CN116647273A - 一种分段式光缆智能诊断系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种分段式光缆智能诊断系统、方法、设备及存储介质，系统包括多个光缆接头盒、移动终端和监测站。通过在室外光缆接头盒中植入光纤编码，从而可远程识别具备唯一性标识的光纤编码，实现光缆以接头盒为光学分界点的分段识别、分段监测和分段故障诊断。监测站对光缆网络的资源信息、运行状态进行在线实时监测，在故障发生时快速准确定位地理位置。移动终端采集光缆状态信息并输入监测站，可建立光缆路由信息库。通过监测站内的终端设备进行光缆实时数据分析，当故障发生时，结合系统内置算法确定光缆故障点。光缆故障可定位至正负25米范围内，同时故障诊断时间小于20秒，因此解决了当前对室外光缆故障定位不快速精确的问题。

Description

一种分段式光缆智能诊断系统、方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域，尤其是涉及一种分段式光缆智能诊断系统、方法、设备及存储介质。

背景技术

随着智能电网建设不断深化，电力业务越来越依赖于光纤链路网络系统。光纤链路网络系统的高效、稳定将直接影响到电力系统的运行安全。而如何提升光纤链路网络系统服务能力，让光纤链路网络系统建设和运维投入更加的有效和合理，一直是本领域技术人员急需解决的问题。

目前，对于室外的长距离光纤链路网络系统，由于光缆光纤埋设于地下，受地理因素的影响，对光缆光纤的故障定位监测的精确度不高。而随着光纤的使用量的快速增加，光纤维护工作的工作量也越来越大，而维护工作人员要在做好维护抢修工作的同时，还要完成大量的测试工作，因此快速精确地确定故障发生的位置是当前一项紧急需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种分段式光缆智能诊断系统，解决了当前对室外光缆故障定位不快速精确的问题。

本发明还提供了一种分段式光缆智能诊断方法、一种分段式光缆智能诊断设备和一种计算机存储介质。

根据本发明的第一方面实施例的分段式光缆智能诊断系统，包括：

多个光缆接头盒，每个所述光缆接头盒中设置有光纤编码，每个所述光纤编码各自具有唯一光缆标识，每个所述光缆接头盒具有唯一地理标识；

移动终端，用于远程识别每个所述光缆接头盒中的各个所述光纤编码并得到光缆状态信息；

监测站，与所述移动终端连接，用于对所述光缆状态信息进行处理分析以确定光缆故障点。

根据本发明实施例的分段式光缆智能诊断系统，至少具有如下有益效果：

通过在室外光缆接头盒中植入光纤编码，从而可远程识别具备唯一性标识的光纤编码，实现光缆以接头盒为光学分界点的分段识别、分段监测和分段故障诊断。监测站对光缆网络的资源信息、运行状态进行在线实时监测，在故障发生时快速准确定位地理位置。移动终端采集光缆状态信息并输入监测站，可建立光缆路由信息库。通过监测站内的终端设备进行光缆实时数据分析，当故障发生时，结合系统内置算法确定光缆故障点。在实际中，系统将故障点的详细信息，例如故障类型、发生时间、实际位置等进行可视化展示，故障诊断结果涵盖多种类型故障，光缆故障可定位至正负25米范围内，同时故障诊断时间小于20秒，因此解决了当前对室外光缆故障定位不快速精确的问题。

