CN112362304B - 一种在多根光缆中识别目标光缆的方法及相应的系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种在多根光缆中识别目标光缆的方法及相应的系统，该方案由振动装置按照预设的振动方案，在特定的时间间隔内发出特定的振动次数和特定强度的振动频率信号，在承载设施点逐条触碰光缆，所述振动检测装置具有光纤检测接口，将其接入目标测试光缆的空闲纤芯，或采用波分复用器接入纤芯的空闲工作波长窗口，用以检测目标光缆受到振动的情况，并且通过所述振动检测装置确定振动点离振动检测装置的距离，在所述振动装置逐条触碰光缆过程中，若通过所述振动检测装置在接入的测试光缆中感应到有效的振动频率信号，则对所述有效的振动频率信号作进一步的分析处理以确定所述振动装置触碰到的是否为目标光缆。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种在多根光缆中识别出目标光缆的方法。
背景技术
通信网络传输光缆规模庞大，机房、光交接箱、通信管井或光缆路杆等光缆承载设施点位通常有若干根光缆，数量几根到上百根不等。在通信网络运行维护工作中经常需要在上述承载设施点针对特定的某根光缆进行割接、纤改或修缮作业。通常所有光缆都悬挂有吊牌，吊牌标示有光缆启终端、芯数、建设单位和完工时间等信息，运维作业参照吊牌信息进行辨识光缆身份。由于光缆规模庞大，历时久远，作业人员流动性大，光缆吊牌往往不能及时得到更新，有的光缆吊牌甚至脱落，造成运维人员对光缆维护作业时需要一再确认光缆身份。光缆吊牌不可信的情况下，运维人员确认承载设施点的光缆身份有几种方法，一是从机房确认好目标光缆，一路摸索到作业面；二是在机房挂放OTDR(光时域反射仪)接入目标光缆，在承载设施点位对光缆“打小圈”，即将光缆打圈并使半径小至一厘米，光缆形成人为损耗点，在OTDR上观察到该损耗点从而辨识出目标光缆；三是在机房挂放基于光弹效应的光缆普查仪接入光缆，在承载设施点位对光缆进行敲击，利用普查仪的音频功能侦听到敲击声音从而辨识出目标光缆。第一种方法准确性高，但工作量巨大，实施难度大，效率十分低下；第二种方法准确性高，但在打小圈位置会造成光缆损耗点，影响光缆性能；第三种方法的光弹效应会因为敲击到非目标光缆时目标光缆也会相应被误判而准确率低，辨识了光来后还需要采用第二种方法确认。此外，振动探测数据的特征的提取也会影响到实际的探测效率，只有准确地把探测数据的特征提取出来并获得对应的特征值，才能有效地对数据进行筛选。传统的做法通常是把信号的平均值、信号的功率、信号的方差、信号的时域偏移值作为提取的依据，或者是使用傅立叶变换、小波变换等手段，但不可否认的是，上述算法均存在着运算量大，无法达到系统所要求的实时性的要求的缺点。
发明内容
基于上述存在的技术问题，本申请提出一种有效地对多根光缆中的有效目标进行识别的方法及对应的装置。
一种多根光缆中识别目标光缆的方法，通过振动检测装置和振动装置配合完成，确定出振动点位置后，由振动装置按照预设的振动方案，在特定的时间发出特定的振动次数和特定的强度的振动频率信号，在承载设施点逐条触碰光缆，所述振动检测装置具有光纤检测接口，将其接入目标测试光缆的空闲纤芯，或采用波分复用器接入在纤芯的空闲工作波长窗口，用以检测目标光缆受到振动的情况，并且通过所述的检测装置确定振动点离振动检测装置的距离，在所述振动装置逐条触碰光缆过程中，若通过所述振动检测装置在接入的测试光缆中感应到有效的振动频率信号，则对所述有效的振动频率信号作进一步的分析处理以确定所述振动装置触碰到的是否为目标光缆。
进一步地，所述振动装置通过无线通信模块接收上位机产生的振动控制信息，该振动控制信息包括振动频率信号的属性信息，然后所述振动装置根据所述的属性信息在光缆上以特定频率执行振动操作。
进一步地，所述振动检测装置通过无线信号接收模块接收由测试光缆传送过来的振动频率信号，并使用信号转换模块将所述的振动频率信号转换为数字电信号，此后使用振动检测装置的MCU接收并处理该数字电信号以完成频谱分析，并确定出所述数字电信号是否处于特定的频率中。
进一步地，判断振动检测装置是否感应到有效的振动频率信号的步骤包括：通过所述振动检测装置的数据传输接口每隔256脉冲得到一组谱线，获得连续N组(N可配置)谱线，时长在1.28s左右，并进行逐点对应累加，得到一个向量A(其包含256个分量)，以所述振动装置所配置的频率作为中心，取正负40Hz范围内的向量A中的子向量B，计算B的最小值E。将向量B的每个分量乘以3除以E，然后依据下面的算法得到新的向量F：(如下式,其中D0～D2为向量，相应运算为逐点运算)，
D0＝3*B/E；
D1＝exp(D0)；
D2＝D1/sum(D1)；
F＝D2；
