CN100498267C - 一种光纤故障自动监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤故障自动监测方法，定义曲线比较起始点和曲线比较终止点，使曲线比较只在这两点间的区域进行；在事件对比的同时，将测试曲线与参考曲线中所有原有事件及新增事件中的对应数据点也进行对比，判断所得功率衰减值是否超过门限值，并与定义的比较区域所得出的全程衰减结合，最终决定是否告警。使用本发明提高了数据分析速度，确保了光纤的实时监测，也保证了光纤监测分析结果的准确性。

Description

一种光纤故障自动监测方法

技术领域

本发明涉及光纤监测技术，具体涉及一种光纤故障自动监测方法。

背景技术

由于光纤通信具有容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强等优点，而得到了人们的青睐。特别在近十年里，随着人们对带宽业务的不断需求，光纤通信得到大力的发展。但与此同时，光纤的维护与管理问题也日渐突出，随着网上光纤数量的增加以及早期铺设的光纤也已有了一定的年限，光纤线路的故障次数在增加。传统的光纤线路维护管理模式，故障查找困难、排障时间长，严重影响通信网的正常工作。因而，每年因通信光纤故障而造成的经济损失巨大。因此，实施对光纤线路的实时监测与管理，动态观察光纤线路传输性能的劣化情况，及时发现和预报光纤隐患，以降低光纤阻断的发生率，压缩光纤的故障历时，显得至关重要。这将避免或减少损失，并能带来巨大的经济效益和社会效益。

目前应用的光纤线路监测系统用于远程、实时地对光纤线路中被监测光纤运行状况进行监测，以及时发现光纤线路的故障及故障隐患。当被监测光纤发生故障或发生光纤劣化趋势时，系统进行告警测试，并对光纤障碍性质进行自动判断，按规定的告警级别发出告警信息，并迅速、准确地确定故障点的位置。系统具有数据库管理功能，能提供维护管理报表、统计分析报表和综合信息查询等，实现科学管理。

整个光纤线路监测系统主要包括：监测站(MS)、光功率监测模块及其采集单元(AIU)、光功率控制单元(ACU)、监测中心(LMC)、光时域反射测试仪(OTDR)和程控光开关(OSW)。系统的工作原理为：监测站的光功率监测模块的采集单元对被测光纤的光功率进行监测采集，并将采集的数据传报到光功率控制单元，光功率控制单元对监测的光功率数据进行分析比较，将超过告警门限的光功率数据及时传报给监测中心，监测中心对各光功率控制单元传报的数据进行分析统计，对发生超门限值的光功率变化进行警告，统计判断出故障光纤段，自动快速启动监测站的光时域反射测试仪和程控光开关对故障光纤段进行测试，测试的曲线数据上传监测中心，监测中心将测试曲线与参考曲线进行比较分析，确定故障点位置、类型、告警级别，并用各种方式告警，包括在各级监测中心发出声光报警，自动拨叫值班电话或BP机等。系统应用软件配合以上操作，并通过软件界面显示测试数据及具体测试参数。在光纤自动监测操作中，曲线比较方法是评价光纤自动监测系统优劣的关键因素之一，其中，参考曲线是光纤正常工作时的数据点曲线，测试曲线是系统为检测光纤是否工作正常而取得的数据点曲线。

一般，参考曲线的收集都是在光纤刚完成铺设之后进行的，因为这时普遍认为光纤处于最良好的工作状态，收集到的参考曲线被保存于数据库中。在曲线比较时，系统收集一条当前处于工作状态的光纤的数据点曲线作为测试曲线，用来与保存的参考曲线进行参数比较，进而判断这段光纤是否发生故障或有劣化倾向。现在普遍采用的曲线比较方式是光纤全程比较，也就是对整段被测试光纤上的参考曲线和测试曲线进行全程比较。曲线比较方式包括事件对比和数据对比。其中，光纤中由于接入活动连接器或其他情况引起反射峰，从反射峰的起始点到终止点称为一个事件。当然事件有很多种，光纤的熔接处也会引发事件，但可能没有反射峰，只有功率衰减。

