CN110474677B - 一种快速定位光纤断点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速定位光纤断点的方法，具体包括以下步骤：1)先采用光时域反射仪测量出光纤断点距离端口之间的距离，将该距离值作为参考值；2)服务器控制秒冲产生器产生电脉冲信号；3)利用电磁感应设备能够捕获电压变化，利用电信号传输的时间差计算出该点距离光纤端点处的长度；4)服务器利用GPS授时时间；5)消除服务器与脉冲感应测量装置的GPS接收装置之间的偏差；6)当利用电磁感应设备测算的距离值与光时域反射仪测量出的距离值相同时，该点即为光缆断点。本发明优点在于：可以快速查找到断点位置。方法合理有效，可以有效提高光纤断点定位效率，缩短故障排除时间，提升维护效率，具备广阔的运用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速定位光纤断点的方法。
背景技术
当前光纤通信已经成为信息传输的主要方式，广泛运用于世界各地，随着铺设的光纤长度日益增加，维护的难度也日益增长，而光纤通信中断造成的经济损失也越来越大。工程建设、环境变化、人为破坏等因素均会造成光纤损坏，因此快速锁定光纤断点位置具有重要意义。光纤通信故障主要包括断纤障碍和光纤链路某点衰减增大性障碍，前者数据不通，后者通信信号衰减增大，通信距离降低，误码率升高。光时域反射仪是当前一种较为成熟的光纤断点定位设备，能够计算出断点距离端口之间的距离，。其利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密光电一体化仪表，被广泛应用于光纤线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位等测量。当光脉冲遇到裂纹或者其他缺陷时，也有一部分光因反射而返回到入射端，而且反射信号比散射信号强得多。线路检测原理为，激光光源发送一个短脉冲到光纤中，通过测量光纤中的后向散射光到达时间计算距离，从而获得光纤断点位置，光时域反射仪检测原理如图1所示。
利用光时域反射仪获得光纤断点位置，之后根据位置长度估算断点距离端口之间的距离，根据该距离值进行查找断点。但在实际操作过程中，仅仅依靠这个信息也难以确定断点位置，操作上难度较大。由于光纤在敷设时，会采取管道敷设或者架空敷设，且敷设过程中存在光缆自然弯曲，光缆接头盒内的存在单侧盘留长度，导致在线路查找时会陷入断点与光纤端口之间距离虽然已知但位置确仍然难以确定的问题，这一点在光缆外部完好但内部光纤断裂时尤为突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速定位光纤断点的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种快速定位光纤断点的方法，具体包括以下步骤：
1)当光缆出现断点时，先采用光时域反射仪测量出光纤断点距离端口之间的距离，将该距离值作为参考值；
2)服务器控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲发生器与光缆的远供电源线相连接，远供电源线的导电性将使得电脉冲信号的电压值传输至远供电源线的每个位置，当远供电源线的电压发生变化时，会产生感应电磁场；
3)当远供电源线上由于电压变化产生感应电磁场，利用电磁感应设备能够捕获电压变化，利用到达的电脉冲信号的时间秒数的奇偶性可以判断出该电脉冲来自哪一端口，利用电信号传输的时间差可以快速计算出该点距离光纤端点处的长度；同时利用时间秒数是否同时包涵奇偶数，可以判断出光缆被截断或者仅仅是光纤出现裂痕，如果仅仅只有奇数秒或者偶数秒，那么可以判断光缆被截断，且同时可以确定断点方位；
4)服务器利用GPS授时时间，整数时刻控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲感应测量装置利用自带的GPS模块完成设备授时工作，利用其测量出光缆某点处电脉冲到达的时间，时间换算秒之后是时间与光速的乘积即为距离值；光缆两端的脉冲发生器的工作时刻采用时间分隔进行区分，光缆两顿的脉冲发生器分别采用奇数秒和偶数秒产生电脉冲信号，时间分隔设置采用统一管理；
5)为降低服务器与脉冲感应测量装置的GPS接收装置之间的偏差，脉冲感应测量装置可以选择精测模式，事先在距离端口距离已知为x处测量，记录下秒之后的时间值，然后在光缆某点处测得脉冲达到时间，利用时间差计算出两点间的距离，该值再加上x即为该点距离端口的距离，测量多个值后求取平均值，消除测量误差；