计算F的均值G，F的最大值为H，如果H/G大于3，同时最大值对应频点距离振动装置所配置的中心频率在正负10Hz内，则认为存在该有效的振动频率信号，否则认为不存在有效振动频率信号；其中D0～D2为向量，相应运算为逐点运算。
进一步地，所述对所述有效的振动频率信号作进一步的分析处理以确定所述振动装置触碰到的是否为目标光缆的步骤，主要包括对振动频率信号进行分帧处理后，对分帧处理完后的各分帧振动频率信号的过零点的次数实施累加，判断该总的累加次数是否在预设值范围内，如果是，则将该组振动频率信号筛选出来用于与振动装置的振动信号频率做对比，如果超出预设值范围，则将此组振动频率信号丢弃。当筛选出的振动频率信号的频率与振动装置所发出的振动信号频率相同时，确定出所述振动装置触碰到的是所述目标光缆。
进一步地，所述的过零点次数的计算方式如下式所示：
其中，
x为振动频率信号，n为窗口函数变量，m为振动频率信号时间变量，N为窗口长度。
本方法简单高效完成了在光缆承载设施点的大量光缆中辨识出目标光缆的任务。无需沿路摸排目标光缆，在承载设施点内作业即可，节省大量时间；无需对光缆打小圈，不损害光缆缆体，没有负面作用引入；相比通常光缆普查仪，精准度高，无误判，效率高。更为重要的是，提出的识别振动信号以及提取有效振动信号的技术手段能够准确地排除环境噪声的影响，这是现有技术未曾提出过的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明一实施例中新型光缆识别装置的结构示意图；
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，用于实现在多根光缆中辨别目标光缆的系统包括振动检测装置和振动装置，振动检测装置通过光纤检测接口接入到目标测试光缆的空闲纤芯，或者采用波分复用器接入在纤芯的空闲工作波长窗口，用以检测目标光缆受到振动的情况，振动检测装置可以选择使用常见的探测振动频率信号波形的装置如示波器、频谱分析仪等，在这里并不对具体的使用装置类型进行特别的限定，并且所述的振动检测装置还具备确定出振动点离振动检测装置的距离的功能，通过振动点的确定，可以让振动检测装置估计出环境噪声所噪声的扰动影响，因为通过在振动检测装置监测到的环境干扰噪声功率事实上就是振动点到振动检测装置之间存在的噪声的积分后的能量。因此，在确定出振动点后，更方便后续的目标光缆确定方案的实施，无论从测量精度或测量效率上都会带来质的提升。
振动装置对搭载在承载设施上的多根光缆进行逐条触碰，当振动装置触碰光缆时，如果在振动检测装置感应到有效的振动频率信号，对所述的有效的振动频率信号再进一步分析处理完成目标光缆锁定。此技术手段通过将振动传感技术与传统无线通信手段相结合，实现对光缆的精确定位，通过建立信号反馈的机制，避开干扰频段的影响，提升目标光缆识别的准确率。
作为具体的一种实施方式，所述振动装置通过无线通信模块接收上位机产生的振动控制信息，该振动控制信息包括振动频率信号的属性信息，然后所述振动装置根据所述的属性信息在光缆上以特定频率执行振动操作。所述振动检测装置通过无线信号接收模块接收由测试光缆传送过来的振动频率信号，并使用信号转换模块将所述的振动信号转换为数字电信号，此后振动检测装置的MCU将接收并处理该数字电信号以完成频谱分析，并确定出所述数字电信号是否处于特定的频率中。
具体地，判断振动检测装置是否感应到有效的振动频率信号的步骤包括：通过所述振动检测装置的数据传输接口每隔256脉冲得到一组谱线，获得连续N组(N可配置)谱线，时长在1.28s左右，并进行逐点对应累加，得到一个向量A(其包含256个分量)，以所述振动装置所配置的频率作为中心，取正负40Hz范围内的向量A中的子向量B，计算B的最小值E。将向量B的每个分量乘以3除以E，然后依据下面的算法得到新的向量F：(如下式,其中D0～D2为向量，相应运算为逐点运算)，
D0＝3*B/E；
D1＝exp(D0)；
D2＝D1/sum(D1)；
F＝D2；
计算F的均值G，F的最大值为H，如果H/G大于3，同时最大值对应频点距离振动装置所配置的中心频率在正负10Hz内，则认为存在该有效的振动频率信号，否则认为不存在有效振动频率信号。
作为具体的另一实施方式，所述对所述有效的振动频率信号作进一步的分析处理以确定所述振动装置触碰到的是否为目标光缆的步骤，主要包括对振动频率信号进行分帧处理后，对分帧处理完后的各分帧振动频率信号的过零点的次数实施累加，判断该总的累加次数是否在预设值范围内，如果是，则将该组振动频率信号筛选出来用于与振动装置的振动信号频率做对比，如果超出预设值范围，则将此组振动频率信号丢弃。当筛选出的振动频率信号的频率与振动装置所发出的振动信号频率相同时，确定出所述振动装置触碰到的是所述目标光缆。
进一步地，所述的过零点次数的计算方式如下式所示：
