CN103856260B - 利用光缆人工故障精确定位光缆线路故障点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用光缆人工故障精确定位光缆线路故障点的方法。本发明充分利用光缆存在光纤余长以及光缆自身弹性和韧性特点，对光缆某点施加外力使光缆弯曲并产生光纤宏弯损耗而形成光缆人工故障，以光缆人工故障点为定位参考点，用OTDR测量光缆线路故障点与定位参考点的相对距离，来实现对光缆线路故障点的精确定位。本发明无需复杂的光缆纤长、缆长和地面长度之间的公式换算，特别针对光缆线路原始资料不完善的情况下的各类光缆故障点，特别是光缆隐蔽性故障点能实现光缆故障点的精确定位。本发明中制造光缆人工故障对光缆以及光缆内纤不产生任何本质损伤，因此该方法具有安全、简单、高效及易推广的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种光缆故障点精确定位的方法，特别涉及一种在光缆线路维护资料不准确情况下的各类光缆线路故障点，特别是光缆隐蔽性故障点的精确定位方法。
背景技术
传统光缆线路故障点定位方法，以准确、完整的光缆线路维护资料为故障测量、定位依据，用OTDR对线路进行测试，确定故障的性质和部位。对于显见性光缆故障例如当遇到自然灾害或外界施工等外力影响造成光缆线路阻断时，查修人员根据测试人员提供的位置，一般比较容易找到。但对于隐蔽性故障，必须根据OTDR测出故障点到测试点的距离，与原始资料进行核对，查出故障点处于个哪个区段，再通过测试端到故障点的地面长度计算公式L = （L1－L2）/（1+P）－L3换算后（公式中L1为OTDR测出的测试端至故障点的光纤长度，L2为所有接头盒、ODF箱内盘留光纤的长度，L3为光缆路由上所有盘留光缆的长度，P为光纤在光缆中的绞缩率），精确丈量其间的地面距离，直至找到故障点的具体位置。但往往故障点与测量计算的位置相差很大，无法实现对光缆线路故障点的精确定位。
影响光缆线路故障点精确定位的主要因素有光时域反射仪（OTDR）设置不当、光时域反射仪（OTDR）操作有误、光缆成缆因素、光缆维护资料与实际不符、计算公式的正确性、测试条件的一致性等。这些因素中维护资料与实际不符，是造成光缆故障点不能精确定位的决定性因素。
近年来，随着各类长途光缆线路的投产，因施工单位提供的光缆线路竣工资料与现场实际严重不符的情况时有发生，同时在光缆线路维护过程中，因维护资料不能及时准确更新也导致维护资料与现场实际出现巨大误差，这些都给以后的光缆线路维护工作特别是隐蔽性光缆线路故障点的抢修工作造成巨大难度，使光缆故障点维护抢修需要投入大量人力物力，同时因光缆故障点抢修时间滞后也给通信运营商造成巨大经济损失。
为提高光缆线路故障点定位精度，在查找故障点过程中也有利用距光缆线路故障点最近的接头作点为测量参考点，但这往往需要打开接头盒在裸露的光纤上做弯曲损耗来判断这一点与线路故障点的距离，这样做一方面有可能降低接头盒密封性能，造成接头盒进水的严重问题；另一方面，对离接头盒较远的光缆故障点，特别是长途直埋光缆和埋地管道光缆，光缆途经区域地形和地下埋设情况比较复杂，同样也无法达到精确定位光缆线路故障点的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有光缆线路故障点定位中需要准确完善的光缆线路维护资料才能实现光缆线路故障点的定位，且定位精度不高的缺点，提供一种不需要准确详实的光缆线路维护资料就能实现光缆线路故障点的精确定位的方法。
本发明技术方案如下：一种光缆线路故障点精确定位的方法，其特征在于，包括以下步骤组成：
1）确定光缆线路故障点的地面距离范围：设置OTDR波长为1550nm，设置OTDR折射率为光纤折射率值，根据测量长度，设定OTDR测量量程、脉宽和平均时间，然后用OTDR在测试端测量故障段光缆后向散射功率曲线，确定测试端与光缆故障点的距离，对照光缆线路原始资料，确定光缆线路故障点的地面距离范围长度；
2）调整OTDR参数：先根据测试端与光缆故障点的距离长度调整OTDR距离量程，在满足测试端与光缆故障点的距离长度包含在距离量程范围内的条件下，使距离量程值调整到最小，接着调整OTDR垂直显示刻度为最小值，使OTDR屏幕功率衰减显示精度达到最高，然后根据确定的光缆线路故障点的地面距离范围长度调整OTDR水平显示刻度，在满足OTDR屏幕显示的区域范围长度大于光缆线路故障点地面距离范围长度的条件下，调整OTDR水平显示刻度为最小值，最后调整OTDR屏幕显示区域，使光缆线路故障点地面距离范围内的光缆曲线能显示在屏幕范围内；