根据本发明的一些实施例，多个所述光缆接头盒之间相隔预设间距。

根据本发明的一些实施例，所述光纤编码采用光纤光栅。

根据本发明的一些实施例，所述监测站包括光时域反射仪。

根据本发明的第二方面实施例的分段式光缆智能诊断方法，应用于如本发明第一方面实施例任一所述的分段式光缆智能诊断系统，包括以下步骤：

获取所述光缆状态信息，所述光缆状态信息包括所述移动终端采集的每个所述光纤编码的反射能量和光缆相关数据；

对所述光缆状态信息进行分析处理，当所述反射能量发生突变，确定相应的相邻两个所述光纤编码和相邻两个所述光缆接头盒，以确定发生故障的光缆段和地理段；

结合利用所述光缆相关数据，对所述光缆段和所述地理段进行精确计算，以确定发生故障的精确位置。

根据本发明实施例的分段式光缆智能诊断方法，至少具有如下有益效果：

通过在室外光缆接头盒中植入光纤编码，从而可远程识别具备唯一性标识的光纤编码，实现光缆以接头盒为光学分界点的分段识别、分段监测和分段故障诊断。监测站对光缆网络的资源信息、运行状态进行在线实时监测，在故障发生时快速准确定位地理位置。移动终端采集光缆状态信息并输入监测站，可建立光缆路由信息库。通过监测站内的终端设备进行光缆实时数据分析，当故障发生时，结合系统内置算法确定光缆故障点。在实际中，系统将故障点的详细信息，例如故障类型、发生时间、实际位置等进行可视化展示，故障诊断结果涵盖多种类型故障，光缆故障可定位至正负25米范围内，同时故障诊断时间小于20秒，因此解决了当前对室外光缆故障定位不快速精确的问题。

根据本发明的一些实施例，所述结合利用所述光缆相关数据，对所述光缆段和所述地理段进行精确计算，以确定发生故障的精确位置，包括以下步骤：

对所述地理段进行查找分析，以确定发生故障的第一位置范围误差小于第一阈值；

利用所述光缆相关数据对所述光缆段进行校正计算，以从所述第一位置范围中确定第二位置范围，所述第二位置范围误差小于第二阈值，所述第二阈值小于所述第一阈值；

确定所述第二位置范围为所述精确位置。

根据本发明的一些实施例，所述分段式光缆智能诊断方法还包括以下步骤：

将所述精确位置在GIS系统中进行显示，以可视化光缆故障的地理信息。

根据本发明的一些实施例，所述GIS系统采用WebGIS系统。

根据本发明的第三方面实施例的分段式光缆智能诊断设备，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述第二方面实施例任一所述的分段式光缆智能诊断方法。

根据本发明的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述第二方面实施例任一所述的分段式光缆智能诊断方法。

可以理解的是，上述第三方面和第四方面与相关技术相比存在的有益效果与上述第二方面存在的有益效果相同，可以参见上述第二方面中的相关描述，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的分段式光缆智能诊断系统的示意图；

图2是本发明一实施例的分段式光缆智能诊断方法的流程图。

附图标记：

光缆接头盒100；

移动终端200；

监测站300。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种分段式光缆智能诊断系统的示意图，系统包括：多个光缆接头盒100、移动终端200、监测站300。每个光缆接头盒100中设置有光纤编码，每个光纤编码各自具有唯一光缆标识，每个光缆接头盒100具有唯一地理标识；移动终端200用于远程识别每个光缆接头盒100中的各个光纤编码并得到光缆状态信息；监测站300与移动终端200连接，用于对光缆状态信息进行处理分析以确定光缆故障点。

具体地，参考图1，可以理解的是，将光纤编码置入光缆接头盒100内，利用光纤编码可识别和距离可测定特性，将光缆接头盒100作为光缆标识点和地理标识点，以移动终端200所采集到的光纤编码反射能量变化作为故障诊断依据，从而监测站300可将光缆故障定位在两个相邻接头盒之间，并进一步对位于相邻接头盒段内的故障点进行精确计算和定位，其地理定位误差不再跟随光缆增长而增加，有效降低光缆故障地理定位误差，便于维护人员精准定位、快速排查光缆故障点。

进一步地，将光纤编码置入光缆接头盒100内，接头盒作为可识别的光缆标识点和地理标识点相匹配，从而可以将接头盒作为故障地理定位的基准点进行计算；利用光纤编码反射能量变化，可以确定中断和衰耗故障等；同时，采用在接头盒中合理植入光纤编码，以光纤编码为光缆标识点和地理标识点可进行光缆分段，从而实现分段式光缆长度与地理长度误差分析、分段故障诊断和分段光缆故障地理定位。