当采用事件对比时，系统取出测试曲线的所有事件，逐一与参考曲线中的对应事件进行对比，分析出对应事件的功率衰减值，与设置的告警门限值进行比较，判断是否产生告警，这是对光纤测试曲线中原有事件进行对比的方法。除此之外，如果测试曲线中出现了参考曲线中没有的事件，即新增事件，系统也会读出新增事件的功率衰减值，并与设置的告警门限值进行比较，判断是否产生告警。

一段光纤上每隔一段距离有一个测试点，这个测试点对应到曲线图上就是一个数据点，用来显示光纤的状态。当采用数据对比时，系统将测试曲线的所有数据点与参考曲线的所有对应数据点进行比较，分析出测试曲线功率衰减值与参考曲线功率衰减值的差，以及测试曲线的所有数据点与参考曲线的所有对应数据点的功率衰减值，将这些分析结果与设置的告警门限值进行比较，判断是否产生告警。如果比较出的功率衰减值没有到达告警门限值，系统就不产生告警；否则，系统将产生告警及告警原因，同时显示出故障点的位置，发出故障信号。其中，告警门限值可由用户根据自身要求自行设定。

以上所述的光纤监测方法能够对光纤进行自动监测，在光纤发生故障时产生告警，也可以动态观察光纤线路传输性能的劣化情况，发现和预报光纤隐患，以降低光纤传输信号劣化至中断的发生率，但同时也存在比较严重的缺陷：现有技术在分析曲线时将事件分析与数据分析分别进行，容易出现对事件的分析结果与数据不符，或对数据的分析结果与事件不符的情况。并且，由于系统对光纤进行分析时，要对比整段被测试光纤的参考曲线和测试曲线上所有的对应数据点，所以分析数据量巨大，致使光纤检测速度较慢，过大的对比数据量还使得系统硬件开销较大。另外，光纤的整段比较方式无法避免光纤末端噪声信号产生的影响，容易使系统出现误判断。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤故障自动监测方法，减少光纤自动监测系统要分析的数据点数量，克服光纤信号末端噪声信号的影响，保证分析结果与数据及事件均相符。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光纤故障自动监测方法，确定参考曲线，并在参考曲线中设置比较区域的起始点和终止点；每次曲线比较方法还包括以下步骤：

a1.收集测试曲线并计算参考曲线对比起始点与测试曲线中对应的对比起始点的绝对功率之差；

a2.判断得到的绝对功率差是否超过设定的曲线对比起始点衰减门限，如果超过曲线对比起始点衰减门限，则发出告警并结束本次曲线比较，如果没超过曲线对比起始点衰减门限，则分别获取参考曲线对比起始点到对比终止点和测试曲线中对应的对比起始点到对比终止点的绝对功率变化值，计算两个绝对功率变化值的差；

a3.判断参考曲线对比起始点到对比终止点和测试曲线中对应的对比起始点到对比终止点的绝对功率变化值的差是否超过设定的全程衰减门限，如果没超过全程衰减门限，则结束本次曲线比较，如果超过全程衰减门限，则将绝对功率变化值的差所对应的告警级别记录为全程衰减过限告警；

a4.分别获取参考曲线对比起始点到对比终止点之间和测试曲线中对应的对比起始点到对比终止点之间的事件，并获取事件的功率衰减值；分别获取两曲线中事件包含的对应数据点，并获取各事件中对应数据点的功率衰减值；

a5.判断步骤a4中得到的事件功率衰减值是否超过设定的事件告警门限值，判断步骤a4中得到的各事件中对应数据点功率衰减值是否超过设定的数据点告警门限值，如果事件功率衰减值与各事件中对应数据点功率衰减值均未超过对应的事件告警门限值或数据点告警门限值，则发出步骤a3中的全程衰减过限告警；否则，将事件功率衰减值、各事件中对应数据点功率衰减值与全程衰减过限告警结合发出告警。