3）制作光缆人工故障：在光缆线路故障点的地面距离范围内靠近测试端一侧，选择光缆上一点为定位参考点，对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲，同时在测试端用OTDR监测测量光缆线路故障点地面距离范围内光缆各光纤后向散射功率曲线的变化情况，当定位参考点处光缆弯曲使光缆内光纤弯曲产生的宏弯损耗达到并超过OTDR屏幕可显示的最小功率衰减量时，在测试端OTDR可测量到光缆内部分光纤后向散射功率曲线出现新的衰减台阶，且衰减量随定位参考点光缆弯曲度增加而增加，出现新衰减台阶的光纤数量也随弯曲度增加而增加，此时在定位参考点就形成了可观测到的光缆人工故障，停止进一步弯曲光缆，用OTDR测量并保存各光纤的后向散射功率曲线，然后取消光缆所受外力；
4）定位光缆线路故障点：从各光纤后向散射功率曲线，计算出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点的纤长距离平均值，求出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点纤长距离平均值的差值，换算为地面相对长度，在地面以定位参考点为起点沿光缆路由测量出相应的距离就可以精确定位光缆线路故障点的位置；
5）对于直埋光缆和管道光缆，在光缆地下埋设情况未知的条件下，在一次定位的基础上，再做一次定位，就可以对光缆故障点进行精确定位。
本方法所用的光缆是松套层绞式光缆，光纤非弯曲不敏感光纤。
本方法中，对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲，其光缆弯曲度在0°到90°，光缆弯曲半径满足当光缆弯曲度在0°到90°时，光缆内光纤产生的最大宏弯损耗达到OTDR测量的最小功率损耗。
为制作光缆人工故障而专门设计的对定位参考点光缆施加外力使光缆内光纤弯曲的光缆卡，其结构包括支架、U型杆、螺帽，其中支架两端各固定一个圆柱，支架底座中心线有两个圆孔，U型杆可从圆孔穿出， U型杆有螺纹，旋转螺帽可使U型杆上下移动，光缆卡的U型杆杆心半径满足在4mm与6mm之间，支架两端圆柱曲面半径大于光纤临界曲率半径，光缆卡支架的侧边高度值与底面宽度值比例满足使U型杆移动到最下端后，U型杆两边光缆能形成最小80°夹角的条件。
光缆卡的使用方法如下：将光缆从U型杆中间穿过，并放在支架的两圆柱面上，旋转螺帽，使U型杆下移并对光缆产生向下的拉力，在拉力作用下，光缆下移并沿U型杆内侧面弯曲，随着光缆下移幅度增加，光缆弯曲角度在增加，使光缆内光纤产生的宏弯损耗达到OTDR能显示的最小功率衰减值，此时就在光缆上形成了光缆人工故障点。
本发明与现有光缆线路故障点定位方法相比，具有的有意效果是：
1）本发明与现有光缆线路故障点定位方法相比，无需收集准确而细致的光缆线路维护资料，也无需大量复杂的光缆线路纤长、缆长与地面长度之间的数据换算，节省了光缆线路维护的人工培训；
2）本发明与现有光缆线路故障点定位方法相比，将光缆线路故障点定位精度提高到OTDR的最小距离精度，这大大提高了光缆故障点定位精度的同时，节省了光缆线路维护抢修过程中查找光缆线路故障点具体位置特别是隐蔽故障点具体位置所需的大量人力物力投入；
3）本发明充分利用光缆外护套具有的弹性和韧性特点以及光缆存在光纤余长的特性，实验证明，在制作光缆人工故障过程中，使光纤宏弯损耗增加到OTDR能显示的最小功率衰减值所需的光缆弯曲对光缆及其内部结构，特别是对光纤本身没有造成任何损伤，而且定位方法简单易学，因此是一种安全、简单、高效且易推广的光缆线路障碍点精确定位方法。
附图说明
图1为本发明光缆卡正面示意图；
图2为本发明光缆卡俯视示意图；
图3为本发明光缆卡U型杆示意图；
图4为本发明光缆卡弯曲光缆示意图；
图5为本发明光缆沿U型杆弯曲处断面放大示意图；
图6为本发明线路故障点后向散射功率曲线；
图7为本发明在定位参考点光缆弯曲使光缆夹角为126°时光缆人工故障点后向散射功率曲线；
图8为本发明在定位参考点光缆弯曲使光缆夹角为92°时光缆人工故障点后向散射功率曲线；