在本实施例中，通过在室外光缆接头盒100中植入光纤编码，从而可远程识别具备唯一性标识的光纤编码，实现光缆以接头盒为光学分界点的分段识别、分段监测和分段故障诊断。监测站300对光缆网络的资源信息、运行状态进行在线实时监测，在故障发生时快速准确定位地理位置。移动终端200采集光缆状态信息并输入监测站300，可建立光缆路由信息库。通过监测站300内的终端设备进行光缆实时数据分析，当故障发生时，结合系统内置算法确定光缆故障点。在实际中，系统将故障点的详细信息，例如故障类型、发生时间、实际位置等进行可视化展示，故障诊断结果涵盖多种类型故障，光缆故障可定位至正负25米范围内，同时故障诊断时间小于20秒，因此解决了当前对室外光缆故障定位不快速精确的问题。

在一些实施例中，多个光缆接头盒100之间相隔预设间距。

具体地，可以理解的是，通过合理设置每个光缆接头盒100之间的间距，从而可以便于将故障发生定位至更精确的位置。例如，在一些实施例中，预设间距为小于等于3千米，从而可便于最终计算得到的故障发生位置的误差控制在50米范围内。

在一些实施例中，光纤编码采用光纤光栅。

具体地，需要先说明的是，光纤编码由多个反射和透射标识组成，可以通过反射和透射光波时波长不同或标识设置间距不同来区分，以实现光纤编码在光波下的唯一特征。光纤编码的反射或者透射标识可采样多种不同元件，主要包括光纤光栅、反射膜(片)、透射膜(片)、硅基线刻光栅。由于反射膜(片)、透射膜(片)的现有产品中波长宽度较大，针对现有应用场景而言并不适用；硅基线刻光栅可以直接在分光器硅基板刻制，但是其硅基板要求尺寸小，硅基线刻光栅与分光器之间的间距就非常小，要求光源脉冲和采集空间精度都比较高，成本也非常高；光纤光栅包括反射光纤光栅、透射光纤光栅、相位光纤光栅等，直接在光纤上刻制，可以直接与光纤材质产品对接，成本相对低廉，因此，优选采用光纤光栅作为本发明实施例的光纤编码。

可以理解的是，利用光纤光栅波长智能识别和精确测距功能，因此可合理地将光纤光栅作为光缆标识点；在光缆接头盒100内看直接将光纤光栅熔接在光缆备纤中，方案实施较易实现；利用光纤光栅(FBG)所具备的光学特定波长反射性能，从而可以进行光纤光栅测距校正，从而提高测距精度。

在一些实施例中，监测站300包括光时域反射仪。

具体地，可以理解的是，当检测站中设置有光时域反射仪时，则可以进行OTDR测距分段矫正，以提高测距精度。

需要先说明的是，光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)，它是一种利用光线在光纤中传输时，所发生的瑞利散射和菲涅尔反射而产生的背向散射，以此原理为基础制成的精密的光电一体化仪表。其工作原理为：首先向被测光纤中发射光脉冲，然后在OTDR端口接收返回的信息来实现的。光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件都会使光脉冲在光纤内传输时产生散射、反射，而其中一部分的散射和反射光脉冲就会返回到OTDR中，OTDR的探测器会将返回的有用信息进行测量，作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。并且可以从发射到返回的整个过程中，通过信号所使用的时间，来确定光在玻璃物质中的速度，也就能够计算出距离，从而完成故障定位。

