CN108923847A - 一种基于gis的光缆故障监测及精确定位方法 - Google Patents

一种基于gis的光缆故障监测及精确定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，该方法包括：在光缆正常状态下，在光缆路由上确定若干标定点；测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离，形成距离集合；获取所有标定点的地理坐标，形成坐标集合，构建完整的光缆路由地理位置信息；在光缆出现故障时，测量光线自光缆的起始点到达故障点的故障距离；找到距离集合中与故障距离差值最小的光路距离，根据差值最小的光路距离确定与故障点距离最近的第一标定点；自坐标集合中获取第一标定点的地理坐标，第一标定点的地理坐标可以近似看作是故障点的地理坐标，标定点的越密集，精度越高。本发明的有益效果为精确定位光缆故障点。

Description

一种基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法
技术领域
本发明属于通信传输领域，具体涉及一种基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法。
背景技术
光纤、光缆作为通信网络传输中的媒介，已经成为了网络通信环节中最重要的一环。由于光纤易损的特殊性及光缆在户外架空、地底埋设、地底管道敷设的方式，导致了光缆极易受到外界施工、作业的破坏，导致通信网络的故障瘫痪。
传统光缆故障使用OTDTR光时域反射仪，通过对被测光纤发射光脉冲，当光脉冲在光纤内传输时，由于光纤本身的性质，遇到衰耗点、断点或其他类似的事件而产生散射、反射，其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR，通过对发射光脉冲与返回信号的时间计算，确定光在光纤中传输的速度得到各衰耗点、断点的所处距离。
光缆在户外的敷设方法主要有架空、地底埋设、地底管道埋设，光缆在户外敷设过程中的弯曲走向以及会在光缆接头处进行盘绕留余，导致光缆故障出现时,抢修人员使用OTDR测得距离与实际故障距离存在一定偏差，也无法获得周围地理环境，需要根据OTDR所测距离大致位置处摸索排查。费时费力，对及时恢复通信网络带来影响。
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GIS的光缆故障监测及精确定位方法，本发明能够通过分布式光纤振动传感，在光缆沿线每隔一定距离人为施加振动信号，建立光缆每个长度与之对应的地理位置信息。在遇到光缆故障时，通过故障点距离立刻得知所处地理位置，大大减少了对光缆故障点的排查寻找，加快对故障的修复。。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，该方法包括：在光缆正常状态下，
在光缆路由上确定若干标定点；
测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离，形成距离集合；获取所有标定点的地理坐标，形成坐标集合，构建完整的光缆路由地理位置信息；
在光缆出现故障时，
测量光线自光缆的起始点到达故障点的故障距离；
找到距离集合中与故障距离差值最小的光路距离，根据差值最小的光路距离确定与故障点距离最近的第一标定点；
自坐标集合中获取第一标定点的地理坐标，第一标定点的地理坐标可以近似看作是故障点的地理坐标，标定点的越密集，精度越高。
所述根据差值最小的光路距离确定与故障点距离最近的第一标定点之后，还包括：
找到距离集合中与故障距离差值第二小的光路距离，根据差值第二小的光路距离确定与故障点距离第二近的第二标定点；
自坐标集合中获取第二标定点的地理坐标。
设第一标定点的光路距离为a、第二标定点的光路距离为b、故障距离为c、第一标定点与第二标定点沿着光缆路由的曲线长度为s、故障点与第一标定点沿着光缆路由的曲线长度为l，则所述a、b、c、s、l满足如下关系：
根据上述l以及第一标定点的地理坐标，就可以在光缆路由上标示出故障点，从而推算故障点的地理坐标。
所述在光缆路由上确定若干标定点包括：自起始点沿着光缆路由每相隔第一距离确定一个标定点。
所述第一距离为1-5000m。
所述第一距离为500m、1000m、1500m或者2000m。
所述测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离包括：
在光缆上施加振动，在光缆的起始点接收振动引起的反馈信号。光缆的起始点处设置有光缆监控机，用来发射与接收光信号，在标定点处振动，引起逆向的光散射由光缆监控机获取后，通过时差，即OTDR计算出振动点处的距离。
所述测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离包括：
对于地底敷设的光缆，砸击地面引起光缆的振动，在光缆的起始点接收振动引起的反馈信号。
所述光缆路由根据光缆的铺设线路确定。
一种光缆故障监测及精确定位系统，基于所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法该系统包括：
若干光缆；
光缆监控主机，所述光缆监控主机与所述光缆连接；以及
工控机，所述工控机与所述光缆监控主机电连接。
光缆数量为2条。
光缆监控主机、工控机、显示器安装于19英寸标准机柜内，使用跳纤将光缆与光缆监控主机对接，把光缆接入光缆监控主机，对光缆实时监测。
本发明中所述衰耗，指光缆中的光信号的衰耗。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、通过工控机中设置的监控客户端对光缆的衰耗情况实时监测，同时在显示器上衰耗曲线。当光缆某一处出现衰耗过大、断纤的情况时，即刻得知光缆故障点所处距离；
2、可使用于通信光缆、电力光缆及石油管道的伴行光缆等；
3、当光缆出现断纤（即光信号彻底隔断）时候，断纤处即为故障点，光缆监控主机监测到光缆结束距离比预先预设距离减少，同时衰耗曲线显示断纤前一段衰耗曲线，光缆监控主机即计算出断点所处距离，并发出报警，结合建立的光缆长度与地理位置信息，将光缆故障断点距离定位在光缆路由地图上；
4、通过设定光缆损耗阈值，当光缆某处的光衰耗超过设定阈值时，判定出现故障点，光缆监控主机即计算出故障点的故障距离（光程），并发出报警，结合建立的光缆长度与地理位置信息，将光缆故障故障点距离定位在光缆路由地图上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中光缆故障监测及精确定位系统的整体结构示意图。
图2为本发明光缆路由的示意图。
图3为本发明工控机上显示器所显示的光缆路由-衰耗示意图。
图4为故障点出现时的工控机上显示器的示意图。
图5为故障点导致光缆中光信号隔断时的工控机上显示器的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-5所示，本实施例提供一种基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，该方法包括：在光缆正常状态下，
在光缆路由1上确定若干标定点2；
测量光线自光缆的起始点到达所有标定点2的光路距离，形成距离集合；
获取所有标定点2的地理坐标，形成坐标集合；
在光缆出现故障时，
测量光线自光缆的起始点到达故障点3的故障距离；
找到距离集合中与故障距离差值最小的光路距离，根据差值最小的光路距离确定与故障点3距离最近的第一标定点21；
自坐标集合中获取第一标定点21的地理坐标。
作为优选，本实施例所述根据差值最小的光路距离确定与故障点3距离最近的第一标定点21之后，还包括：
找到距离集合中与故障距离差值第二小的光路距离，根据差值第二小的光路距离确定与故障点3距离第二近的第二标定点22；
作为进一步优选，本实施例自坐标集合中获取第二标定点22的地理坐标。
作为进一步优选，本实施例设第一标定点21的光路距离为a、第二标定点22的光路距离为b、故障距离为c、第一标定点21与第二标定点22沿着光缆路由1的曲线长度为s、故障点3与第一标定点21沿着光缆路由1的曲线长度为l，则所述a、b、c、s、l满足如下关系：
作为进一步优选，本实施例所述在光缆路由1上确定若干标定点2包括：
自起始点沿着光缆路由1每相隔第一距离确定一个标定点2。
所述第一距离为1-5000m。
所述第一距离为500m、1000m、1500m或者2000m。
作为进一步优选，本实施例所述测量光线自光缆的起始点到达所有标定点2的光路距离包括：在光缆上施加振动，在光缆的起始点接收振动引起的反馈信号。
作为进一步优选，本实施例所述测量光线自光缆的起始点到达所有标定点2的光路距离包括：对于地底敷设的光缆，砸击地面引起光缆的振动，在光缆的起始点接收振动引起的反馈信号。
作为进一步优选，本实施例所述光缆路由1根据光缆的铺设线路确定。
本实施例还提供一种光缆故障监测及精确定位系统，基于所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，该系统包括：
若干光缆4；
光缆监控主机5，所述光缆监控主机5与所述光缆4连接；以及
工控机6，所述工控机6与所述光缆监控主机5电连接。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (10)