图9为本发明取消光缆人工故障点后光缆后向散射功率曲线；
图中，支架1、U型杆2、螺帽3、光缆4。
具体实施方式
本发明是利用在光缆上制作光缆人工障碍点作为参考点，通过测量参考点与光缆线路障碍点之间的距离来进行光缆线路障碍点的精确定位，包括如下步骤：
1）确定光缆线路故障点的地面距离范围：设置OTDR波长为1550nm，设置OTDR折射率为光纤折射率值，根据测量长度，设定OTDR测量量程、脉宽和平均时间，然后用OTDR在测试端测量故障段光缆后向散射功率曲线，确定测试端与光缆故障点的距离，对照光缆线路原始资料，确定光缆线路故障点的地面距离范围长度；
2）调整OTDR参数：先根据测试端与光缆故障点的距离长度调整OTDR距离量程，在满足测试端与光缆故障点的距离长度包含在距离量程范围内的条件下，使距离量程值调整到最小，接着调整OTDR垂直显示刻度为最小值，使OTDR屏幕功率衰减显示精度达到最高，然后根据确定的光缆线路故障点的地面距离范围长度调整OTDR水平显示刻度，在满足OTDR屏幕显示的区域范围长度大于光缆线路故障点地面距离范围长度的条件下，调整OTDR水平显示刻度为最小值，最后调整OTDR屏幕显示区域，使光缆线路故障点地面距离范围内的光缆曲线能显示在屏幕范围内；
3）制作光缆人工故障：在光缆线路故障点的地面距离范围内靠近测试端一侧，选择光缆上一点为定位参考点，对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲，同时在测试端用OTDR监测测量光缆线路故障点地面距离范围内光缆各光纤后向散射功率曲线的变化情况，当定位参考点处光缆弯曲使光缆内光纤弯曲产生的宏弯损耗达到并超过OTDR屏幕可显示的最小功率衰减量时，在测试端OTDR可测量到光缆内部分光纤后向散射功率曲线出现新的衰减台阶，且衰减量随定位参考点光缆弯曲度增加而增加，出现新衰减台阶的光纤数量也随弯曲度增加而增加，此时在定位参考点就形成了可观测到的光缆人工故障，停止进一步弯曲光缆，用OTDR测量并保存各光纤的后向散射功率曲线，然后取消光缆所受外力；
4）定位光缆线路故障点：从各光纤后向散射功率曲线，计算出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点的纤长距离平均值，求出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点纤长距离平均值的差值，换算为地面相对长度，在地面以定位参考点为起点沿光缆路由测量出相应的距离就可以精确定位光缆线路故障点的位置；
5）对于直埋光缆和管道光缆，在光缆地下埋设情况未知的条件下，在一次定位的基础上，再做一次定位，就可以对光缆故障点进行精确定位。
下面结合附图与具体实例对本发明作进一步详细描述。
实例1
本实例OTDR采用横河AQ7275，光缆采用GYTS-24B1型光缆，光纤采用ITU-T G.652型标准单模光纤，光缆直径11mm，光缆结构示意图如图1所示。光缆卡全部为金属，结构如图3所示包括支架1、U型杆2、螺帽3，其中支架1两端各固定一个圆柱，圆柱曲面半径16mm，大于光纤临界曲率半径，支架1底座中心线有两个圆孔，U型杆2可从圆孔穿出，U型杆2有螺纹，旋转螺帽3可使U型杆2上下移动，支架1的侧边高度46mm，底面宽度80mm，两者比例满足在U型杆2移动到最下端后，U型杆2两边光缆能形成最小80°夹角的要求，U型杆2杆心半径为5mm，光缆内光纤与光缆外护套外侧面距离在2mm到3mm之间，光缆内光纤最小弯曲半径在7mm到8mm之间，由光纤宏弯损耗计算公式：得出当光纤弯曲半径在7mm时，使光纤产生1.0dB的宏弯损耗需要的光纤弯曲角度大于等于85°，即弯曲使如图5中∠AOB大于等于85°，为使光缆内光纤产生这一弯曲角度，考虑到光纤在光缆内的松套结构使光纤弯曲程度滞后于光缆弯曲程度，同时也考虑到光缆自身最大弯曲度范围，最大弯曲程度选择使U型杆2两边光缆夹角如图5中∠ACB在90°与95°之间，本实例光缆为直埋光缆，光缆线路故障点为光缆内10号纤，衰减值为0.97dB，位置经测试距测试端纤长4.89957km处。
运用本发明实施光缆线路故障点的精确定位，过程如下：