步骤a4中所获取事件包括原有事件及新增事件；所述的事件功率衰减值的获取操作与事件中包含对应数据点功率衰减值的获取操作同时进行，或事件功率衰减值的获取操作先于事件中包含对应数据点功率衰减值的获取操作进行，或事件中包含对应数据点功率衰减值的获取操作先于事件功率衰减值的获取操作进行。

步骤a5中所述将事件功率衰减值、各事件中对应数据点功率衰减值与全程衰减过限告警结合发出告警的具体方法为：

判断事件功率衰减值是否超过设置的事件告警门限值，如果超过事件告警门限值，则发出相应级别的告警；否则，不发出告警；

判断各事件中对应数据点功率衰减值是否超过设置的数据点告警门限值，如果超过数据点告警门限值，则发出相应级别的告警；否则，不发出告警；

发出步骤a3中记录的全程衰减过限告警。

步骤a5中所述的将事件功率衰减值、各事件中对应数据点功率衰减值与全程衰减过限告警结合发出告警的具体方法为：

a51.判断事件功率衰减值是否超过设置的事件告警门限值，如果没超过事件告警门限值，则不发出告警；如果超过事件告警门限值，则记录相应级别的告警，作为事件告警；

判断各事件中对应数据点功率衰减值是否超过设置的数据点告警门限值，如果没超过数据点告警门限值，则不发出告警；如果超过数据点告警门限值，则记录相应级别的告警，作为数据点告警；

a52.将事件告警或数据点告警的告警级别与步骤a3中记录的全程衰减过限告警的告警级别进行比较，发出告警级别最高的相应告警。

根据一个告警级别所包含的功率衰减值范围中的最低功率衰减值，设置这个告警级别的告警门限值。

所述比较区域的起始点设置于第一个光纤接头反射峰之后，所述比较区域的终止点设置于噪声区之前。

与现有技术相比，本发明所提供的光纤故障自动监测方法通过设置曲线比较区域，并把事件对比与数据点对比相结合，克服了光纤末端噪声信号的影响，避免出现误判断，减少了对大量数据点的分析，可以提高分析速度，并能保证分析的结果和事件及数据均相符。

附图说明

图1为本发明光纤自动监测曲线图；

图2为本发明曲线比较方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

本发明在被测试的整条光纤数据点曲线上定义两个新增事件，这两个事件可分别精确到两个数据点对应的光纤测试点上。如图1所示，图中坐标横轴为距离，单位是千米(Km)，坐标纵轴为功率衰减值，单位是分贝(dB)。图中每一个网格的坐标横轴代表15.87Km，每一个网格的坐标纵轴代表5.935dB。参考曲线101上新增了两个事件，其中一个事件作为START点，简称S点，即曲线对比起始点，可将其设置在第一个光纤接头反射峰之后；另一个事件作为END点，简称E点，即曲线对比终止点，可将其设置在噪声区之前。参考曲线101与测试曲线102上有对应的四个事件。其中，事件1、2、3在S点与E点之间，事件4在E点之后。参考曲线101与测试曲线102的末端为噪声区103。

进行光纤监测时，从S点到E点的区域中进行曲线比较。在图1中，事件1、2、3在S点与E点之间，事件4在E点之后，所以，在曲线比较时，若进行数据对比，则只对比S点到E点间的数据；若进行事件对比，则只对比S点到E点间的事件，即事件1、2、3，而不对比事件4。

