇有稳固可用的桥梁时,尽量从桥上通过。
采用水线过河方式时,要求选择适合敷设水底光缆的安全过河位置。
(4) 光缆进入城市的通信局时,应结合城市的建设规划确定具体路由及敷设方式。
(5) 光缆线路的保护方式,应根据现场的客观条件因地制宜采取相应的保护措施,并需考虑经济合理性。
4光缆线路路由选择原理
光缆路由的选择应以设计任务书为依据,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。
光缆路由沿公路敷设应做到顺路取直,不要随弯取线,以免增加线路长度。
在一些地形复杂、障碍较多的地段,应考虑施工维护的方便,不要强求长距离的大直线,其隔距要求应根据规或设计要求确定。
光缆路由应选择在地质稳固、地形平坦、自然危害少的地方。
在平原地区应避开湖泊、沼泽、水塘、沟渠及排涝积洪等地带,山区路由应尽量避免翻山越岭,选择地质稳固、坡度较平、石方工作量少便于维护施工的地带,避开沟渠和水土流失的地方等。
山区选择路由时还应进行防雷调查,尽量避开落雷较多的地段。
进入市区的光缆路由应符合城市发展规划,避免选择在规划的建筑红线围以,防止设于待拓宽或变动的街道、未定型的街道、远期规划的工业区及城市发展区,在市区应尽量利用配合市话管线路由一并考虑。
(1) 确定光缆线路的具体路由:
明确光缆线路与沿线县城、村镇、公路、铁路水库、河流等地物的相对位置;经过市区的街道、占用的电信管道;特殊地段光缆的具体位置。
(2) 确定光缆进局位置和方案。
(3) 拟定各段光缆的规格型号及防护措施。
(4) 记录线路所穿越的铁路、公路、桥梁、大堤、果园、以及其他重要设施等,要同相关单位就施工方案及赔补等相关问题达成共识并签定协议。
(5) 向沿线相关单位调查与工程设计施工所需相关信息资料。
5光缆线路敷设方式选择原理
市话光缆线路或长途光缆线路进入市区的部分,应尽可能采用管道敷设方式,只有在没有管道又
无条件新建管道时,可采用直埋敷设方式。
当直埋敷设也困难时,可采用架空方式作短期过渡。
长途光缆线路在郊外一般采用直埋,遇到下列情况可以采用架空敷设方式。
穿越河沟、峡谷直埋特别困难的地段、施工特别困难或赔偿费用过高的地段,市区暂时无条件建设管道的地段,已有杆路并可以利用架挂的地段,
农村本地网光缆线路,县城地段应采用管道敷设,其余采用现有的农话杆路加挂。
跨越河流的光缆线路,尽可能利用固定在桥梁上的管道或槽道敷设,如没有管道和槽道时,可与有关部门协商?
在桥上加装支架敷设。
当上述条件无法满足或命名线路迂回距离太长时,则采用水线敷设。
具体如下:
1.直埋光缆线路
(1) 直埋光缆线路路由应以现有的地形、地物、建筑设施和既定的建设规划为主要依据,并应考虑有关部门发展规划的影响。
经过城镇的直埋光缆线路路由应符合城建规划要求,尽量选择在光缆线路不受损害及将来移动性较小的地区。
(2) 直埋光缆线路应选择地质稳固、地势较为平坦的地带敷设光缆,尽量少穿越障碍和翻山越岭,避开塌陷地段。
在平原地区敷设光缆,应避开湖泊、沼泽、排涝蓄洪地带,尽量少穿越池塘、沟渠,并应考虑农田水利和平整土地规划的影响。
光缆线路通过山区,路由宜选择在地势变化小、土石方工程量较小的地区,避开陡崖、沟壑、滑坡、泥石流及洪水危害、水土流失严重的地方。
光缆线路路由应短捷,不宜强求大直线。
(3) 直埋光缆线路应以交通线为依托,方便施工和维护,缩短障碍抢修时间。