进一步地，OTDR的具体原理为通过瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射的形成是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射。OTDR就测量接收端的一部分散射光。这些背向散射信号的功率是不断减小的，形成的轨迹是一条向下的曲线，表明了因光纤而导致的衰减(损耗/距离)程度，这是由于发射和背向散射的信号经过一段距离的传输后都会有所损耗。波长已知时，瑞利散射的功率与信号的脉冲宽度成正比，即脉冲宽度越长，背向功率就会越强。而另一方面，瑞利散射的功率与发射信号的波长成反比，即波长较短散射功率就较强。也就是用波长1310nm的发射信号所得到的测试轨迹会比波长1550nm的发射信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。在超过1500nm的高波长区，瑞利散射会持续减小，并出现红外线衰减(或吸收)的现象，因而增加并导致了全部衰减值都会增大。由此可知，1550nm是最低的衰减波长，这也是它作为长距离通信波长的原因。也正是由于这个因素，作为1550nm波长的OTDR具有低的衰减性能，可以进行长距离的测试。因此利用OTDR可以进行长距离的分段故障定位，从而进一步提高对光缆光纤的监测水平。

另外，参考图2，为本发明实施例提供的一种分段式光缆智能诊断方法的流程图，应用于如本发明实施例任一的分段式光缆智能诊断系统，包括以下步骤：

获取光缆状态信息，光缆状态信息包括移动终端200采集的每个光纤编码的反射能量和光缆相关数据；

对光缆状态信息进行分析处理，当反射能量发生突变，确定相应的相邻两个光纤编码和相邻两个光缆接头盒100，以确定发生故障的光缆段和地理段；

结合利用光缆相关数据，对光缆段和地理段进行精确计算，以确定发生故障的精确位置。

具体地，参考图2，可以理解的是，将光纤编码置入光缆接头盒100内，利用光纤编码可识别和距离可测定特性，将光缆接头盒100作为光缆标识点和地理标识点，以移动终端200所采集到的光纤编码反射能量变化作为故障诊断依据，从而监测站300可将光缆故障定位在两个相邻接头盒之间，并进一步对位于相邻接头盒段内的故障点进行精确计算和定位，其地理定位误差不再跟随光缆增长而增加，有效降低光缆故障地理定位误差，便于维护人员精准定位、快速排查光缆故障点。

本实施例中，通过在室外光缆接头盒100中植入光纤编码，从而可远程识别具备唯一性标识的光纤编码，实现光缆以接头盒为光学分界点的分段识别、分段监测和分段故障诊断。监测站300对光缆网络的资源信息、运行状态进行在线实时监测，在故障发生时快速准确定位地理位置。移动终端200采集光缆状态信息并输入监测站300，可建立光缆路由信息库。通过监测站300内的终端设备进行光缆实时数据分析，当故障发生时，结合系统内置算法确定光缆故障点。在实际中，系统将故障点的详细信息，例如故障类型、发生时间、实际位置等进行可视化展示，故障诊断结果涵盖多种类型故障，光缆故障可定位至正负25米范围内，同时故障诊断时间小于20秒，因此解决了当前对室外光缆故障定位不快速精确的问题。

在一些实施例中，结合利用光缆相关数据，对光缆段和地理段进行精确计算，以确定发生故障的精确位置，包括以下步骤：

对地理段进行查找分析，以确定发生故障的第一位置范围误差小于第一阈值；

利用光缆相关数据对光缆段进行校正计算，以从第一位置范围中确定第二位置范围，第二位置范围误差小于第二阈值，第二阈值小于第一阈值；

确定第二位置范围为精确位置。

具体地，可以理解的是，在一些实施例中，分段式光缆智能诊断系统以故障点最近的接头盒(一般内置有故障定位器)为基准点，在相邻接头盒间(预设间距一般小于等于3千米)进行故障点计算和查找，从而将地理误差降低至150米以内，接着通过系统获取光缆相关数据，利用多参数(余缆、海拔、经纬度、转弯半径、地形曲率等)来进行计算修正，进而将地理误差降低至50米以内，且地理定位误差不会随光缆故障点距离增加而增加。

在一些实施例中，分段式光缆智能诊断方法还包括以下步骤：

将精确位置在GIS系统中进行显示，以可视化光缆故障的地理信息。

具体地，可以理解的是，GIS系统具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；系统以分析模型驱动，具有极强的空间综合分析和动态预测能力，并能产生高层次的地理信息。