具体的曲线比较流程如图2所示。

步骤201～204：在一段光纤刚铺设完毕时，启动OTDR对这段光纤的当前工作状态进行测试，以获得最佳的光纤工作曲线。用户可以根据实际光纤的情况，设置OTDR的测试参数，如脉冲宽度，测试距离，测试精度，测试时间等。设置完成后，启动OTDR进行测试，OTDR测试完成后，软件开始收集这次测试得到的光纤数据曲线，并通过软件界面显示给用户。以上的测试、收集操作可因用户是否满意当前收集到的曲线而通过调节OTDR测试参数操作一次或多次。

最终，在步骤203中，一条用户最为满意的较佳光纤数据曲线被选定。之后，在被选定的曲线上通过设置事件参数定义两个新增事件，这两个事件可分别精确到两个数据点对应的光纤测试点上。其中一个事件作为START点，简称S点，即曲线对比起始点，可将其设置在第一个光纤接头反射峰之后；另一个事件作为END点，简称E点，即曲线对比终止点，可将其设置在噪声区之前。当START点及END点在选定的较佳测试曲线中设置完毕后，就将这条经过处理的较佳测试曲线作为参考曲线保存起来。

步骤205～206：在光纤铺设完成后的任意时刻，启动OTDR对要监测的光纤段的当前工作状态进行测试。用户可以选择按参考曲线的测试模式进行测试，即使用步骤201中参考曲线的配置参数来设置OTDR。设置完成后，启动OTDR测试，OTDR测试完成后，软件开始收集这次测试得到的光纤数据曲线，并通过软件界面显示给用户。这条曲线被作为测试曲线，用以在后续的曲线比较过程中与保存的参考曲线进行比较。

步骤207～209：收集到用户所需的测试曲线后，就可以开始进行具体的曲线比较。为了防止START点之前的光纤发生故障甚至是断裂，首先要对参考曲线START点处功率衰减值和测试曲线中对应的START点处功率衰减值进行比较。以图1为例，根据参考曲线中的START点位置，找出测试曲线中对应的START点位置，比较两条曲线START点处的绝对功率，进而判断两条曲线START点处的绝对功率差是否超过了预先设定的告警门限值，如果超过了告警门限值，则发出S点衰减过限告警，之后结束本次光纤监测；如果没超过告警门限值，则进入步骤210。一般曲线比较时，S点衰减门限值只有一个，并且此衰减门限值很大，如果两条曲线START点处的绝对功率差超过了此衰减门限值，就意味着光纤已经在START点之前发生断裂或其他严重故障。这时，就不再需要继续进行后续的监测了。

步骤210～212：分别获取参考曲线START点到END点和测试曲线START点到END点的绝对功率变化值，计算两个绝对功率变化值的差，进而判断两个绝对功率变化值的差是否超过了预先设定的告警门限值，如果没超过告警门限值，则结束本次光纤监测的曲线比较，再返回步骤205开始下一次曲线比较；如果超过了告警门限值，则根据超过的告警门限值确定相应的告警级别，作为全程衰减过限告警记录下来。

步骤213～216：步骤213中的对比分析具体包括两个不同操作：事件对比和对应事件中的对应数据点对比，这两个不同操作没有顺序之分，可以同时进行，也可以先后进行。

进行事件对比时，取出测试曲线中S点到E点范围内的所有事件，逐一与参考曲线中S点到E点范围内的所有事件进行对比，分析出测试曲线相对于参考曲线的新增事件及原有事件，读取这些事件的功率衰减值。若以图1为例，则取出测试曲线对应参考曲线S点到E点范围内的所有事件，逐一与参考曲线中的事件1、2、3进行对比，经分析，得知测试曲线对应参考曲线S点到E点范围内的所有事件均分别为参考曲线中事件1、2、3的对应事件，且没有新增事件。接着，分别读取这些对应事件的功率衰减值。除了像事件1、2、3这样的原有事件要进行对比以外，如果测试曲线中出现了新增事件，系统也会读出新增事件的功率衰减值。

