CN108809409B - 一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统及方法，该系统包括至少一个光缆故障诊断终端，耦合器，光缆组成。通过光缆故障诊断终端实时对光缆反射波形进行采集，获取中衰耗反射光波图形，与光缆故障诊断终端所记录的衰耗类型光波图形特征点进行比对，确认光缆衰耗类型，并提出相应的预警，本发明采用了和通信信号波长正交的探测光，因此不影响光缆通讯，同时结构简单，成本低廉，使用效果好。

Description

一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统及方法

技术领域

本发明涉及一种光缆衰耗类型诊断的方法，属于光缆维护监测技术邻域。

背景技术

现有技术中，主要对光缆衰耗和衰耗故障进行诊断和故障距离测算，但是缺乏对衰耗故障成因类型的诊断，造成对光缆中衰耗缺乏预判和直观了解，使得现场工作人员查找中衰耗缺乏现场判断依据，浪费大量排故时间。

基于现有技术中存在的上述问题，需要一种对光缆衰耗故障成因类型进行诊断的方法。本发明就在这种技术背景下对现有的技术进行了改进。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统及方法，在不影响信号传播的前提下，以光缆自身作为识别介质，智能诊断光缆衰耗成因类型，以克服现有技术的不足。具体而言，本发明提供了以下技术方案：

首先，本发明提供了一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断方法，该方法包括：

步骤1、获取待诊断光缆的衰耗反射光波，建立所述衰耗反射光波的图形，所述图形参数包括光波能量、光缆长度；

步骤2、提取所述衰耗反射光波图形的特征点；

步骤3、与数据库中已有衰耗类型的特征点进行比对；

步骤4、若比对成功，则确定待诊断光缆的衰耗类型，并进行对应的故障类型告警。

优选地，所述步骤3之后还包括：

步骤5、若比对不成功，则录入所述衰耗反射光波的衰耗类型及其对应的特征点至数据库。

优选地，所述图形为所述衰耗反射光波的光波能量、光缆长度的二维图形。

此外，本发明还提供了一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统，该系统设置于光缆故障诊断终端；

所述系统包括衰耗反射光波获取模块、衰耗反射光波特征提取模块、特征比对模块；

所述衰耗反射光波获取模块用于获取待诊断光缆的衰耗反射光波；

所述衰耗反射光波特征提取模块用于对衰耗反射光波进行采样，并绘制衰耗反射光波的图形，以及提取衰耗反射光波的图形的特征点；

特征比对模块用于将衰耗反射光波特征提取模块提取的特征点与已有的特征点进行比对。

优选地，所述系统还包括数据库，用于存储所述已有的特征点，及其对应的故障信息。

优选地，所述系统还包括，特征点补充模块，用于将所述特征比对模块中比对不成功的特征点及其对应的衰耗类型录入所述数据库中。

优选地，所述系统还包括故障告警模块，用于将待测光缆的故障成因、类型告知用户。

优选地，所述光缆故障诊断终端连接到耦合器，光缆连接到耦合器上，采用耦合器的接入方式，可实现其它通信光纤在耦合器进行接入，实现光纤通信和监测同时进行；光缆故障诊断终端将光波通过耦合器射入光缆上，同时光缆反射光波通过耦合器进入光缆故障诊断终端，被光缆故障诊断终端接收。

优选地，光缆故障诊断终端所发射光波与通信光波正交，不会影响光纤通信的正常运行；

优选地，系统可以提前进行衰耗成因类型模拟，以获取足够多的衰耗反射光波图形特征点；

优选地，系统也可以在运行中自动学习，记录不同衰耗成因类型的反射光波图形特征点。

所述光缆发生衰耗故障后，光缆故障诊断终端对接收光缆中衰耗反射的光波进行分析，获取光缆中衰耗光波图形特征点，比对数据库中衰耗类型图形特征点，确认光缆衰耗类型。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、可以实现对单根光缆中的光缆衰耗故障成因类型进行自动诊断识别和预警，为现场寻障人员提供更为精准的衰耗故障信息，提高光缆排障效率；