因此，在本实施例中，以光纤编码数字化数据为依托，结合GIS系统可以直观的呈现光缆线路运行情况，实现光缆线路自动化、智能化、IT化管理，为光缆线路全生命周期管理提供依据。使得管理人员从人工分析光纤质量转变为智能批量审核光缆质量信息。把费时费力的繁琐工作转变成现代化大数据智能分析方式，极大提升了分析与管理效率，为通信网络运行质量提供更高效的手段。

在一些实施例中，GIS系统采用WebGIS系统。

具体地，可以理解的是，WebGIS系统是工作在Web网上的GIS系统，主要用于网络层面。其具有传统GIS的特点，可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等GIS基本功能，同时也是Internet上地理信息发布、共享和交流协作的基础。因此，本发明实施例中，WebGIS系统通过互联网发布和应用地理空间数据，实现对空间数据的共享和互操作，从而WebGIS使GIS从专业工具发展成了大众空间信息平台。

另外，本发明实施例还提供了一种分段式光缆智能诊断设备，包括：至少一个控制处理器和用于与至少一个控制处理器通信连接的存储器。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

实现上述实施例的一种分段式光缆智能诊断方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的一种分段式光缆智能诊断方法，例如，执行以上描述的图1中的方法。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，可使得上述一个或多个控制处理器执行上述方法实施例中的一种分段式光缆智能诊断方法，例如，执行以上描述的图1中的方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种分段式光缆智能诊断系统，其特征在于，包括：

多个光缆接头盒，每个所述光缆接头盒中设置有光纤编码，每个所述光纤编码各自具有唯一光缆标识，每个所述光缆接头盒具有唯一地理标识；

移动终端，用于远程识别每个所述光缆接头盒中的各个所述光纤编码并得到光缆状态信息；

监测站，与所述移动终端连接，用于对所述光缆状态信息进行处理分析以确定光缆故障点。

2.根据权利要求1所述的分段式光缆智能诊断系统，其特征在于，多个所述光缆接头盒之间相隔预设间距。

3.根据权利要求1所述的分段式光缆智能诊断系统，其特征在于，所述光纤编码采用光纤光栅。

4.根据权利要求3所述的分段式光缆智能诊断系统，其特征在于，所述监测站包括光时域反射仪。

5.一种分段式光缆智能诊断方法，应用于如权利要求1至4任一所述的分段式光缆智能诊断系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述光缆状态信息，所述光缆状态信息包括所述移动终端采集的每个所述光纤编码的反射能量和光缆相关数据；

对所述光缆状态信息进行分析处理，当所述反射能量发生突变，确定相应的相邻两个所述光纤编码和相邻两个所述光缆接头盒，以确定发生故障的光缆段和地理段；

结合利用所述光缆相关数据，对所述光缆段和所述地理段进行精确计算，以确定发生故障的精确位置。

6.根据权利要求5所述的分段式光缆智能诊断方法，其特征在于，所述结合利用所述光缆相关数据，对所述光缆段和所述地理段进行精确计算，以确定发生故障的精确位置，包括以下步骤：

对所述地理段进行查找分析，以确定发生故障的第一位置范围误差小于第一阈值；

利用所述光缆相关数据对所述光缆段进行校正计算，以从所述第一位置范围中确定第二位置范围，所述第二位置范围误差小于第二阈值，所述第二阈值小于所述第一阈值；

确定所述第二位置范围为所述精确位置。

7.根据权利要求5所述的分段式光缆智能诊断方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述精确位置在GIS系统中进行显示，以可视化光缆故障的地理信息。

8.根据权利要求7所述的分段式光缆智能诊断方法，其特征在于，所述GIS系统采用WebGIS系统。

9.一种分段式光缆智能诊断设备，其特征在于，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如权利要求5至8任一所述的分段式光缆智能诊断方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求5至8任一所述的分段式光缆智能诊断方法。