1.一种基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，该方法包括：
在光缆正常状态下，
在光缆路由上确定若干标定点；
测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离，形成距离集合；
获取所有标定点的地理坐标，形成坐标集合；
在光缆出现故障时，
测量光线自光缆的起始点到达故障点的故障距离；
找到距离集合中与故障距离差值最小的光路距离，根据差值最小的光路距离确定与故障点距离最近的第一标定点；
自坐标集合中获取第一标定点的地理坐标。
2.根据权利要求1所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述根据差值最小的光路距离确定与故障点距离最近的第一标定点之后，还包括：
找到距离集合中与故障距离差值第二小的光路距离，根据差值第二小的光路距离确定与故障点距离第二近的第二标定点；
自坐标集合中获取第二标定点的地理坐标。
3.根据权利要求2所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，设第一标定点的光路距离为a、第二标定点的光路距离为b、故障距离为c、第一标定点与第二标定点沿着光缆路由的曲线长度为s、故障点与第一标定点沿着光缆路由的曲线长度为l，则所述a、b、c、s、l满足如下关系：
。
4.根据权利要求1中任一所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述在光缆路由上确定若干标定点包括：
自起始点沿着光缆路由每相隔第一距离确定一个标定点。
5.根据权利要求4所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述第一距离为1-5000m。
6.根据权利要求5所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述第一距离为500m、1000m、1500m或者2000m。
7.根据权利要求1所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离包括：
在光缆上施加振动，在光缆的起始点接收振动引起的反馈信号。
8.根据权利要求7所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述测量光线自光缆的起始点到达所有标定点的光路距离包括：
对于地底敷设的光缆，砸击地面引起光缆的振动，在光缆的起始点接收振动引起的反馈信号。
9.根据权利要求1所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，所述光缆路由根据光缆的铺设线路确定。
10.一种光缆故障监测及精确定位系统，基于权利要求1-9中任一所述的基于GIS的光缆故障监测及精确定位方法，其特征在于，该系统包括：
若干光缆；
光缆监控主机，所述光缆监控主机与所述光缆连接；以及
工控机，所述工控机与所述光缆监控主机电连接。
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