在符合大的路由走向的前提下,光缆线路宜沿靠公路、乡村大道或机耕路,但应顺路取直。
避开路旁设施和计划拓宽、取直地段,一般离开公路100米以外。
(4) 光缆线路穿越河流,应选择在符合水底光缆敷设要求的地方,并应兼顾大的路由走向。
光缆线路过河处附近有永久性坚固桥梁时,光缆应优先考虑从桥上通过。
(5) 宜避开强电影响严重的变电站、易遭雷击和易受到机械损伤的地段。
(6) 不宜穿越大的工业基地和矿区,不宜穿越不下电路的城镇,尽量少穿越村庄。
(7) 不宜穿越森林、果园、茶林、苗圃及其他经济林场等。
(8) 其他有可能影响光缆线路安全或稳定时,应采取有效的技术措施。
2. 塑料管道化光缆线路
气吹法塑料管道化路由的选择除应满足直埋光缆的要求外,还应虑:
(1) 塑料管道路由应选择在路由顺直、地势较平坦、地质稳固、高差较小、土质较好、石方量较小、不易塌陷和冲刷的地段,避开地形起伏很大的山区。
(2) 塑料管道路由宜沿现有(或规划)公路敷设,并顺路取直。
与公路的隔距不宜超过200米,避开公路升级、改道、取直、扩宽和路边规划的影响。
(3) 优先考虑在高等级公路中间隔离带、边沟或路肩上建设。
(4) 不宜选择在地下水位高和常年积水的地区。
(5) 应便于空压机(由汽车拖载)设备运达。
3. 进城管道光缆线路
(1) 进城光缆宜采用管道方式敷设。
利旧原有管道敷设光缆,应选择路由短捷、管道质量良好、管孔有富余的管道。
(2) 新建管道路由宜与市话网的发展规划相结合,并符合城建部门要求。
其路由选择应考虑的因素如下:
路由短捷、地势平坦、转弯少、高差小、地质稳固、地下水位低。
地下各种管线及障碍物少。
管道应建在定型(或规划)街道的人行道上,受条件限制时也可建在慢车道上。
在不具备新建管道条件的街道或地段,可考虑建设简易塑料管道。
4. 光缆在桥上敷设时应考虑的主要问题
(1) 要取得桥梁主管部门的同意或认可(至少是口头同意),待施工图设计阶段再由建设单位具体办理协议手续。
(2) 桥上光缆的安装方式,应以光缆线路安全、稳固为基本前提,并根据桥梁结构确定不同的建筑方式。
如桥上管道、槽道敷设,或桥下吊挂、桥侧面加支架(托架或挂钩)并用钢管保护等。
(3) 桥上管道一般应与桥梁建设同时施工,避免桥梁建成后凿孔打洞影响桥梁结构。
如需要在已建桥梁上通过时,应与桥梁主管单位共同拟定出不影响桥梁建筑结构并便于维护和安装的合理敷设方案。
(4) 要考虑桥下净空。
光缆的安装高度应保证最高洪水位期间的通航和泄洪不受影响。
光缆位置宜设在桥梁的下游侧,以防意外的机械碰伤。
(5) 要考虑桥梁的伸缩,特别是一些跨度大的重要桥梁。
通信管道及光缆应能适应桥梁伸缩的影响。
如采用伸缩套管、余留光缆等。
(8) 桥上管道在桥梁的两端应设置人孔或手孔,以便于和其它敷设方式衔接。
(9) 冬季结冰地区要特别注意桥上管道或槽道的排水问题。
如随桥梁形成坡度,或设置排水孔洞。
(10) 要考虑钢管及桥上附架所用铁件的防锈措施,如暴露在空气中时可涂防
锈漆,埋在土中的也可涂刷沥青。
(11) 对大型铁路、公路钢结构桥梁应考虑光缆的防震问题。
如采用填充油膏结构的光缆,钢管的光缆用塑料子管保护等。
尤其光缆接头尽量不要安放在桥上,以免受震开裂或断纤。
(12) 对桥下净空较小的河流,尚应考虑光缆防火。
防止在桥下烧火损坏光缆。
5. 水底光缆过河位置选择
水底光缆的过河位置除应选择在适合敷设水底光缆的地点外,还应照顾干线路由的走向,勿使其偏离干线大路由走向过远。