其中，
x为振动频率信号，n为窗口函数变量，m为振动频率信号时间变量，N为窗口长度。
对于上述的分帧处理，是在选定的每一个帧的数据的长度的基础上，将下一个帧的数据提前一部分提取，这两个相邻的帧的重叠的部分就是帧偏移。通过归入帧偏移作为分帧的技术手段，可以保证加窗后的信号经过频域处理再变换回时域后不会有频谱出现泄漏的现象发生，使得信号能够平滑过渡。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种在多根光缆中识别目标光缆的方法，通过振动检测装置和振动装置配合完成，其特征在于，包括：确定出振动点位置后，由振动装置按照预设的振动方案，在特定的时间间隔内发出特定的振动次数和特定强度的振动频率信号，在承载设施点逐条触碰光缆，所述振动检测装置具有光纤检测接口，将其接入目标测试光缆的空闲纤芯，或采用波分复用器接入纤芯的空闲工作波长窗口，用以检测目标光缆受到振动的情况，并且通过所述振动检测装置确定振动点离振动检测装置的距离，在所述振动装置逐条触碰光缆过程中，若通过所述振动检测装置在接入的测试光缆中感应到有效的振动频率信号，则对所述有效的振动频率信号作进一步的分析处理以确定所述振动装置触碰到的是否为目标光缆；其中，所述振动装置通过无线通信模块接收上位机产生的振动控制信息，该振动控制信息包括振动频率信号的属性信息，然后所述振动装置根据所述的属性信息在光缆上以特定频率执行振动操作；
判断振动检测装置是否感应到有效的振动频率信号的步骤包括：通过所述振动检测装置的数据传输接口每隔256脉冲得到一组谱线，获得连续N组谱线，时长在1.28s左右，并进行逐点对应累加，得到一个包含256个分量的向量A，其中N为正整数，以所述振动装置所配置的频率作为中心，取正负40Hz范围内的向量A中的子向量B，计算B的最小值E，将向量B的每个分量乘以3除以E，然后依据下面的算法得到新的向量F：
D0＝3*B/E；
D1＝exp(D0)；
D2＝D1/sum(D1)；
F＝D2；
计算F的均值G，F的最大值为H，如果H/G大于3，同时最大值对应频点距离振动装置所配置的中心频率在正负10Hz内，则认为存在该有效的振动频率信号，否则认为不存在 有效振动频率信号；其中D0～D2为向量，相应运算为逐点运算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述振动检测装置通过无线信号接收模块接收由测试光缆传送过来的振动频率信号，并使用信号转换模块将所述振动频率信号转换为数字电信号，此后使用振动检测装置的MCU接收并处理该数字电信号以完成频谱分析，并确定出所述数字电信号是否处于特定的频率中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述有效的振动频率信号作进一步的分析处理以确定所述振动装置触碰到的是否为目标光缆的步骤，主要包括：对有效振动频率信号进行分帧处理，把分帧处理完后的各分帧振动频率信号的过零点的次数实施累加，判断总的累加次数是否在预设值范围内，如果是，则将这些振动频率信号筛选出来作为一组用于与所述振动装置产生的振动信号做频率比对，如果超出所述预设值范围，则将此组振动频率信号丢弃，当筛选出的振动频率信号的频率与所述振动装置所发出的振动信号频率相同时，确定出所述振动装置触碰到的是所述目标光缆。
4.根据权利要求3所述的方法，所述的过零点次数的计算方式如下式所示：
其中，
； x为振动频率信号，n为窗口函数变量，m为振动频率信号时间变量，N为窗口长度。
5.一种用于在多根光缆中辨别目标光缆的系统，由振动检测装置和振动装置组成，其特征在于，所述振动检测装置和振动装置能够协作地完成如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
6.一种可读存储介质，其特征在于，包括程序或指令，当所述程序或指令在计算机上运行时，如权利要求1至4中任一项所述的方法被执行。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Tension prediction for straight cables based on effective vibration length with a two-frequency approach;Chih-Peng Yu;《 Engineering Structures 》;第222卷(第1期);1-12 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112362304A (zh) | 2021-02-12 |
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