事件对比所得光纤曲线监测结果的准确性有时难以保证，因此还要比较参考曲线与测试曲线中对应事件包含的对应数据点，以此保证光纤曲线监测结果有更高的准确性。

进行数据对比时，取出参考曲线与测试曲线中S点到E点范围内的所有事件，分析出两条曲线中各对应事件中对应数据点的功率衰减值。以图1为例，读取参考曲线从S点到E点范围内的事件1、2、3，并在测试曲线中对应的S点到E点范围内读取与事件1、2、3分别对应的事件，进而分别读取两条曲线各对应事件中的对应数据点，分析出这些对应数据点的功率衰减值，最终得到一个测试曲线中事件1包含数据点相对于参考曲线中事件1包含数据点的功率衰减值，一个测试曲线中事件2包含数据点相对于参考曲线中事件2包含数据点的功率衰减值，和一个测试曲线中事件3包含数据点相对于参考曲线中事件3包含数据点的功率衰减值。如果测试曲线中出现了新增事件，则将测试曲线中新增事件包含的数据点与参考曲线中对应光纤位置处的数据点进行对比，进而分析出新增事件包含数据点相对于参考曲线中对应光纤位置处数据点的功率衰减值。

在事件或新增事件对比和数据对比分别得到功率衰减值后，判断原有对应事件衰减值是否超过设置的原有事件告警门限值，如果超过设置的原有事件告警门限值，则根据超过的告警门限值确定相应的告警级别。判断新增事件衰减值是否超过设置的新增事件告警门限值，如果超过设置的新增事件告警门限值，则根据超过的告警门限值确定相应的告警级别，并将得到的原有事件告警级别与新增事件告警级别进行比较，取告警级别相对较高的告警作为事件告警。判断原有对应事件中对应数据点衰减值是否超过设置的数据点告警门限值，如果超过设置的数据点告警门限值，则根据超过的告警门限值确定相应的告警级别。判断新增事件包含数据点相对于参考曲线中对应光纤位置处数据点的功率衰减值是否超过设置的数据点告警门限值，如果超过设置的数据点告警门限值，则根据超过的告警门限值确定相应的告警级别，并将得到的原有对应事件中对应数据点告警级别与新增事件中对应数据点告警级别进行比较，取告警级别相对较高的告警作为数据点告警。

记录所得事件告警与数据点告警，此时，可以发出所有记录过的多个告警，也可以只发出一个最高级别告警。如果只希望发出一个最高级别告警，则取事件告警与步骤212中记录的全程衰减过限告警，只发出其中告警级别相对较高的告警。但是，当得到的事件告警级别与数据点告警级别相差超过一定范围时，就取数据点告警与步骤212中记录的全程衰减过限告警比较，发出告警级别相对较高的告警，并最终结束本次光纤监测的曲线比较，再返回步骤205开始下一次曲线比较。其中，所述事件告警级别与数据点告警级别之间的相差范围可由用户根据自身需求或实际应用环境进行设置。

以上步骤中的光纤测试参数及告警门限值均可由用户根据自身要求进行设置。告警设有不同级别，每一个告警级别包含一个功率衰减值范围，在一个告警级别所包含的功率衰减值范围中的最低功率衰减值，称为这个告警级别的告警门限值。在不同告警级别中，功率衰减值越大，告警级别就越高。每次判断是否发出告警时，都是由最高级别的告警向低级别的告警判断，当功率衰减值达到或超过一较高级别告警的门限值后，就发出这个级别的告警，而不再继续判断功率衰减值是否达到或超过其他较低级别告警的门限值，如果功率衰减值没有达到最低级别告警的门限值，则认为此功率衰减值没有超过用户预先设定的告警门限值。

