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光电电缆敷设新技术浅谈
2012-10-30     来源:转载

通信发展对网络容量提出了越来越高的要求,大量的光电缆需要迅速被敷设,而地理环境的构造是千变万化的,于是众多光电缆敷设新技术应运而生(例如时下在国内一些工程中已经使用的气吹安装技术就是其中之一)。同时,网络建设的加速和新兴敷设技术所带来的益处,又反过来要求光电缆要进行技术革新以适应更多的安装新技术,两者相互促进共同提高。目前革新光电缆敷设技术这一课题已经成为研究热点,事实上国际电信联盟标准化组织(ITU-T)也已对此进行了专题研究。   

 

新技术的优点显而易见。我们都能看出,新的敷设技术是对传统挖掘技术的延伸。传统挖掘技术的缺点是比较明显的:第一是很难通过自然的或人为的障碍,例如铁路、江河;第二是在狭窄的街道中不宜挖沟;第三则是要恢复原有路面,花费昂贵,例如古城市的中心。     

 

而光电缆敷设新技术相对于挖掘技术来说均具有如下共同优点:首先,节约安装成本。它可降低在城市内的安装费用,基本上无挖掘,减少挖掘费用,避免了因挖掘而产生的破坏;其次,节约时间。新技术设计和施工时间较短,当进行入网接割出现问题时,容易快速解决;最后,有良好的社会效益。光电缆敷设新技术无噪音、尘土,减少对交通的影响,减少对路面和地下设施的破坏。    

 

目前,无挖掘敷设技术主要包括直接钻孔技术、导向钻孔技术、冲击打孔技术和管道压力技术等。这些技术的共同点之一是在实施之前都必须对地下构造进行电波探测,以避免遭遇特殊地形或伤及已有的地下设施。其中,管道压力技术又派生出了两种,即气吹安装技术和水流安装技术。下文主要对这两项新敷设技术作重点的介绍。

 

气吹安装系统技术成熟

 

气送光纤单元的概念早在上世纪80年代就已由英国电信(BT)首先提出来。用于气送的单个光纤束称为气送光纤单元,通常包括2~12芯,典型如8芯,后经改进成为如今的高性能光纤单元EPFU(Enhanced Performance Fiber Unit)。EPFU或者微型光缆,典型如48芯均可被吹入以高密度聚乙烯(HDPE)制成的微型管道中。根据应用环境不同,管道直径对EPFU而言可为5mm左右,对微缆而言可为5mm~12mm,并可堆叠在一起而构成一个微型导管阵列。工作气压大约8bar,最大传送距离约为1公里。典型安装速度为0.7m/s(对单个光纤束)和1.5m/s(对微型光缆)。目前已经有国际标准对气吹光缆进行规范。 

 

目前ITU和IEC均开始研究在已经存在的地下基础设施中(例如下水道、水管等),如何安装接入网光缆或住宅区光缆,特别是无破坏安装技术。下水管道中的安装技术就是其中之一,此技术主要安装过程为:第一步:自动小车(机器人)进入下水管道内,小车上安装电视摄像头,监视下水管道内情况。第二步:机器人在下水管道内安装光缆夹持环;第三步:机器人将已保护好的光缆导管插入夹持环的夹子中,导管中已有光缆或没有光缆,若没有光缆,则使用相关技术在导管中安装光缆。

 

水流安装技术性能稳定 

 

原理:水流安装技术是利用水流和缆护套之间的摩擦力,具有一定水压的水流带给缆一定的推力,从而使缆不受拖拽而通过管道。移动的水流对光缆产生分布式的纵向拉力,使得光缆以设备提供的典型速度在管道或输送管中传送,此管道必须较为平直且不存在交叉。用水流技术,安装距离可达到4km,它的实际安装距离则取决于管道和光缆的尺寸、机械、物理特性及线路特点和所用机器等。     

 

材料:管道材料必须具有很好的性能,宜使用HDPE,因为HDPE具有较低的摩擦系数。最大管道直径由所用机器决定。管壁厚度和水密接头都必须能承受至少6bar的水压,最高压力不可超过管道的承受能力。管道在铺设过程中须保持圆形,内径大约为光缆外径的两倍。在铺管过程中,管道的内径必须保证,并应做实验验证。验证方法有多种,最为常用的是气吹一个球体或活塞塞进管道(其直径约为管道内径的80%),以验证其可通过性。   

 

光缆:通常光缆越轻,能传送的距离越远,但重量与距离之间并非线性关系。最大传送距离还受光缆硬度的影响,非常柔软的光缆在管道弯曲处不易产生阻力。相反,刚性的光缆在管道出现两个间隔较小的连续弯曲时极易受到阻力。摩擦系数是另一个重要因素,应尽量小,这取决于光缆被覆材料和管道材料的选择。适当地使用润滑剂可以取得更佳的效果,尤其是在弯曲处。   

 

路由和水压:由于弯曲的数量、位置、形状、路由的倾斜度均影响最大可传送距离,故通常管道越直传送距离越远。将光缆推入管道中的高速水流通常是由一个压缩机产生的,压缩机的最大压力一般应为10~12Bar,以保证在管道入口处的最大有效压力为10Bar。通常管径越小,水的流速越小,传送的距离也就越小。

 

注意事项:安装前需检查管道的连续性,保证没有断点,以避免水压丢失。在管道不连续的点,有必要对管道进行接续。此外安装前需沿光缆的安装方向检查管道内部,排除可能的障碍物,例如水、尘土、石子等。如果存在,应在开始安装前用气吹将其清除。 还须注意的是,安装前要倾注一定的润滑剂进管道中,可以用水流将海绵推进管道中,以使润滑剂涂抹均匀。必要时也可在光缆引入时补充润滑剂。当需要时,线缆也可从路线的中点开始布放,此时,第一部分光缆已经布放,建议剩余未布放的光缆应盘成8字形,或收进一个卷取装置中。   

 

水流安装技术的诸多优点:整个光缆全长分散受力。通常,水流安装技术所产生的拉力比起传统拖拽技术的拉力要低一个数量级,并降低安装的危险;管道中的弯曲也不会像拖拽技术那样极大地增加安装的难度,因而安装的速度和距离均增加;已被安装的光缆不存在残余应力,故安装一旦完成,光缆即松弛地安放在管道中;与气吹技术相比,水流安装技术有两个优点,一是所要求的水压通常比气吹技术所要求的气压要低,因此可以用于设计承受气压低于6bar的管道;二是水流安装不会像气吹安装那样引起管道的温度升高。   

  

综上所述,新兴的以“无挖掘”为特点的光电缆敷设技术正迅猛发展,其不仅是对敷设技术本身,而且是对光电缆结构的革新。未来的管网和线缆在结构和性能要求上可能大别于传统模式。目前某些技术在国外已经大量使用,呼吁国内同行尽快掌握这些技术的核心内容。

 

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