但对于大河流或主要的繁忙河道,则应以选择较合适的光缆过河位置为主。
对确定的水底光缆过河位置,应到相关单位收集有关河道及水文资料,过河方案要取得航道主管部门的同意或认可,待设计批准后由设计提供图纸、由建设单位具体办理正式协议手续。
(1) 适合敷设水底光缆的河段
水流平稳、河面较窄。
河道顺直、固定。
河床平缓、稳定,为土(或沙)质。
两岸坡度较小。
(2) 不宜敷设水底光缆的河段
河道的转弯地段。
河流的交汇处。
水道经常变动的地段。
险滩、沙洲附近。
经常产生旋涡的河段。
河岸陡峭、常遭猛烈冲刷塌方的地段。
险工地段。
冰凌堵塞为害的河段。
有拓宽、疏浚计划的河段。
石质或卵石河床,施工困难的地段。
有腐蚀性污水排泄的水域。
附近有其它水底光(电)缆、沉船、爆炸物、沉积物等的区域。
以及码头、港口、渡口、桥梁、抛锚区、船闸、避风港和水上作业区的附近,均不宜敷设水底光缆,如需敷设时距上述地点应大于300米。
(3) 敷设备用水底光缆的条件和要求
特大河流(水面宽在1000米以上,如长江、黄河等)。
通航繁忙的较大河流(水面宽在500米以上)。
限于自然、地形条件,光缆的安全性较差或抢修很困难的河流。
主、备用水底光缆的间距不宜小于1000米。
主、备用水底光缆和陆缆间的连接,应采用分歧接头盒或连接器箱。
连接器箱应安装在水线终端房或专用人孔,可进行人工倒换。
6 光缆选型
光缆的正确工程选型是保证工程传输质量的重要一环。
光缆的光纤芯数及光纤的类型或特性指标要求是根据近远期业务需求及规划和光纤通信技术的发展情况来确定,工程用主要光缆的结构类型或敷设方式需要根据施工路由的实际情况来确定。
在市话管道或长途硬塑料管道敷设的条件下,一般采用PE或PVC护套、层绞式或中心管式结构光缆,缆中以镀锌钢丝绳作加强芯,通常在护套和缆芯之间加A/PE防水层。
在架空敷设条件下,一般采用与管道敷设条件下结构相同的光缆而在农村本地网架空光缆线路建设中也可以选用束管式光缆或自承式光缆以降低工程造价。
在直埋敷设条件下,选用光缆结构除满足管道敷设条件外还应加钢带铠装或钢线铠装层,也有的是加皱纹钢管层以增加光缆的抗侧压力等机械强度。
在水线敷设条件下的光缆,选用钢丝铠装层光缆,以更好地保证机械强度。
电力部门选用的光缆,可选用复合光缆它是把光纤置于缆中间外面是满足强电输送条件的金属构件,即架空复合地线光缆,亦可采用全介质自承式光缆。
在强电场区域或雷击特别严重的地段可选用无金属光缆,即全介质自承式光缆,它能有效地防止电磁感应。
在计算机房及数据通信或用户光通信网中可选用带状光缆或室光缆。
室光缆宜采用具有阻燃性能的外护层结构,如聚氯乙烯外护层或无卤阻燃外护层等。
不论采用哪种敷设方式和选用哪种结构的光缆,凡在野外敷设条件下的光缆都必须使光纤防水、防潮,所以光缆中应该填充防水油膏或具有其他防潮层,以阻挡水分或潮气进入光缆,保证光缆常年使用,传
输性能不致劣化。
7传输设计
光传输再生段距离由光纤衰减和色散等因素决定。
不同的系统由于各种因素的影响程度不同,再生段距离的设计方式也不同。
在实际的工程应用中,设计方式分为两种情况,第一种情况是衰减受限系统,即再生段距离根据S和R点之间的光通道衰减决定。
第二种是色散受限系统,即再生段距离根据S和R点之间的光通道色散决定。
光纤数字传输系统的再生段长度计算应首选最坏值设计法计算?
即在设计时?
将所有光参数指标都按最坏值进行计算?