6)当脉冲感应测量装置测量数值与光时域反射仪相接近时，可以确定光缆断点即在此处。
作为一种优选方案，所述的脉冲感应测量装置包括GPS模块、电磁传感器、处理器、显示器和电池，所述的GPS模块用于完成设备的授时工作，所述的电磁传感器用于接收电脉冲信号，通过导线连接至设备，使其能够从架空或者埋设的电缆中感应电脉冲，所述的处理器用于处理信息，计算距离，所述的显示器用于显示数据。
本发明优点在于：以光时域反射仪测量的距离值为参考值，利用了光缆中的远供电源线，以脉冲感应测量装置确定光缆距离端口的位置，两者配合使用，快速查找到断点位置。方法合理有效，可以有效提高光纤断点定位效率，缩短故障排除时间，提升维护效率，具备广阔的运用价值。
附图说明
图1是光纤断点检测基本原理图。
图2是四芯光缆剖面示意图。
图3是光缆端口连接处的原理图。
图4是脉冲感应测量装置精测图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种快速定位光纤断点的方法，具体包括以下步骤：
1)当光缆出现断点时，先采用光时域反射仪测量出光纤断点距离端口之间的距离，将该距离值作为参考值；
2)服务器控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲发生器与光缆的远供电源线相连接，远供电源线的导电性将使得电脉冲信号的电压值传输至远供电源线的每个位置，当远供电源线的电压发生变化时，会产生感应电磁场；
3)当远供电源线上由于电压变化产生感应电磁场，利用电磁感应设备能够捕获电压变化，利用到达的电脉冲信号的时间秒数的奇偶性可以判断出该电脉冲来自哪一端口，利用电信号传输的时间差可以快速计算出该点距离光纤端点处的长度；同时利用时间秒数是否同时包涵奇偶数，可以判断出光缆被截断或者仅仅是光纤出现裂痕，如果仅仅只有奇数秒或者偶数秒，那么可以判断光缆被截断，且同时可以确定断点方位；
4)服务器利用GPS授时时间，整数时刻控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲感应测量装置利用自带的GPS模块完成设备授时工作，利用其测量出光缆某点处电脉冲到达的时间，时间换算秒之后是时间与光速的乘积即为距离值；光缆两端的脉冲发生器的工作时刻采用时间分隔进行区分，光缆两顿的脉冲发生器分别采用奇数秒和偶数秒产生电脉冲信号，时间分隔设置采用统一管理；
5)为降低服务器与脉冲感应测量装置的GPS接收装置之间的偏差，脉冲感应测量装置可以选择精测模式，事先在距离端口距离已知为x处测量，记录下秒之后的时间值，然后在光缆某点处测得脉冲达到时间，利用时间差计算出两点间的距离，该值再加上x即为该点距离端口的距离，测量多个值后求取平均值，消除测量误差；
6)当脉冲感应测量装置测量数值与光时域反射仪相接近时，可以确定光缆断点即在此处。
作为一种优选方案，所述的脉冲感应测量装置包括GPS模块、电磁传感器、处理器、显示器和电池，所述的GPS模块用于完成设备的授时工作，所述的电磁传感器用于接收电脉冲信号，通过导线连接至设备，使其能够从架空或者埋设的电缆中感应电脉冲，所述的处理器用于处理信息，计算距离，所述的显示器用于显示数据。
图1原理：光纤中的速度V:V＝c/n,c:真空中光速,光纤长度计算公式:S＝V*t/2＝c*t/2n,t:后向散射光到达时间。纤长换算成皮厂:La＝(S-S1)/(1+P),La:光缆皮长；S1为光缆接头盒内的单侧盘留长度，一般取0.6-1.2；P为光纤在光缆中的绞缩率(即扭绞系数)，最好利用厂家提供数据，一般为7。
测试端到故障点的地面长度:L＝(La-L1)/(1+a),L1为每个接头处光缆和所有盘留长度，a为光缆自然弯曲率，管道敷设或架空敷设方式可取值0.5％，直埋敷设可取值0.7％-1％。
如图2所示，图2是四芯光缆剖面示意图，其中1为外护套，2为包带层，3为光纤及其包层，4为填充物，5为加强芯，6为远供电源线。
如图3所示，当A、B间光纤某点出现故障导致通信中断，服务器控制光路切换开关接通光时域反射仪，利用其测量出断点出至端口的光纤皮长；同时服务器控制脉冲发生器产生电脉冲输送至光缆的远供电源线上，电脉冲幅度可为24V、12V、6V、5V等，幅度值越大，产出的电磁感应强度越高，其中端口A处的电脉冲可奇数秒发送一个脉冲信号(或者一系列脉冲信号)，端口B处的电脉冲偶数秒时发送电脉冲信号，两者错开，以便于同时测量中间某点距离两端的距离。维护人员得知了光缆故障时，携带脉冲感应测量装置根据光时域反射仪测量出的数据赶赴可疑地区，利用其测量电脉冲信号，根据脉冲出现的时间，读取秒之后的数据乘以光速，即为该点至端口处的距离，再对比光时域反射仪的距离数据调整位置，直至某点处的数据值与光时域反射仪提供的距离数据接近为止。之后便开启相应的光纤维修工作。在端口两端均设置脉冲发生器是为了便于进一步提高效率，当光缆中有多点故障时，可以从两端同时开展工作，节约时间，也可以快速判明光缆是被截断还是仅仅内部光纤断裂。