1）确定光缆线路故障点的地面距离范围：设置OTDR波长为1550nm，设置OTDR折射率为光纤折射率值，根据要测量的光缆长度，设定OTDR测量量程、脉宽和平均时间，然后用OTDR在测试端测量故障段光缆后向散射功率曲线，确定测试端与光缆故障点的纤长距离为4.89855km，对照光缆线路原始资料，确定光缆线路故障点的地面距离范围长度为80m；
2）调整OTDR参数：根据测试端与光缆故障点的距离长度4.89957km，调整OTDR距离量程为10km，这一量程范围在满足测试端与光缆故障点的距离长度包含在距离量程范围内的条件下，使OTDR距离量程值调整到的最小值量程范围，接着调整OTDR垂直显示刻度为最小值0.2dB/Div，使OTDR屏幕功率衰减显示精度达到最高，然后根据确定的光缆线路故障点的地面距离范围80m这一数值，调整OTDR水平显示刻度为0.01km/Div，这一水平显示刻度在使OTDR屏幕显示的区域范围长度为100m，大于光缆线路故障点地面距离范围80m的条件下，已调整OTDR水平显示刻度为最小值，最后调整OTDR屏幕显示区域，使光缆线路故障点地面距离范围内的光缆曲线能显示在屏幕范围内；
3）制作光缆人工故障：在光缆线路故障点的地面距离范围内靠近测试端一侧，在地面选择一点挖出3米长光缆，在挖出光缆的中间点做为定位参考点，将定位参考点光缆放在光缆卡支架1两端圆柱面上，并使光缆从U型杆2中间穿过，旋转螺帽3，使U型杆2拉动光缆下移并沿U型杆2弯曲杆侧面弯曲，光缆弯曲度随U型杆2拉动光缆下移量增加而增加，光缆内各光纤弯曲度也增加并逐渐产生宏弯损耗，且弯曲半径越小，宏弯损耗越大，当U型杆2两边光缆夹角如图5中∠ACB达到126°时，在测试端用OTDR对光缆内各光纤逐个测量过程中，抽测到有4根光纤的后向散射功率曲线，在光缆线路故障点的地面距离范围长度内的曲线上产生了可观测到的衰减台阶如图7，其最大衰减量为0.147dB，为证明这一衰减台阶是定位参考点光缆弯曲所产生，可进一步弯曲光缆，当U型杆2两边光缆夹角如图5中∠ACB达到92°时，光纤弯曲后的后向散射功率曲线，在光缆线路故障点的地面距离范围长度内的曲线上出现了更大的衰减台阶，且出现可观测到衰减台阶的光纤数量达12根，其中最大衰减台阶如图8，其最大衰减量为1.0dB，这一变化说明在定位参考点处光缆弯曲形成了可测量到的光缆人工故障，此时停止进一步弯曲光缆，用OTDR测量并保存各光纤的后向散射功率曲线，然后卸下光缆卡，取消光缆所受外力，在卸下光缆卡后，出现最大衰减台阶的光纤的后向散射功率曲线恢复为正常，如图9；
4）定位光缆线路故障点：从各光纤后向散射功率曲线，计算出人工故障点纤长距离平均值为和光缆线路故障点的纤长距离平均值，求出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点纤长距离平均值的差值，如下表数据：
| 纤号 | 人工故障点纤长（km） | 线路故障点纤长（km） | 人工故障点衰减值（dB） | 线路故障点衰减值（dB） |
| 8 | 4.85874 | 0.177 | ||
| 10 | 4.89957 | 0.972 | ||
| 12 | 4.85772 | 4.8914 | 0.528 | 0.158 |
| 15 | 4.8567 | 1.085 | ||
| 17 | 4.85976 | 0.465 | ||
| 20 | 4.8567 | 4.90059 | 0.244 | 0.213 |
| 22 | 4.85976 | 4.90059 | 0.167 | 0.106 |
| 平均值 | 4.85823 | 4.8980375 |
从表中数据可算出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点纤长距离平均值的差值为39.8m，换算为地面相对长度为39.7米，在地面以定位参考点为起点沿准确的光缆路由测量出相应的距离的点就是光缆线路故障点的精确位置，在这一点现场开挖光缆发现光缆因受老鼠啃食而出现故障；
5）对于直埋光缆和管道光缆，在光缆地下埋设情况未知的条件下，在一次定位的基础上，再做一次定位，就可以对光缆故障点进行精确定位。
Claims (5)
1.一种光缆线路故障点精确定位的方法，其特征在于，包括以下步骤组成：
1）确定光缆线路故障点的地面距离范围：设置光时域反射仪波长为1550nm，设置光时域反射仪折射率为光纤折射率值，根据测量长度，设定光时域反射仪测量量程、脉宽和平均时间，然后用光时域反射仪在测试端测量故障段光缆后向散射功率曲线，确定测试端与光缆故障点的距离，对照光缆线路原始资料，确定光缆线路故障点的地面距离范围长度；