而不是设备出厂或系统验收指标。
优点是可以为工程设计人员及设备生产厂家?
分别提供简单的设计指导和明确的元部件指标?
不仅能够实现基本光缆段上设备的横向兼容?
而且能在系统受命终了?
所有系统和光缆富余度都用尽?
且处于允许的最恶劣的环境条件下仍能满足系统指标。
8电缆线路的防护设计原理
防机械损伤
直埋敷设方式的光缆线路中,穿越铁路或主要公路必须采用顶管施工的地段应用径不小于80mm的无缝钢管或对边焊接镀锌钢管保护,并在钢管穿放2?
4根塑料子管子,管径为光缆外径的1.2~1.5倍,穿越一般公路或简易公路采用破路埋设时,可用径不小于50mm的聚氯乙烯等塑料保护,也可用钢筋混凝土平板保护。
在河流暗滩、沿村镇街道及基建工地附近可用覆盖红砖或水泥瓦保护,在由于水、溪流冲刷威胁或高坎地段,应砌石坡保护。
管道敷设方式光缆线路中市话管道,如果为水泥管孔光缆布放前应清洗管孔。
每孔布放三根塑料子管,其子管的等效总外径不大于水泥管孔径的85%?
而光缆外径为子管径的70%左右。
三根塑料子管应捆扎在一起同时一次布放,且两人孔之间不能有接头。
每根子管可分别布放一根光缆。
在市话管道穿放塑料子管的方法,不仅提高了管孔的利用率,而且对于管道的光缆防鼠咬等很有效,在使用和维护中,抽、放光缆也不会损坏其他光缆。
光缆在人孔里应靠人孔壁安放,绑扎在电缆托板上,以防线路维护人员登踩、搬运电缆是挤压而损坏光缆。
直埋或管道光缆引上电杆时?
采用径不小于50mm的钢管并在钢管穿放塑料子管保护。
钢管靠电杆固定?
露出地面高度应不少于2m。
光缆在人孔或进线室敷设部分,采用蛇形塑料软管纵剖包扎保护。
光缆弯曲时,其曲率半径不应小于光缆外径的20倍。
防强电影响
光缆中的光纤是非金属材料,传输的光信号不受外界电磁场的干扰,所以在光纤部分可以不考虑强电的影响。
但由于绝大多数使用的光缆并不是无金属光缆,其中包含有金属材料,如金属加强芯、金属护套等。
因此有金属构件的光缆,简称金属光缆,线路会受到强电的影响。
强电线路靠近金属光缆时,会在光缆铜线、金属加强芯、金属防潮层、金属护套等金属构件上产生感应电动势和电流当其达到一定强度时就会损坏光缆,危及人身安全。
光缆线路防强电影响措施如下?
1光缆线路及强电线路之间保持一定的隔距,使光缆金属构件的短期和长用危险纵电动势分别不大于12000V和60V。
2在接近交流电气化铁道的地段进行光缆施工和检修时,将光缆中金属构件临时接地避免将高电位引上光缆。
3在接近发电厂、变电站等地电信高的区域,不将光缆的金属构件接地,避免将高电位引上光缆。
4采用非金属加强芯光缆或非金属光缆,但直埋光缆除外,因为这种光缆对潮气渗透的抗力较低,而且在维护在工作中难于确定光缆位置。
5增加光缆PE外层厚度,以提高光缆护套的绝缘和耐压强度。
防雷电
目前一般的光缆中不含铜线回路,但具有金属加强芯等构件和架空吊挂物为金属材料
的条件下的防雷电措施如下。
1光缆中的金属物件不做接地,使之处于浮动状态。
局站的光缆金属构件互相连通接保护底线。
2在接头处,相邻光缆间的金属物件不做电气连通,光缆各金属构件之间也不做电气连通。
直埋光缆在接头处两侧光缆的金属铠装层各用一根检测线,分别由接头盒两端引出接至检测标石,供线路维护人员监测PE护套的绝缘性能用,检测线平时不接地,只是测试时才临时接地。
3直埋光缆时,土壤电阻率小于100或年雷暴日少于20天的地段,可以不采取防雷措施,年雷暴日在20~80天,土壤电阻率为100~500的地段,可在光缆上方0.3?
