CN117527058A - 一种基于大数据的光纤通信设备监测方法及系统 - Google Patents
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
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- H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
- H04B10/0791—Fault location on the transmission path
Abstract
本发明涉及光纤通信技术领域，公开了一种基于大数据的光纤通信设备监测方法及系统。该方法通过在需要监测的光纤通信设备区域安装物联网设备，并基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网；同时基于配置物联网设备的运行模式，并通过运行的物联网设备收集并监测光纤通信线路中的数据；通过对收集光纤通信线路中的数据的分析实现对光纤通信线的监测；当实时上传的数据中存在故障数据，通过OTDR技术定位光纤通信线路故障发生的具体位置并安排维护人员进行维修；减少了对光纤通信线路监测的难度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，具体为一种基于大数据的光纤通信设备监测方法及系统。
背景技术
近年来，随着通信技术的发展，光纤通信已经成为现在最为主流的通信方式，它具有通信速度快、通信容量大、保密性能好、适用性强等特点，相效于其他通信方式，具有特有的优越性。但随着光纤通信网络的迅速发展，铺设的光缆也越来越多，这就使对光缆是否存在破损进行监测的难度越来越大；原有的传统监测方式主要采用人工手段，不仅速度慢而且工作量大，成本非常高，已经不能适应现有光缆监测需要。
现有技术CN108462532A通过监测光纤温度变化情况并设置一键报警装置的方式实现对光纤通信设备的监测，但是由于无法准确定位光纤故障位置，具有很大的局限性。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于大数据的光纤通信设备监测方法及系统，具备实时性，准确性高等优点，解决了光纤监测速度慢而且工作量大，成本非常高的问题。
（二）技术方案
为解决上述光纤监测速度慢而且工作量大，成本非常高的技术问题，本发明提供如下技术方案：
本实施例公开一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，包括以下步骤：
S1、在需要监测的光纤通信设备区域安装物联网设备，并基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网；
所述物联网设备包括：光时域反射仪OTDR、光纤光栅传感器FBG和GPS采集传输装置；
S2、配置物联网设备的运行模式，并通过运行的物联网设备收集并监测光纤通信线路中的数据；
S3、对实时收集到的光纤通信线路中的数据进行分析，并将分析后的结果通过组建的聚合局域网进行实时上传；
S4、当实时上传的光纤通信线路中的数据中存在故障数据，定位光纤通信线路故障发生的具体位置并安排维护人员进行维修；
S5、当光纤通信线路修复后，对修复的光纤通信线路进行测量监测，将最新测量的光纤通信线路中的数据录入，并同步对光纤网络拓扑的监测状态进行显示。
优选地，所述基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网包括以下步骤：
S11、对需要监测光纤通信设备的区域进行划分并在每个划分的区域中心设置一个监测站；
S12、每个监测站在需要监测光纤通信线路的开始端安装OTDR设备，同时在需要监测光纤通信线路中设定距离间隔阈值，并根据距离间隔阈值设置n个监测点，并在每个监测点上安装FBG、信号波长监测设备和GPS采集传输装置；
S13、巡线人员会基于光纤通信线路的路线采集每条光纤通信线路的地理位置信息并实时上传；
S14、基于采集的每条光纤通信线路的地理位置信息和设置监测点的位置信息建立光纤网络拓扑并保存。
优选地，所述基于采集的每条光纤通信线路的地理位置信息和设置监测点的位置信息建立光纤网络拓扑并保存包括：
设置一个三元组保存建立光纤网络拓扑；
e=(A，N，D)
其中，A表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点的所属地区的序号；N表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点的序号；D表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点与所属监测站之间的距离。
优选地，所述配置物联网设备的运行模式，并通过运行的物联网设备收集并监测光纤通信线路中的数据包括以下步骤：
S21、设置监测时间及测试优先级，并基于数字信号状态估计光纤通信线路状态；
基于光纤的监测时间，光纤的测试方法包括手动测试、定期测试、告警联动测试中的至少一种；
所述手动测试：通过管理人员输入的监测命令对光纤进行的即时测试；
所述定期测试：根据用户对光纤通信线路的维护要求，设置监测时间间隔，定期对光纤通信线路进行测试，自动上报测试结果并提供光纤通信线路的性能分析报告；
所述告警联动测试：基于实时估计光纤通信线路状态，在通信过程中，当计算的估计结果超过误差阈值时，对光纤通信线路进行监测；