脉冲感应测量装置测量距离方式有两种：一种是粗测，另一种是精测。粗测原理是服务器利用GPS授时时间，整数时刻控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲感应测量装置利用自带的GPS模块完成设备授时工作，利用其测量出光缆某点处电脉冲到达的时间，秒之后是时间乘以光速即为距离值。由于GPS授时存在授时误差，其精度一般在几十ns到1μs之间，最大对应长度为300m，随着技术进步，新的卫星搭载的原子钟精度进一步提高，授时精度也在提升，一般取值为30ns，对应距离为9m。由于不同GPS接收机之间存在一定差异，因此服务器与脉冲感应测量装置的GPS接收装置之间时间仍有偏差。为消除该偏差，可以采用一台脉冲感应测量装置完成该工作，这种方法称为精测。精测原理是在距离端口距离为先在点x处测量(x值已知)，记录下秒之后的时间值，之后在光缆某点处测得脉冲达到时间，利用时间差计算出两点间的距离，再加上x即为该点距离端口的距离，脉冲感应测量装置精测方法如图4所示，其中P点与脉冲发射器距离为：P＝x+(tp-tx)c，其中P点为待求点，x点为已知点，tx、tp均为秒后的时间数值。同时，为进一步提高精度，可以测量多个值后求取平均值，消除测量误差。
本发明优点在于：以光时域反射仪测量的距离值为参考值，利用了光缆中的远供电源线，以脉冲感应测量装置确定光缆距离端口的位置，两者配合使用，快速查找到断点位置。方法合理有效，可以有效提高光纤断点定位效率，缩短故障排除时间，提升维护效率，具备广阔的运用价值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种快速定位光纤断点的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)当光缆出现断点时，先采用光时域反射仪测量出光纤断点距离端口之间的距离，将该距离值作为参考值；
2)服务器控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲发生器与光缆的远供电源线相连接，远供电源线的导电性将使得电脉冲信号的电压值传输至远供电源线的每个位置，当远供电源线的电压发生变化时，会产生感应电磁场；
3)当远供电源线上由于电压变化产生感应电磁场，利用电磁感应设备能够捕获电压变化，利用到达的电脉冲信号的时间秒数的奇偶性可以判断出该电脉冲来自哪一端口，利用电信号传输的时间差可以快速计算出该点距离光纤端点处的长度；同时利用时间秒数是否同时包涵奇偶数，可以判断出光缆被截断或者仅仅是光纤出现裂痕，如果仅仅只有奇数秒或者偶数秒，那么可以判断光缆被截断，且同时可以确定断点方位；
4)服务器利用GPS授时时间，整数时刻控制脉冲发生器产生电脉冲信号，脉冲感应测量装置利用自带的GPS模块完成设备授时工作，利用其测量出光缆某点处电脉冲到达的时间，时间换算秒之后是时间与光速的乘积即为距离值；光缆两端的脉冲发生器的工作时刻采用时间分隔进行区分，光缆两端 的脉冲发生器分别采用奇数秒和偶数秒产生电脉冲信号，时间分隔设置采用统一管理；
5)为降低服务器与脉冲感应测量装置的GPS接收装置之间的偏差，脉冲感应测量装置可以选择精测模式，事先在距离端口距离已知为x处测量，记录下秒之后的时间值，然后在光缆某点处测得脉冲达到时间，利用时间差计算出两点间的距离，该值再加上x即为该点距离端口的距离，测量多个值后求取平均值，消除测量误差；
6)当脉冲感应测量装置测量数值与光时域反射仪相接近时，可以确定光缆断点即在此处。
2.根据权利要求1所述的一种快速定位光纤断点的方法，其特征在于：所述的脉冲感应测量装置包括GPS模块、电磁传感器、处理器、显示器和电池，所述的GPS模块用于完成设备的授时工作，所述的电磁传感器用于接收电脉冲信号，通过导线连接至设备，使其能够从架空或者埋设的电缆中感应电脉冲，所述的处理器用于处理信息，计算距离，所述的显示器用于显示数据。
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