2、系统可以自动学习光缆衰耗故障成因类型，自动记录衰耗故障反射光波图形特征点，获得更多的特征信息，，在有效提高故障精度的情况下，大大节省成本。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的系统结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式的系统流程示意图；

图3为本发明一具体实施方式的系统衰耗类型数据库录入流程示意图；

图4为本发明一具体实施方式的衰耗故障特征点示意图。

其中：

图1中的标记为：

1-光缆故障诊断终端、2-耦合器、3-光缆。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。

以下通过各个具体的实施例，对本发明的可供优选的实施方式进行详细阐述。以下在各具体实施例中所涉及到的各具体参数数值，仅作为例举而用，以方便对本发明实施方式的解释说明，并不作为本发明保护范围的限定。

实施例1

在一个具体的实施例中，如图1所示，本发明提供了一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统，该系统包括光缆故障诊断终端(1)、耦合器(2)、光缆(3)。

在一具体的实施方式中，如图2所示，本发明提出的一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统及方法，可以如下例子方式实现：

光缆故障诊断终端自动获取光缆中衰耗反射光波信息，分析其光波能量与长度的二维数据，形成二维图形。

在中衰耗二维图形中，自动获取其特征点，并将特征点与数据库中衰耗成因类型特征点进行比对，比对成功即可进行衰耗故障成因类型预警，如果比对不成功则自动录入该衰耗故障成因类型以及相应的特征点，增加衰耗故障成因类型数据库的样本数量。

实施例2

如图4所示，a-1图中光缆衰耗反射光波特征点图形，其由于光缆衰耗点出现微小裂纹，其反射的光波特征点出现微微的反射峰，系统会自动诊断为光缆扭曲损伤造成的光缆衰耗。

a-2图中光缆衰耗反射波特征点图形，其由于光缆衰耗点略有错位造成光波直接消失，其反射的光波特征点呈现直接下落的特征点，系统会自动诊断为光缆接续造成的光缆衰耗。

实施例3

在又一个实施例中，在进行衰耗成因模拟，从而找出特征点进行系统训练中，可以采用以下方式获得特征点，并为后续的系统训练进行数据储备。

在一个具体的实施例中，在形成的二维图形中，自动获取特征点可以通过以下方法进行：

设曲线上的任意的点B(k)＝(x_k，y_k)，其中k＝1,2,…,N，N为绘制的二维图线的点的个数。

建立二维图线的曲率函数：

其中：

d′_k＝(y_k+1-y_k)/(x_k+1-x_k) (2)

d″_k＝(d′_k+1-d′_k)/(x_k+1-x_k) (3)

首先，基于上述公式(1)～(3)，求取二维图线上每个点的函数值；

第二，将二维图线在原坐标系内进行旋转，旋转角度在45°到135°之间，旋转后，再对形成的新的二维图线求出每个点的新的曲率。

第三，将上面求解的两组曲率，按照值的大小分别进行排序，形成两组排序靠后的曲率值，并对每组值取前M项。一般来说，M在15以内为佳。

第四，分别获取两组曲率值中的前20项对应的点的坐标，获得两组点的坐标组(每组20个坐标点)，并将两组点的坐标进行比较，找出相同的点。

第五，在该些点中，按照其在原二维图线上的顺序进行排序，分别求取相邻两个点之间的曲率差值，并依据该差值将点两两一组排序，选取前两组中的点，作为该二维图线的特征点使用。在这种衰耗中，真正有用的特征点一般不超过3个，而过多，则会大量引入噪声，因此，在判断这类衰耗时，不能取多于两组的点。

在进行光缆状态诊断时，如果特征点中，相邻的两点之间的绝对距离小于一预设值1，且该些点之间的曲率函数结果的差值大于一预设值2，则判定该光缆发生了弯折等引起的衰耗，而未发生断裂，在这种情况下，两点之间的绝对距离必定要小于一预设值，这样才能有效避免不规则噪声引起的噪音。这一预设值可以依据光缆的特性进行调整。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、获取待诊断光缆的衰耗反射光波，建立所述衰耗反射光波的图形，所述图形参数包括光波能量、光缆长度；所述图形为所述衰耗反射光波的光波能量、光缆长度的二维图形；

