CN105187121A - 一种通信光缆故障点地表位置定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信光缆故障点地表位置定位方法及系统，属于通信光缆故障检测技术领域。所述方法包括：在光缆中选择两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器；标定光缆的地表标识点，并根据传感器采集的地表标识点对应的地表位置的振动信号，计算出地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度，建立地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系；根据光缆故障点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度和对应关系，查找出光缆故障点对应的地表位置范围。所述系统包括：标定模块、采集模块、计算建立模块、检测模块和查找模块。本发明在光缆发生故障时，能够快速确定光缆故障点对应的地表位置范围，缩短光缆修复时间，降低损失。

Description

一种通信光缆故障点地表位置定位方法及系统

技术领域

本发明涉及通信光缆故障检测技术领域，特别涉及一种通信光缆故障点地表位置定位方法及系统。

背景技术

光缆故障造成通信中断，已经占整个光纤通信系统中不可用时间的80％以上。缩短和减少光缆故障时间，已经成为提高网络可用率的关键。当光缆发生故障时，通常采用设置在光缆故障监测点的OTDR(OpticalTimeDomainReflectometer，光时域反射仪)来定位故障点位置。OTDR检测的结果是故障点到OTDR的光缆纤芯长度，而光缆纤芯长度与地表标识等参照物位置缺乏精确的对应关系，特别是对于使用年限比较长的光缆线路，经过多次抢修、割接，线路资料与实际情况偏差较大，使得维护抢修人员无法根据OTDR检测的光纤故障点距离快速准确地找到故障对应的地表位置，无法及时地实施抢修。

发明内容

为了解决根据OTDR检测结果无法快速准确地定位光缆故障点对应的地表位置等问题，本发明提供了一种通信光缆故障点地表位置定位方法，具体包括：

在光缆中选择两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器；

标定光缆的地表标识点，并根据所述传感器采集的所述地表标识点对应的地表位置的振动信号，计算出所述地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度，建立所述地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系；

根据光缆故障点到所述光缆故障监测点的光缆纤芯长度和所述对应关系，查找出所述光缆故障点对应的地表位置范围。

所述标定光缆的地表标识点采用GIS定位仪来实现。

所述地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度x的计算公式为： $x=\frac{L-\mathrm{v\Δt}}{2};$

其中，L为光缆纤芯长度；v为光波在单模备用光纤中的传播速度，v＝c/n，c是光在真空中的速度，n是光纤的折射率；Δt为所述振动信号通过所述两条备用单模光纤传输到光缆故障监测点的时间差。

所述对应关系的内容包括：地表标识点名称、地表标识点的地理坐标、地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度。

所述查找出所述光缆故障点对应的地表位置范围的步骤具体为：从所述对应关系中查找出与光缆故障点到所述光缆故障监测点的光缆纤芯长度的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度，并根据所述两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围。

本发明还提供了一种通信光缆故障点地表位置定位系统，包括：

标定模块，用于标定光缆的地表标识点；

采集模块，由光缆中的两条备用单模光纤构成，用于采集所述标定模块标定的地表标识点对应的地表位置的振动信号；

计算建立模块，用于根据所述采集模块采集的振动信号，计算出所述标定模块标定的地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度，建立所述地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系；

检测模块，用于检测光缆故障点到所述光缆故障监测点的光缆纤芯长度；

查找模块，用于根据所述检测模块检测的光缆纤芯长度和所述计算建立模块建立的对应关系，查找出所述光缆故障点对应的地表位置范围；

所述计算建立模块、检测模块和查找模块均设置在所述光缆故障监测点。

所述对应关系的内容包括：地表标识点名称、地表标识点的地理坐标、地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度。

所述查找模块包括：

查找单元，用于从所述计算建立模块建立的对应关系中查找出与所述检测模块检测的光缆纤芯长度的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度；

获取单元，用于根据所述查找单元查出的两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围。

本发明提供的通信光缆故障点地表位置定位方法及系统，通过建立地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系，可实现在光缆发生故障时及时地确定光缆故障点对应的地表位置范围，从而极大地缩短了光缆的修复时间，使通信业务损失降到最低点，提高了工作效率。

附图说明

图1是本实施例提供的通信光缆故障点地表位置定位方法的流程图；

图2是本实施例提供的通信光缆故障点地表位置定位方法的原理示意图；

图3是本实施例地表标识点对应的地表位置振动信号测量光路示意图；

图4是本实施例地表标识点的定位原理示意图；

图5是本实施例提供的通信光缆故障点地表位置定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种通信光缆故障点地表位置定位方法，包括如下步骤：

步骤101：选择地下光缆中的两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器。

选择地下敷设的光缆中的两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器，该两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器的两根测试光纤，用于采集光缆地表位置的振动信号。

步骤102：利用GIS(地理信息系统，GeographicInformationSystem)定位仪标定光缆的地表标识点，通过敲击地表标识点对应的地表位置振动地下光缆，使马赫-曾德光纤干涉仪传感器获得振动信号，并根据该振动信号，计算出地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度。

地表标识点可以但不限制于按照等间隔的光缆纤芯长度来进行标定，例如：每间隔5km、10km或15km设置一个地标标识点。如图2所示，利用GIS定位仪标定光缆的地表标识点的地理坐标，并通过敲击该地表标识点对应的地表位置振动地下光缆，使马赫-曾德光纤干涉仪传感器获得振动信号；振动信号回传到设置在光缆故障监测点的光缆振动测试仪1，利用与光缆振动测试仪1连接的计算机2对振动信号进行分析处理，计算出该地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度。重复执行上述标定及计算过程，直至标定出光缆的所有地表标识点及计算出所有地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度，也即所有地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度。在实际应用中，光缆振动测试仪可采用Fluke810振动诊断仪。

地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度的计算原理如下：如图3和图4所示，分布反馈激光器(DFB-LD，DistributedFeedbackLaserDiodes)发出的连续光波通过耦合器C1被分为光强1∶1的两束光波，再通过光耦合器C2和C3汇聚形成干涉信号，两条单模备用光纤F1和F2中同时存在顺时针和逆时针方向传输的光信号；当P点因敲击而振动，产生光干涉，通过顺时针和逆时针方向传输的相位受干涉光信号到达A和B点，传输到光电探测器PD1和PD2中的光信号被转换成电信号，通过对电信号的处理与分析，得出光电探测器PD1和PD2检测到同一振动信号的时间t₁和t₂，且t₁＞t₂；根据两个光电探测器检测到同一振动信号的时间差Δt＝t₁-t₂，计算出振动发生的位置x，即地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度：

$x=\frac{L-\mathrm{v\Δt}}{2}$

其中，L为光缆纤芯长度；v为光波在单模备用光纤中的传播速度，单位为m/s，v＝c/n，c是光在真空中的速度3×10⁸m/s，n是光纤的折射率。

步骤103：建立地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系。

表1示出了地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系，其内容主要包括地表标识点名称、地表标识点的地理坐标、地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度。

表1

步骤104：根据OTDR的检测结果，从地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系中查找出与检测结果的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度，并根据该两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围。

当光缆发生故障时，根据设置在光缆故障监测点的OTDR3(如图2所示)的检测结果，即光缆故障点到OTDR的光缆纤芯长度，从地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系中查找出与检测结果的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度，从而根据该两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围，以便维护人员使用卫星导航仪快速到达光缆故障点位置范围，实施抢修。

下面以北京到天津的一根纤芯长度为140km的光缆为例来说明本实施例的技术方案：首先在该光缆中选择两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器；利用GIS定位仪标定光缆的所有地表标识点，记录地表标识点的地理坐标；敲击地表标识点对应的地表位置振动地下光缆，使马赫-曾德光纤干涉仪传感器获得振动信号；在北京站(光缆故障监测点)的光缆振动测试仪接收到该振动信号，并根据该振动信号，计算出地表标识点到光缆振动测试仪的光缆纤芯长度，建立地标标识点与光缆纤芯长度的对应关系，如下表2所示。

表2

假设光缆发生故障，OTDR检测到故障点出现在83km处，从表2中查找出与83km的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度分别为80km和85km，80km和85km对应的地表标识点分别为京津1-35和京津1-36，因此光缆故障点在京津1-35和京津1-36之间。

本实施例提供的通信光缆故障点地表位置定位方法，通过建立地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系，可实现在光缆发生故障时根据OTDR的检测结果，快速地定位光缆故障点对应的地表位置范围，极大地缩短了光缆的修复时间，使通信业务损失降到最低点，提高了工作效率。

参见图5，本发明实施例还提供了一种通信光缆故障点地表位置定位系统，该系统包括：

标定模块，用于标定光缆的地表标识点；

采集模块，由光缆中的两条备用单模光纤构成，用于采集标定模块标定的地表标识点对应的地表位置的振动信号；

计算建立模块，用于根据采集模块采集的振动信号，计算出标定模块标定的地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度，建立地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系；

检测模块，用于检测光缆故障点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度；

查找模块，用于根据检测模块检测的光缆纤芯长度和计算建立模块建立的对应关系，查找出光缆故障点对应的地表位置范围；

计算建立模块、检测模块和查找模块均设置在光缆故障监测点。

其中，对应关系的内容包括：地表标识点名称、地表标识点的地理坐标、地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度。

其中，查找模块包括：

查找单元，用于从计算建立模块建立的对应关系中查找出与检测模块检测的光缆纤芯长度的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度；

获取单元，用于根据查找单元查出的两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围。

本实施例提供的通信光缆故障点地表位置定位系统，通过计算建立模块建立地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系，可实现在光缆发生故障时根据检测模块的检测结果，快速地定位光缆故障点对应的地表位置范围，极大地缩短了光缆的修复时间，使通信业务损失降到最低点，提高了工作效率。

本发明实施例提供的通信光缆故障点地表位置定位方法及系统，可在光缆发生故障时及时地确定光缆故障点的地表位置范围，从而缩短了光缆的修复时间，使通信业务损失降到最低点，提高了工作效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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)

1.一种通信光缆故障点地表位置定位方法，其特征在于，所述方法包括：

在光缆中选择两条备用单模光纤构成马赫-曾德光纤干涉仪传感器；

标定光缆的地表标识点，并根据所述传感器采集的所述地表标识点对应的地表位置的振动信号，计算出所述地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度，建立所述地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系；

根据光缆故障点到所述光缆故障监测点的光缆纤芯长度和所述对应关系，查找出所述光缆故障点对应的地表位置范围。

2.如权利要求1所述的通信光缆故障点地表位置定位方法，其特征在于，所述标定光缆的地表标识点采用GIS定位仪来实现。

3.如权利要求1所述的通信光缆故障点地表位置定位方法，其特征在于，所述地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度x的计算公式为：

其中，L为光缆纤芯长度；v为光波在单模备用光纤中的传播速度，v＝c/n，c是光在真空中的速度，n是光纤的折射率；Δt为所述振动信号通过所述两条备用单模光纤传输到光缆故障监测点的时间差。

4.如权利要求1所述的通信光缆故障点地表位置定位方法，其特征在于，所述对应关系的内容包括：地表标识点名称、地表标识点的地理坐标、地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度。

5.如权利要求4所述的通信光缆故障点地表位置定位方法，其特征在于，所述查找出所述光缆故障点对应的地表位置范围的步骤具体为：从所述对应关系中查找出与光缆故障点到所述光缆故障监测点的光缆纤芯长度的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度，并根据所述两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围。

6.一种通信光缆故障点地表位置定位系统，其特征在于，包括：

标定模块，用于标定光缆的地表标识点；

采集模块，由光缆中的两条备用单模光纤构成，用于采集所述标定模块标定的地表标识点对应的地表位置的振动信号；

计算建立模块，用于根据所述采集模块采集的振动信号，计算出所述标定模块标定的地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度，建立所述地表标识点与光缆纤芯长度的对应关系；

检测模块，用于检测光缆故障点到所述光缆故障监测点的光缆纤芯长度；

查找模块，用于根据所述检测模块检测的光缆纤芯长度和所述计算建立模块建立的对应关系，查找出所述光缆故障点对应的地表位置范围；

所述计算建立模块、检测模块和查找模块均设置在所述光缆故障监测点。

7.如权利要求6所述的通信光缆故障点地表位置定位系统，其特征在于，所述对应关系的内容包括：地表标识点名称、地表标识点的地理坐标、地表标识点到光缆故障监测点的光缆纤芯长度。

8.如权利要求7所述的通信光缆故障点地表位置定位系统，其特征在于，所述查找模块包括：

查找单元，用于从所述计算建立模块建立的对应关系中查找出与所述检测模块检测的光缆纤芯长度的差值的绝对值较小的两个光缆纤芯长度；

获取单元，用于根据所述查找单元查出的两个光缆纤芯长度对应的地表标识点，获得光缆故障点对应的地表位置范围。