2）调整光时域反射仪参数：先根据测试端与光缆故障点的距离长度调整光时域反射仪距离量程，在满足测试端与光缆故障点的距离长度包含在距离量程范围内的条件下，使距离量程值调整到最小，接着调整光时域反射仪垂直显示刻度为最小值，使光时域反射仪屏幕功率衰减显示精度达到最高，然后根据确定的光缆线路故障点的地面距离范围长度调整光时域反射仪水平显示刻度，在满足光时域反射仪屏幕显示的区域范围长度大于光缆线路故障点地面距离范围长度的条件下，调整光时域反射仪水平显示刻度为最小值，最后调整光时域反射仪屏幕显示区域，使光缆线路故障点地面距离范围内的光缆曲线能显示在屏幕范围内；
3）制作光缆人工故障：在光缆线路故障点的地面距离范围内靠近测试端一侧，选择光缆上一点为定位参考点，对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲，同时在测试端用光时域反射仪监测测量光缆线路故障点地面距离范围内光缆各光纤后向散射功率曲线的变化情况，当定位参考点处光缆弯曲使光缆内光纤弯曲产生的宏弯损耗达到并超过光时域反射仪屏幕可显示的最小功率衰减量时，在测试端光时域反射仪可测量到光缆内部分光纤后向散射功率曲线出现新的衰减台阶，且衰减量随定位参考点光缆弯曲度增加而增加，出现新衰减台阶的光纤数量也随弯曲度增加而增加，此时在定位参考点就形成了可观测到的光缆人工故障，停止进一步弯曲光缆，用光时域反射仪测量并保存各光纤的后向散射功率曲线，然后取消光缆所受外力；
4）定位光缆线路故障点：从各光纤后向散射功率曲线，计算出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点的纤长距离平均值，求出人工故障点纤长距离平均值和光缆线路故障点纤长距离平均值的差值，换算为地面相对长度，在地面以定位参考点为起点沿光缆路由测量出相应的距离就可以精确定位光缆线路故障点的位置；
5）对于直埋光缆和管道光缆，在光缆地下埋设情况未知的条件下，在一次定位的基础上，再做一次定位，就可以对光缆故障点进行精确定位。
2.根据权利要求1所述的光缆线路故障点精确定位的方法，其特征在于：所述的光缆是松套层绞式光缆，光纤不是弯曲不敏感光纤。
3.根据权利要求1所述的光缆线路故障点精确定位的方法，其特征在于：所述的对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲，其光缆弯曲度在0°到90°，光缆弯曲半径满足当光缆弯曲度在0°到90°时，光缆内光纤产生的最大宏弯损耗达到光时域反射仪测量的最小功率损耗。
4.一种为实施步骤3）中对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲而专门设计的光缆卡，其特征在于：包括支架（1）、U型杆（2）、螺帽（3），其中支架（1）两端各固定一个圆柱，支架（1）底座中心线有两个圆孔，U型杆（2）可从圆孔穿出， U型杆（2）有螺纹，旋转螺帽（3）可使U型杆（2）上下移动，光缆卡的U型杆（3）杆心半径满足在4mm与6mm之间，支架（1）两端圆柱曲面半径大于光纤临界曲率半径，光缆卡支架（1）的侧边高度值与底面宽度值比例满足使U型杆（2）移动到最下端后，U型杆（2）两边光缆能形成最小80°夹角的条件。
5.一种为实施步骤3）中对定位参考点光缆施加外力使光缆弯曲并带动光缆内光纤弯曲而专门设计的光缆卡的使用方法，其特征在于：将光缆从U型杆（2）中间穿过，并放在支架（1）的两圆柱面上，旋转螺帽（3），使U型杆（2）下移并对光缆产生向下的拉力，在拉力作用下，光缆下移并沿U型杆（2）内侧面弯曲，随着光缆下移幅度增加，光缆弯曲角度在增加，使光缆内光纤产生的宏弯损耗达到光时域反射仪能显示的最小功率衰减值。
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2012
- 2012-12-08 CN CN201210522693.1A patent/CN103856260B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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