步骤2、提取所述衰耗反射光波图形的特征点；

步骤3、与数据库中已有衰耗类型的特征点进行比对；

步骤4、若比对成功，则确定待诊断光缆的衰耗类型，并进行对应的故障类型告警；

所述步骤2中，获取衰耗反射光波图形的特征点的方式为：

对于曲线上的任意的点B(k)＝(x_k，y_k)，建立二维图线的曲率函数：

其中：

d′_k＝(y_k+1-y_k)/(x_k+1-x_k) (2)

d″_k＝(d′_k+1-d′_k)(x_k+1-x_k) (3)

k＝1，2，...，N，N为绘制的二维图线的点的个数；

步骤201、基于上述公式(1)～(3)，求取二维图线上每个点的函数值；

步骤202、将二维图线在原坐标系内进行旋转，旋转角度在45°到135°之间，旋转后，再对形成的新的二维图线求出每个点的新的曲率；

步骤203、将上面求解的两组曲率，按照值的大小分别进行排序，形成两组排序后的曲率值，并对每组值取前M项；

步骤204、分别获取两组曲率值中的前20项对应的点的坐标，获得两组点的坐标组，并将两组点的坐标进行比较，找出相同的点；

步骤205、在上述相同的点中，按照其在原二维图线上的顺序进行排序，分别求取相邻两个点之间的曲率差值，并依据该曲率差值由大到小将点两两一组排序，选取前两组中的点，作为该二维图线的特征点使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3之后还包括：

步骤5、若比对不成功，则录入所述衰耗反射光波的衰耗类型及其对应的特征点至数据库。

3.一种基于衰耗图形特征点的光缆衰耗类型诊断系统，其特征在于，所述系统设置于光缆故障诊断终端中；

所述系统包括衰耗反射光波获取模块、衰耗反射光波特征提取模块、特征比对模块；

所述衰耗反射光波获取模块用于获取待诊断光缆的衰耗反射光波；

所述衰耗反射光波特征提取模块用于对衰耗反射光波进行采样，并绘制衰耗反射光波的图形，以及提取衰耗反射光波的图形的特征点；

特征比对模块用于将衰耗反射光波特征提取模块提取的特征点与已有的特征点进行比对；

所述提取衰耗反射光波的图形的特征点包括：

对于曲线上的任意的点B(k)＝(x_k，y_k)，建立二维图线的曲率函数：

其中：

d′_k＝(y_k+1-y_k)/(x_k+1-x_k) (2)

d″_k＝(d′_k+1-d′_k）/（x_k+1-x_k) (3)

k＝1，2，...，N，N为绘制的二维图线的点的个数；

步骤201、基于上述公式(1)～(3)，求取二维图线上每个点的函数值；

步骤202、将二维图线在原坐标系内进行旋转，旋转角度在45°到135°之间，旋转后，再对形成的新的二维图线求出每个点的新的曲率；

步骤203、将上面求解的两组曲率，按照值的大小分别进行排序，形成两组排序后的曲率值，并对每组值取前M项；

步骤204、分别获取两组曲率值中的前20项对应的点的坐标，获得两组点的坐标组，并将两组点的坐标进行比较，找出相同的点；

步骤205、在上述相同的点中，按照其在原二维图线上的顺序进行排序，分别求取相邻两个点之间的曲率差值，并依据该曲率差值由大到小将点两两一组排序，选取前两组中的点，作为该二维图线的特征点使用。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括数据库，用于存储所述已有的特征点，及其对应的故障信息。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括，特征点补充模块，用于将所述特征比对模块中比对不成功的特征点及其对应的衰耗类型录入数据库中。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括故障告警模块，用于将待测光缆的故障成因、类型告知用户。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光缆故障诊断终端连接到耦合器，光缆连接到耦合器上；

光缆故障诊断终端将光波通过耦合器射入光缆上，同时光缆反射光波通过耦合器进入光缆故障诊断终端，被光缆故障诊断终端接收。

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