因此，本发明所提供的光纤故障自动监测方法方法可以减少光纤自动监测系统要分析的数据点数量，克服光纤信号末端噪声信号的影响，保证分析结果与数据及事件均相符。以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种光纤故障自动监测方法，其特征在于，确定参考曲线，并在参考曲线中设置比较区域的起始点和终止点；每次曲线比较方法还包括以下步骤：

a1.收集测试曲线并计算参考曲线对比起始点与测试曲线中对应的对比起始点的绝对功率之差；

a2.判断得到的绝对功率差是否超过设定的曲线对比起始点衰减门限，如果超过曲线对比起始点衰减门限，则发出告警并结束本次曲线比较，如果没超过曲线对比起始点衰减门限，则分别获取参考曲线对比起始点到对比终止点和测试曲线中对应的对比起始点到对比终止点的绝对功率变化值，计算两个绝对功率变化值的差；

a3.判断参考曲线对比起始点到对比终止点和测试曲线中对应的对比起始点到对比终止点的绝对功率变化值的差是否超过设定的全程衰减门限，如果没超过全程衰减门限，则结束本次曲线比较，如果超过全程衰减门限，则将绝对功率变化值的差所对应的告警级别记录为全程衰减过限告警；

a4.分别获取参考曲线对比起始点到对比终止点之间和测试曲线中对应的对比起始点到对比终止点之间的事件，并获取事件的功率衰减值；分别获取两曲线中事件包含的对应数据点，并获取各事件中对应数据点的功率衰减值；

a5.判断步骤a4中得到的事件功率衰减值是否超过设定的事件告警门限值，判断步骤a4中得到的各事件中对应数据点功率衰减值是否超过设定的数据点告警门限值，如果事件功率衰减值与各事件中对应数据点功率衰减值均未超过对应的事件告警门限值或数据点告警门限值，则发出步骤a3中的全程衰减过限告警；否则，将事件功率衰减值、各事件中对应数据点功率衰减值与全程衰减过限告警结合发出告警。

2、如权利要求1所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，步骤a4中所获取事件包括原有事件及新增事件。

3、如权利要求1所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，步骤a4中所述的事件功率衰减值的获取操作与事件中包含对应数据点功率衰减值的获取操作同时进行，或事件功率衰减值的获取操作先于事件中包含对应数据点功率衰减值的获取操作进行，或事件中包含对应数据点功率衰减值的获取操作先于事件功率衰减值的获取操作进行。

4、如权利要求1所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，步骤a5中所述将事件功率衰减值、各事件中对应数据点功率衰减值与全程衰减过限告警结合发出告警的具体方法为：

判断事件功率衰减值是否超过设置的事件告警门限值，如果超过事件告警门限值，则发出相应级别的告警；否则，不发出告警；

判断各事件中对应数据点功率衰减值是否超过设置的数据点告警门限值，如果超过数据点告警门限值，则发出相应级别的告警；否则，不发出告警；

发出步骤a3中记录的全程衰减过限告警。

5、如权利要求1所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，步骤a5中所述的将事件功率衰减值、各事件中对应数据点功率衰减值与全程衰减过限告警结合发出告警的具体方法为：

a51.判断事件功率衰减值是否超过设置的事件告警门限值，如果没超过事件告警门限值，则不发出告警；如果超过事件告警门限值，则记录相应级别的告警，作为事件告警；

判断各事件中对应数据点功率衰减值是否超过设置的数据点告警门限值，如果没超过数据点告警门限值，则不发出告警；如果超过数据点告警门限值，则记录相应级别的告警，作为数据点告警；

a52.将事件告警或数据点告警的告警级别与步骤a3中记录的全程衰减过限告警的告警级别进行比较，发出告警级别最高的相应告警。

6、如权利要求4至5任一项所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，根据一个告警级别所包含的功率衰减值范围中的最低功率衰减值，设置这个告警级别的告警门限值。

7、如权利要求1至5任一项所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，所述比较区域的起始点设置于第一个光纤接头反射峰之后。

8、如权利要求1至5任一项所述的光纤故障自动监测方法，其特征在于，所述比较区域的终止点设置于噪声区之前。

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