0.4m处敷设一根Ф=6mm的钢筋作避雷线,全年雷暴日大于80天,土壤电阻率大于500的地段,应敷设两根防雷线。
雷击特别严重的
地段可选用非金属加强芯光缆或无金属光缆。
精心选择直埋光缆线路路由,光缆避开孤立大树树干、高耸建筑物及其保护接地装置等引雷目标的净距不小于15m。
在架空敷设光缆情况下?
光缆架挂在明线的下方,利用明线对光缆起屏蔽作用,而且光缆吊线作间断接地?
2km左右一次。
在雷击特别严重或铁路屡遭雷击的地段,在电杆上方架设架空地线或另设避雷针。
4防腐蚀不论是管道、架空光缆?
还是直埋的铠装光缆外层都挤有一层塑料护套,它具有良好的防蚀性能,但是如果在光缆的生产、运输或施工过程中,由于操作不当,会造成塑料护套层的缺陷或损伤,致使光缆对地绝缘性能下降,甚至会形成潮渗水的隐患。
所以光缆出厂验收和施工竣工验收时,要有一个光缆中的金属构件对地绝缘指标,它在单盘制造长度下宜不小于1000M/km,光缆中继段宜不小于100M/km。
光缆在化学腐蚀特别严重地段敷设时,也有在原有塑料护套外层再加挤一层较厚的护套的做法,这是相当有效的。
光缆防腐蚀问题,主要是针对直埋和管道敷设方式而言,架空敷设情况下则没有那么严格。
不过保护好光缆护套的完好状态,对延长光缆的使用和寿命是具有重要意义的。
5防蚁蛀及鼠害
白蚁在寻找食物过程中,啃咬光缆的PE护层必分泌蚁酸,加速对光缆中金属构件的腐蚀。
老鼠也有啃咬光缆护套的习性,这都是对直埋和管道敷设光缆的危害。
克服的办法首先是精心勘察直埋光缆线路路由,设法避开白蚁丛生的地段,或者增加埋设深度,过去曾采用过施工中回填土时掺毒土驱杀白蚁的做法,但毒土多为对人畜有害的物质,不易推广使用。
国外生产的有放蚁光缆是在PE护套外加挤一层尼龙12的被覆物,或者修改PVC护套配方,目的都是使光缆最外层成为白蚁不爱咬或咬不进去的材料,从而可以防蚁蛀。
在管道敷设情况下防鼠咬的有效办法目前是在管道中加放塑料子管,并在人孔中将管孔口严密堵塞好,使老鼠无法进入管道。
在直埋情况下防鼠咬最好的办法是光缆加钢带或钢丝铠装。
9结论
光纤通信是以激光作为信息载体,以光纤作为传输媒介的通信方式。
由于光纤的传光性能优异、传输损耗小、传输距离远、工作频带宽、抗干扰能力强等优点,因此,在当今的通信方式中已经形成了一个以光纤通信为主,微波、卫星通信为辅的格局。
光纤通信技术是近三十几年迅猛发展起来的高新技术。
它的诞生和发展,给世界通信技术带来了划时代的革命。
发展趋势
1向超高速系统的发展
2向超大容量WDM系统的演进
3新一代的光纤以具有巨大的传输容量而取代旧光纤。
参考文献
[1]庆,德民,颖.《通信光缆与电缆线路工程》,人民邮电2011年
[2]罗建标.《通信线路工程设计、施工与维护》,人民邮电 2012年
附录
(对于一些不宜放入正文中、但作为毕业设计(论文)又不可缺少的组成部分,或有主要参考价值的容,可编入毕业设计(论文)的附录中,例如,图纸、翻译外文资料、公式的推演、编写的算法、语言程序等。
“附录”三号宋体,正文小四宋体)。
铁道职业技术学院毕业设计评审意见表
毕业设计题目
光缆线路工程设计
学生
王文祥
专业班级
通信信号订单一班
指导教师评语:
建议成绩:
指导教师(签字):
年月日
答辩委员会意见:
答辩委员会(教师、职称):
毕业设计成绩: