CN106788696A - 基于gis平台的光缆在线智能监测及故障定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，包括监测单元与定位单元，所述监测单元包括智能诊断主机、诊断单元和PC终端显示单元，所述智能诊断主机包括中央处理器以及分别与所述中央处理器连接的光时域反射仪模块、光路切换模块、光功率监测模块，所述诊断单元包括电源模块以及分别与所述电源模块连接的光源设备、光耦合模块和光保护模块，所述定位单元包括设置在光缆中的故障定位器。本发明通过及时调取各光缆讯息并对信息进行加工，同时，系统可以灵活利用地理信息系统（GIS）技术，系统采用机架式集成，集成度高，稳定性强，可扩展性强，当发生故障时，系统能清晰显示故障GPS点和故障类型，维护人员可通过GIS地图精确定位，从而提高维护效率。

Description

基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统

技术领域

本发明涉及电力光缆监测及故障检修系统技术领域，尤其涉及基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统。

背景技术

光通信网络是当前电力行业最主要的通信网络，承担高速、远程骨干通信的建设。随着光网规模的不断扩大，网络的传输结构越来越复杂，对光缆的维护、光缆状态的监测变的越来越重要且越来越复杂。早期建设的光缆也已有了一定的年限，各种隐患，各种危机随时存在，光缆线路故障次数的连年增加就充分说明了这个问题。业内人士最近几年对全球数百个传输网络的故障分析后得到一个结论：光缆通信的线路故障要比设备故障更为突出，在所有的传输事故中，一半以上是以光缆为主的传输介质故障所导致，故障时间约占不可用时间的90%以上，每年因通信光缆故障而造成的经济损失巨大。由此可见光缆是影响网络安全性的主要因素。

随着智能电网的全面建设，电网生产、经营业务日益增长，单套设备、单条光缆的承载业务情况日趋集中，单一设备、光缆故障有可能导致的系统运行风险增加。传统的基于OTDR等仪器的光缆检测的光缆线路维护管理模式中，监测设备由多部分组成，可靠性不高，对故障的反应速度由人而定，故障查找非常困难；排障时间长，故障定位能力差，无法预测隐患，影响通信网的正常工作。对于光传输设备的监测主要依赖各设备厂家提供的专业网管系统，通用性差、不通厂家设备难以兼容。现场检测光缆断点等故障的效率低下，且需要中断当前的正常传输业务，难以实现长期、实时监测，无法掌握光缆参数长期变化统计，只能实现故障后紧急抢修，无法做到事前预警。

申请号为201510437317.6的专利涉及光纤通信技术领域，尤其是一种多功能FTTH专用OTDR测试仪，包括LCD、MCU、OTDR、LTDR、光功率计、红光源、寻线仪、网络测速仪和线路测试仪，LCD、OTDR、LTDR、光功率计、红光源、寻线仪、网络测速仪和线路测试仪通过连接线连接在MCU上，OTDR上设有激光收发组件，激光收发组件包括二分光拉锥、激光发射管和雪崩接收管，激光发射管和雪崩接收管连接在二分光拉锥上，激光发射管通过驱动、雪崩接收管通过放大器连接在微控制单元MCU上。本装置融合了光纤宽带安装维护所需的各种测试功能，集OTDR、LTDR、光功率计、红光源、寻线仪、网络测试、线路测试于一体，填补了国内光纤到户专用多功能测试仪的空白。

申请号为201110358502.8的专利涉及一种OTDR光收发模块，包括盒体、及设置在盒体内部的光器件，所述盒体的一端设置有光口，所述光口上设置有LC接口。通过将光收发模块的接口设置成LC接口，使得光收发模块内部具有更大的PCB设计空间，使OTDR设备能集成在其内部。

申请号为201410541412.6的专利涉及使用OTDR仪器的光纤测试。一种用于使用光时域反射计(OTDR)仪器来测试通信网络中的光纤电缆的操作的方法，该方法包括接收待测试光纤组的标识符的范围。显示第一光纤组的标识符。该第一光纤组被包括在该范围中并构成待测试的下一个光纤组。确定该第一光纤组是否连接到OTDR仪器。响应于确定第一光纤组连接到OTDR仪器，使用OTDR仪器对第一光纤组进行测试。显示第二光纤组的标识符。该第二光纤组被包括在该范围中并构成待测试的下一个光纤组。

然而，目前的光纤故障定位仍存在以下问题：（1）当前普遍使用OTDR测试光纤得到多条光纤的光功率衰减曲线，然后使用计算机对大量数据做信号处理和分析，这样对数据的处理难度，这直接导致计算的故障位置在光缆中的位置不准确。（2）对测试数据进行光纤监测得到的数据均为文本格式，检测的方式存在这样的问题：OTDR得到的测试数据夹杂大量噪声，加大了人员根据纸质的网络拓扑和路由图确定光纤故障的实际具体位置，这种方式十分不方便；并且非专业的光缆维护人员一般看不懂网络拓扑和路由图，无法完成故障位置的定位，导致检修效率极其低下。（3）现有的GIS地图与光缆实际的网络路由没有有机结合，使得故障点的实际地理位置更加难以确定。

发明内容

本发明的目的是提供基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，通过及时调取各光缆讯息并对信息进行加工，同时，系统可以灵活利用地理信息系统（GIS）技术，系统采用机架式集成，集成度高，稳定性强，可扩展性强，当发生故障时，系统能清晰显示故障GPS点和故障类型，维护人员可通过GIS地图精确定位，从而提高维护效率。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，包括监测单元与定位单元，所述监测单元包括智能诊断主机、诊断单元和PC终端显示单元，所述智能诊断主机包括中央处理器以及分别与所述中央处理器连接的光时域反射仪模块、光路切换模块、光功率监测模块，所述诊断单元包括电源模块以及分别与所述电源模块连接的光源设备、光耦合模块和光保护模块，所述定位单元包括设置在光缆中的故障定位器。

进一步地，所述故障定位器在GIS平台中结合实际地理位置信息对光缆信息进行标记，所述光缆信息包括光缆接头盒编号和塔杆编号。

进一步地，所述中央处理器包括MCU嵌入式微处理器模块。

进一步地，所述光源设备包括脉冲激光器，所述方向耦合器通过法兰与待测光纤连接。

进一步地，所述光耦合模块包括方向耦合器，所述脉冲激光器通过脉冲驱动电路与所述MCU处理器连接。

进一步地，所述光保护模块包括相互连接的光电检测电路、信号放大电路和A/D转换电路，所述光电检测电路与所述方向耦合器连接。

进一步地，所述光路切换模块包括单片机芯片以及分别与所述单片机芯片连接的光开关单元与总线单元。

进一步地，所述光功率监测模块包括离线式告警模块和在线式告警模块。

进一步地，所述PC终端显示单元包括PC客户端以及与其连接的网络交换机、网管服务器。

进一步地，所述PC客户端设置系统管理软件，所述系统管理软件包括网管显示功能、故障定位显示功能、多曲线显示功能、光缆劣化分析与跟踪显示功能、事件自动分析功能、事件告警及管理显示功能。

本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：

1、本发明系统具有全面性，能满足全面监测的要求，因为不论光端机发送端输出光功率减少还是光纤网络的衰减增加，都会十分敏感的将其变化记录下来。这意味着智能光缆网络监测系统既可以监测光端机发送端也可以监测光纤网络，因此能对整个光纤通信系统进行监测和管理。

2、本发明系统具有定量性，系统选择反映光信号幅度的光功率作为光纤通信质量的监测指标，这是因为它能真实的描述并反映光纤通信质量的品质。选择光功率的优势在于：实用，—般来讲光功率信号较大就意味着光通信质量较好；简单，每个光通信通道只有1个值，很容易处理和存储其质量状态的数据；普通，也就是说容易计算且显而易见，较其他通信质量参数容易被维护人员接受。

3、本发明系统具有实时性，因为智能光缆网络监测系统的光功率分路器和光电转换器件都是线性元件，且它们是永久地置于每1个光纤通道中，故不需要均分、不需要1个通道到 1个通道的切换。

4、本发明系统具有在线功能，系统的光功率分路器和光电转换器件都是无源光器件，它不会向被监视下的光纤通信系统发射任何的光信号。因此它在线监测时不会妨碍正常通信系统。

5、本发明系统具有高可靠性，在该系统中仅有1个光器件(光分路器)插入在光通信通道的两端，插入光器件的数目是最少的，总的光插入损耗约为0．5dB，而智能光缆网络监测系统的光电转换器件也是非常稳定的元件，它由超大规模集成电路组成。光功率分路器的可靠性由它的制造工艺来保证，它是用光纤的熔融法制成的。

6、本发明系统具有预警性，智能光缆网络监测系统因为有自学习功能和比较功能，所以可设置多个提前报警值或故障阈值功率，以实现提前预警和报警功能。

7、本发明系统具有预见性，通过对每一光通道的光功率数据的长时期的采集、计算和分析，智能光缆网络监测系统就可发现光通信系统的光衰减值与时间的内在联系，从而找出光衰减值在时间上的变化曲线，由此可得到光纤通信系统光衰减到某一功率值时的时间，将该时间预报给维护管理人员，就可对光纤通信系统 在该日期之前进行处理，以避免故障发生。

8、本发明系统具有独立性，智能光缆网络监测系统直接从光纤中获取光功率信号，如果光纤在线自动监测系统通信媒介不使用被监测的光通信系统，则光纤在线自动监测系统是一完全独立的系统。

9、本发明是一套针对光纤网络管理和维护的智能型系统。它是利用目前最流行的RIA开发技术之一的Flex实现的应用，并且结合了最精确的GIS定位、数据库技术整合而成的。集光缆在线监测、告警、故障分析、定位、线路保护于一体，结合地理信息系统,为光缆网络的安全高效运行提供保障，从而实现光纤物理网络资源的实时的智能监控和维护管理。

10、本发明可以依托OTDR测试数据对光缆进行监测，在光缆发生故障时，将光缆在线监测系统与GIS平台相结合，精确定位光纤故障点，利用电网GIS平台中的光缆数据模型及数据导入方法，在电网GIS平台增加光缆线路、杆塔接头盒等数据，在地图上直观显示。

11、本发明通过故障定位器的运用，以故障定位器的光学波长为识别依据，实现光缆的唯一识别和命名，解决纸质标签、电子标签不能光纤介质识别且易损的问题，更加精确的定位光缆故障，增加维修人员的检修效率。

12、本发明将GIS 强大的空间数据管理与分析能力、信息可视化的巨大优势应用于光缆线路网络资源管理与辅助决策；以图形面对用户，使用户从庞杂的广电网络海量数据中解放出来，有效隐藏用户不关心的信息，使用户的注意力集中在网络资源的维护和决策上。

附图说明

图1是本发明智能监测单元的组成结构图。

图2是本发明光缆故障定位单元的流程示意图。

图3是本发明实施例的在线监测示意图。

图4是本发明与传统监测维护方式的对比图。

图5是本发明实施例的光缆网络布局示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图5所示，基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，包括监测单元与定位单元，所述监测单元包括智能诊断主机1、诊断单元6和PC终端显示单元11，智能诊断主机1包括中央处理器2以及分别与中央处理器2连接的光时域反射仪模块3、光路切换模块4、光功率监测模块5，诊断单元（OTDR）基本测试时，由脉冲发生器产生的脉冲，驱动LD产生光脉冲，经方向耦合器射入待测光纤。射入光纤之光脉冲，因光纤内部含有杂质，气泡等发生散射，其中部分向后散射称为后方散射光（BACK SCATTERINGLIGHT），连同遇不平整光纤端面所产生的FRESENL反射光，一同反射回耦合器、射入光电二极管，转换成电脉波。处理后，再将波形显示，并判断故障点位置，以便采取处理措施。

中央处理器包括MCU嵌入式微处理器模块。中央处理器（MCU）用于管理监测站各个板卡，并且与监测中心服务器通信。将监测站状态上报给监测中心，或执行监测中心下发配置和操作指令。使用嵌入式控制系统，结构精炼，功耗低，体积小巧。具有通信灵活，数据存储稳定，维护方便等特点。光路切换模块4包括单片机芯片12以及分别与单片机芯片12连接的光开关单元13与总线单元14。光路切换单元（OSW）通过智能判断的方式，将故障的光纤切换到预备光纤上，恢复网络正常功能，进而实现光纤通路的冗余容错确保网络的高可用性。此OSW单元，内含一颗微处理器来控制光开关切换，监控光开关切换状态,与CPU MODULE通信则采用背板总线方式，支持热插拔，使系统更加模块化。光功率监测模块包括离线式告警模块和在线式告警模块。光功率监测单元 (Optical Power Meter, OPM)具备多种型式，可应用于离线式实时告警测试和在线式实时告警测试；透过监测光功率，即可达到实时告警测试的目的。电源单元（PWR）采用高可靠性和稳定性设计，融入了供电稳定、过载保护、短路保护等技术。为了保护系统安全，本发明在电源单元中增加电源保护电路，以免由于海下电缆供电不良导致系统意外损坏。

PC终端显示单元包括PC客户端15以及与其连接的网络交换机16、网管服务器17。PC客户端设置系统管理软件，系统管理软件包括网管显示功能、故障定位显示功能、多曲线显示功能、光缆劣化分析与跟踪显示功能、事件自动分析功能、事件告警及管理显示功能。系统管理软件读取数据库中储存的多路光纤检测历史数据，利用大量的采集数据的光器件(光功率监测模块，OTDR模块)等，将反映光纤性能所需的数据传送到监测站及各级的监测中心，并对数据进行分析和处理，及时、准确地反映被监测光缆线路的运行情况，对故障隐患进行预测或者迅速定位故障，并进行分析和图形的显示，当异常发生时，通过微信等接口进行告警。实时在线监测出全网每时每刻数百套传输光端机盘的收光功率的变化，对超过门限值的告警信息自动向光缆监测设备报告，引导监测系统对突发性的光缆故障进行故障精确位置点测试，以达到及时发现光缆阻段地点、通知抢修、大幅度降低光缆故障时间、减少损失的目的，并解决目前光缆监测系统中由于采用光端机架告警方式而产生过多的误告警现象。

智能诊断主机包括单通路型、双通路型和六通路型，即1U，2U和6U机型。智能检测诊断主机（RTU）是集成其它单元的主体，可以满足扩容需求。主机接口可以和客户现有的资源管理系统进行无缝对接。其中，2U型RTU是为了满足小容量系统环境的应用，经过对现有1U型RTU板卡进行小型化集成设计，形成2U机型设备，具有体积小，便于放置，不占空间的优点；6U型RTU是自主研发的大动态OTDR子卡技术指标已可以替代国内外OTDR厂家子卡相应型号，可实现离起点150米外无缝测试，领先行业水平，适用于城域网汇聚点，特点是接入监测光缆数量大，光缆网络复杂。

诊断单元6包括电源模块7以及分别与电源模块7连接的光源设备8、光耦合模块9和光保护模块10，光源设备8包括脉冲激光器，方向耦合器通过法兰与待测光纤连接；光耦合模块9包括方向耦合器，脉冲激光器通过脉冲驱动电路与MCU处理器连接；光保护模块10包括相互连接的光电检测电路、信号放大电路和A/D转换电路，光电检测电路与方向耦合器连接。OTDR的测量流程如图2所示，其核心在于多通道OTDR在线监测技术，利用光时域反射原理,向光纤发送激光脉冲,并接收测量沿光纤连续光反射信号的强度和时间,得到反映光纤长度和衰减变化的光纤反射测试曲线,供监测中心分析处理光纤长度、衰减、接头损耗、故障精确位置和幅度。由于光纤中的任意一点都存在着瑞利散射,这种散射的强度对各个方向都是相同的,当一部分散射光满足沿纤芯方向的传输条件时,散射光就能折返到光纤的入射端,这就是背向散射光,即瑞利散射光。OTDR正是根据光纤的背向散射特性而制成的。激光器将探测信号发生器中产生的周期为T的电脉冲信号转化为符合要求的光脉冲信号,并通过祸合器发送到被测光纤。光脉冲经过一段时间后,光信号的一部分便被反射回仪器,在反射回仪器的这部分光中,包含了背向散射光和光纤连接器、光纤接头及光纤终端处的菲涅尔反射光,通过祸合器返回到接收器。检测器将这个与时间有关的反向光信号连续记录下来,并在显示器上显示出反向光的信息与距离的关系曲线,根据这一曲线,就能确定被测光纤的长度,连接器和接头的位置,以及接头的损耗和衰减等数据。

OTDR的测量范围也是OTDR的动态范围,其定义为:始端背向散射电平与噪声之间的dB差。测量范围是OTDR的一项重要指标,它决定了这台仪器能测量多长距离的能力。测量范围的大小取决于仪器光脉冲功率、宽度、波长以及接收器的噪声等因素。光脉冲信号在光纤中传输时会产生衰减,传输越远,衰减就越大,当传输到一定距离后,由与信噪比(S/N)太小,致使信号无法从噪声中区分出来,这个因素决定了可测光纤的距离。动态范围大,就能在越远的距离保持一定的损耗值分辨率;动态范围小,则损耗值分别率在较近距离处就开始恶化,降低了对接头损耗等事件的分辨能力。OTDR的光源发射光脉冲的功率一般可分为平均功率和峰值功率。平均功率的大小与OTDR设置的脉宽参数(或占空比)有关,在相同的峰值下,脉宽或占空比越大,平均光功率就越大;反之,平均光功率就小。在维护测试中,用光功率一计测得的就是平均光功率,测得的值一般较小。在用OTDR做光纤线路传输特性测试时,一般只关心其平均功率的大小。当被测光纤线路的衰减一定时,平均功率越大,其测量范围相应也大。

OTDR模块的处理器通过以太网接口接收控制命令，对光纤电缆进行测试，激光器向光纤注射相应波长的光脉冲信号，光纤散射和折射回来的信号进入耦合器等接收模块进行光电转换和信号调理，再进入AD转换模块进行模/数转换，由处理器进行读取、运算、并进行信号分析和处理。采用多通路OTDR 光缆监测方案系统结构简单，配置灵活，适用不同监测光缆数量的要求。由于每根被测光纤都有独立的OTDR 进行监测，因此可以做到极高的实时性，光纤监测的完整性，同时可支持对多条光纤的点名测试及其它测试。通过配置PC 端软件可对每个通路的运行参数进行不同的设置，各个子模块可以自由选择合适的工作波长、动态范围、量程和测量模式等，使测量更准确和快捷。 多通路 OTDR 模块由若干独立的OTDR 子模块组合而成。

本系统故障定位功能的实施例实现，是依靠光缆OTDR的距离测量结合GIS平台的故障定位，定位单元包括设置在光缆中的故障定位器，故障定位器在GIS平台中结合实际地理位置信息对光缆信息进行标记，光缆信息包括光缆接头盒编号和塔杆编号。本发明将光缆在线监测系统与GIS平台相结合，研究如何精确定位光纤故障点，电网GIS平台中的光缆数据模型及数据导入方法，在电网GIS平台增加光缆线路、杆塔接头盒等数据，在地图上直观显示，使非专业光缆维护人员可通过电网GIS平台快速查看所属辖区范围内的光缆线路走向，准确定位光缆故障发生点；同时将光纤拓扑转化为电子拓扑和路由图，对光缆长期数据进行分析和统计并生成报表。

定位单元的实现是依靠在光缆中安装故障定位器，并结合实际的地理位置信息进行标记，包含光缆接头盒、杆塔等，其主要流程见图2：

（1）光纤故障定位

通信光缆的故障主要是断路。当发生断路时，光信号的衰减会在断路处陡增，因此我们可用 OTDR(光时域反射仪)，通过测光信号的衰减，准确地得到光缆断路点距机房的距离，通过这个距离，利用通信线路属性表中的“距离中心机房”字段，在该表中查到相应的记录。

（2）地理位置定位

采用智能监测站对故障定位器进行在线波长采集和检测，利用故障定位器的可识别特征，将光缆故障定位在相邻故障定位器之间，并利用光学技术计算和矫正光缆故障长度，再结合段内光缆地理误差率，计算出光缆故障地理长度。

（3）基于GIS地图显示分析

通过上述两步可以实现光缆故障的精确定位，然后编写相应的软件程序将光缆故障的位置显示出来。根据故障的类型或等级在应急保障预案库中找到匹配的记录，获取相关排除故障的方法以及维修故障所需的资源设备信息，生成一个应急措施，并结合以上分析查询结果进行辅助决策。

以故障定位器的光学波长为识别依据，实现光缆的唯一识别和命名，解决纸质标签、电子标签不能光纤介质识别且易损的问题。通过本系统可以更加精确的定位光缆故障，增加维修人员的检修效率。另外，将GIS 强大的空间数据管理与分析能力、信息可视化的巨大优势应用于光缆线路网络资源管理与辅助决策；以图形面对用户，使用户从庞杂的广电网络海量数据中解放出来，有效隐藏用户不关心的信息，使用户的注意力集中在网络资源的维护和决策上。

这样就可以灵活利用地理信息系统（GIS）技术，可方便灵活地导入用户的GIS数据，通过浏览器打开系统主界面，系统自动加载离线GIS地图背景，依据用户的GIS信息进行区域管理（定义局站、地标、光缆段、光纤等的属性）、局站管理（定义光纤跳接位置）、地标管理（定义井、杆、塔、接头盒等精确的GPS位置）、光缆段管理、光缆段地标管理、纤芯管理、跳纤管理等，当发生故障时，系统能清晰显示故障GPS点和故障类型，维护人员可通过GIS地图精确定位，从而提高维护效率。

下面以某地区中所包括的所有35KV至220KV变电站为例，进行本方面的方案实施，如图5所示：

在图中各个变电站之间建立星形电力光缆网络，（220KV代县站为中心，110KV北关站、220 KV原平站、110 KV政化站、35 KV新高站、220 KV繁峙站、110 KV峪口站、220 KV永安站和110 KV安荣站为终端），应用本发明方案，通过采用先进的计算机技术、网络通讯技术、图像处理技术、OTDR技术、GIS技术等，可方便地实现对各个站点间光缆的实时运行状态、光纤断裂、光纤劣化、精确故障定位、诊断预警、报警等实时监测。

本方案在代县站建立监测中心，监测中心需要配备监测系统网管服务器，PC客户端（带win Server2008版操作系统），网络交换机，光缆网络监控主机RTU（6U机箱），其中RTU与光端机连接，接入在用的一对光纤中。终端站点各需配备1U型单路滤波模块FCM，以实现OTDR单元测试波长1650nm被过滤，实现实时在线测试和监控。

本方案可采用两种方式实现多通路OTDR实时在线光缆故障监测。第一种方式是OTDR+光功率模块的实时在线监测。实现多通道OTDR实时在线测试，可以通过光功率模块实时检测和OTDR模块测试相结合的方法实现。具体测试示意图见图4。在RX光纤中，通过RTU中的5:95分光器模块，可以得到在线线路的实时功率，系统软件可以设置链路故障的阈值功率值，当OPM模块监测到链路的功率值低于阈值时，系统认为有故障发生，即刻启动OTDR模块进行测试，OTDR模块通过合波模块把1650nm光加载到在线TX光纤中，进行测试并准确定位故障位置，发出报警。 第二种方式是多路OTDR轮询故障定位监测，通过光缆在线监测系统软件，可以自定义OTDR模块工作的周期，例如可设置每站点每隔30分钟轮询测试一次，设置完成后，系统会按设置自动执行OTDR测试，分析测试结果，给出故障预警报警信息。

通过以上两种方式的任意一种，以代县站为中心监测站，形成星形拓扑路由结构，其中8个终端站点通过光路切换单元OSW连接到诊断单元OTDR（其中OTDR的最大动态范围可达41dB，可有效覆盖至少100km的光纤链路），实现其余8个终点站点的OTDR轮巡测试，需要通过光路切换单元OSW，此OSW单元，内含一颗微处理器来控制光开关切换，监控光开关切换状态，与CPU MODULE通信则采用背板总线方式。通过系统的“光缆在线监测系统”软件管理员可根据现场需求设置实时轮巡测试的周期和频率，设置确定好后系统可自动控制OTDR模块对每一终点站进行测试及数据记录，线路报警等。OSW单元支持热插拔，使系统更加模块化。诊断单元OTDR是利用精确脉宽光脉冲控制技术和微弱信号的精确检测处理技术来实现的。由脉冲发生器产生的脉冲，驱动LD产生光脉冲，经方向耦合器射入待测光纤。射入光纤的光脉冲，因光纤内部含有的杂质、纤核添加物等产生漫反射，其中部分向后散射的后向散射光（BACK SCATTERING LIGHT），连同遇不平整光纤端面所产生的FRESENL反射光，一齐反射回耦合器、射至光电二极管，转换成电脉冲。此反射光因极微弱，故反复传送、收集以放大，平均处理。所有控制及数据处理（包含信号放大、噪声滤除、数据平均化处理等工作）可在OTDR控制版中完成。处理后的数据在经由总线送往MCU主控制模块来处理显示，并通过系统分析软件实现管理及运行维护功能。整体方案在线监测原理主要采用波分复用技术，将通信所用的光纤纤芯作为测试纤芯，可有效节约纤芯资源，测试波长1650nm和工作波长复合到一起共享物理介质，但不影响在线信号的传输。光缆在线监测的突出优势是实时、在线，且测试结果直接反应通信纤芯的状态，但该方案需要增加波分复用模块和光滤波模块FCM。

自动监测并预警光缆潜在的故障隐患，及时的掌握光缆的老化程度，做到提前预警，防患于未然。该技术利用光功实时在线检测和模糊算法可查看一段历史时间内光路的实际状况，预估一段时间后的光功率值，利用历史测试曲线，预估一段时间后，曲线中事件点位置的衰耗，依据实际设置分析出光缆健康状态并发出预警和报警。系统软件通过设置样本容量（表示产生预估值所采用的当前选择的样本的数量，便于后台自动分析的一个条件限制，对预估结果不造成影响）、累计时间（当前选择的样本的时间跨度，对应的是数据列表中的测试时间跨度，便于后台自动分析的一个条件限制，对预估结果不造成影响）、分析模式（当存在线路告警时，处理方式分为忽略、中断、不操作）、预估时长（自定义预估的时间范围）、预估衰耗（自定义预估时长后的曲线对应的衰耗数值）。当系统分析得到的预估曲线在预估时长后的曲线对应的衰耗数值大于预估衰耗时，会产生预报告警（告警类型）。同时，本方案可以灵活利用地理信息系统（GIS）技术，可方便灵活地导入用户的GIS数据，通过浏览器打开系统主界面，系统自动加载离线GIS地图背景，依据用户的GIS信息进行区域管理（定义局站、地标、光缆段、光纤等的属性）、局站管理（定义光纤跳接位置）、地标管理（定义井、杆、塔、接头盒等精确的GPS位置）、光缆段管理、光缆段地标管理、纤芯管理、跳纤管理等，当发生故障时，系统能清晰显示故障GPS点和故障类型，维护人员可通过GIS地图精确定位，从而提高维护效率。通过实施例中对本方案的实践，可以对采集到的监测数据及时记录、查询和自动快速报警，并可进行多维度的智能关联，分析给出各链路、各周期（年、月、周、日）、各关键考核指标排名对比和趋势分析，为运维管理工作提供实用参考分析，提升管理效率和管理质量，为决策者在运维质量提升、目标差距分析、业务推广分布、团队对比评价、投资规划等方面提供决策依据。

本方案不仅具备高效全面的监控及故障定位能力，还具有良好的系统兼容性，可接入其它系统的告警信息，并提供调用接口。还能根据用户的需求扩展故障分析处理、数据智能分析等管理模块，使得监控系统能够与用户的运维管理体系相结合，智能的发现、分析并处理故障，有针对性的筛选并统计监控数据，提供合理的管理建议。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方案进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：包括监测单元与定位单元，所述监测单元包括智能诊断主机、诊断单元和PC终端显示单元，所述智能诊断主机包括中央处理器以及分别与所述中央处理器连接的光时域反射仪模块、光路切换模块、光功率监测模块，所述诊断单元包括电源模块以及分别与所述电源模块连接的光源设备、光耦合模块和光保护模块，所述定位单元包括设置在光缆中的故障定位器。

2.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述故障定位器在GIS平台中结合实际地理位置信息对光缆信息进行标记，所述光缆信息包括光缆接头盒编号和塔杆编号。

3.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述中央处理器包括MCU嵌入式微处理器模块。

4.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述光源设备包括脉冲激光器，所述方向耦合器通过法兰与待测光纤连接。

5.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述光耦合模块包括方向耦合器，所述脉冲激光器通过脉冲驱动电路与所述MCU处理器连接。

6.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述光保护模块包括相互连接的光电检测电路、信号放大电路和A/D转换电路，所述光电检测电路与所述方向耦合器连接。

7.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述光路切换模块包括单片机芯片以及分别与所述单片机芯片连接的光开关单元与总线单元。

8.如权利要求1所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述光功率监测模块包括离线式告警模块和在线式告警模块。

9.如权利要求9所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述PC终端显示单元包括PC客户端以及与其连接的网络交换机、网管服务器。

10.如权利要求8所述的基于GIS平台的光缆在线智能监测及故障定位系统，其特征在于：所述PC客户端设置系统管理软件，所述系统管理软件包括网管显示功能、故障定位显示功能、多曲线显示功能、光缆劣化分析与跟踪显示功能、事件自动分析功能、事件告警及管理显示功能。