S22、设定光纤通信线路中数字信号的状态量阈值，当得出的估计光纤通信线路中数字信号的状态量超出设定的阈值时，通过信号波长监测设备读取FBG的中心波长；
FBG的中心波长为：
（1）
其中，σ为光纤对中心波长的折射率，为波长周期，λ表示FBG的中心波长；
S23、基于读取FBG的中心波长状态启动OTDR测试命令；
设置FBG的中心波长接收时间阈值，当FBG中心波长出现长于设置阈值时间段的中断，表示该FBG中心波长丢失，并对丢失FBG中心波长通道启动OTDR测试命令；
S24、基于启动的OTDR测试命令测试光纤通信线路。
优选地，所述基于数字信号状态估计光纤通信线路状态包括：
所述数字信号包括：功率、信噪比；
基于数字信号状态估计方法，状态量X与监测量Y之间的关系为：
（2）
其中，X为输出时的数字信号的状态量，Y为接收时数字信号的监测量，k为误差矩阵，H为光纤信道传输矩阵，△Y为接收时数字信号的监测量的变化量，△X为输出时的数字信号的状态量的变化量；
采用最小二乘法对状态进行估计，使整体误差最小，目标函数为：
（3）
其中，R表示权重矩阵；J表示数字信号状态误差函数；
通过最小二乘法进行迭代计算得出网络的状态估计结果：
设定误差阈值，当计算的估计结果超过误差阈值，启动告警联动测试。
优选地，所述对实时收集到的光纤通信线路中的数据进行分析包括：
对光信号的菲涅尔反射信号分析和瑞利散射信号分析；
菲涅尔反射信号分析：
在光源输入点测得的来自光纤上z点处的菲涅尔反射功率为：
（4）
其中，S为背向散射系数，Pi表示第i个监测点的光纤散射功率，e为自然常数，µ为菲涅尔反射系数，Pr(z)表示光纤上z点处的菲涅尔反射功率，Pr表示菲涅尔反射功率；
瑞利散射信号分析：
（5）
其中，S为背向散射系数，Pi表示第i个监测点的光纤散射功率，ϴ表示瑞利散射系数，η表示折射率，表示光脉冲宽度，c为光速。
优选地，所述当实时上传的数据中存在故障数据，定位光纤通信线路故障发生的具体位置并安排维护人员进行维修包括：
设定OTDR测试光功率为P(0)经过光纤的传输损耗后到达Z点的光功率P(Z)为：
（6）
由于在Z点会发生瑞利散射，有少部分光将返回到OTDR测试端口；
（7）
其中，是Z处的背向散射系数，表示为：
（8）
其中W为背向散射功率与瑞利散射总功率的比值，ϴ表示瑞利散射系数，n1为Z处光纤纤芯的折射率；
Z=0处，背向散射功率为：
（9）
由式7和式9得出平均衰减系数为：
（10）
设定整条光纤理想为均匀连续的，此时，得出0-Z之间的实际的平均衰减系数：
（11）
对比实际的平均衰减系数和平均衰减系数，当实际的平均衰减系数大于平均衰减系数时，表示光纤通信传输过程中存在异常；
基于光速计算得出Z点到光源输入点的距离：
（12）
其中，η表示折射率，c为光速，t表示发出信号时间与接收到反射信号的时间间隔，dZ表示点Z到光源输入点的距离；
基于计算的故障点到光源输入点的距离和所属光源输入点，通过建立的光纤网络拓扑确定故障点位置；
通过建立的光纤网络拓扑确定故障点位置后，通过可视化地图的形式显示故障点的地理位置并发出警告信息，并通知维护人员进行检修。
本实施例还公开一种基于大数据的光纤通信设备监测系统，具体包括三个部分：省监测中心、下属市级监测中心和监测站，三个部分之间通过计算机网络进行连接；其中，监测站为整个系统的核心部分；
所述省监测中心用于接收并保存来自下属市级监测中心的数据；所述下属市级监测中心用于接收并保存来自监测站的数据；
所述监测站包括服务器、通信模块、客户端以及安装的物联网设备；
所述物联网设备包括：光时域反射仪（OTDR）、光纤光栅传感器（FBG）和GPS采集传输装置；
所述光时域反射仪用于对测试光纤发出测试信号，并观察分析返回信号，重复测试过程并对结果进行平均，将结果以轨迹的形式显示；
所述光纤光栅传感器用于根据光纤的光敏特性在纤芯内形成空间相位光栅并观察光信号通过后的波长变化情况；
所述GPS采集传输装置用于上传自身位置信息；
所述服务器包括：数据分析模块、系统配置模块、控制测试单元、网络拓扑模块、以及数据库；所述数据分析模块用于对采集到的测试信号进行分析；所述系统配置模块用于设置系统的测试间隔周期以及光纤阈值参数；所述控制测试单元用于产生测试命令对光纤进行测试；所述网络拓扑模块用于根据收集的位置信息建立光纤网络拓扑并将生成的光纤网络拓扑上传；所述数据库用于保存系统中产生的各项数据和实时采集的测试数据；
所述通信模块用于通过无线连接的方式实现系统内各个模块之间的通信；
所述客户端用于实时显示系统中的光纤网络状态情况并与用户进行交互。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种基于大数据的光纤通信设备监测方法及系统，具备以下有益效果：
1、该发明通过在需要监测的光纤通信设备区域安装物联网设备，并基于安装的物联网设备和无线通信模式实现对光纤通信设备监测，解决了人工检测速度慢，成本高的缺点。
2、该发明通过分析数字信号状态量估计光纤通信线路状态，设定光纤通信线路状态阈值，当得出的估计光纤通信线路状态超出设定的阈值时，通过信号波长监测设备读取FBG的中心波长并根据读取FBG的中心波长状态启动OTDR测试命令的方式实现对光纤通信线路的监测，提高了对光纤通信线路的监测的准确性。
3、该发明通过使用OTDR测试技术定位光纤通信线路并确定光纤通信线路中故障光纤的位置，通过可视化地图的形式显示故障点的地理位置并发出警告信息，并通知维护人员进行检修，提高了光纤通信线路的检修速度。
附图说明
图1为本发明的光纤通信设备监测流程结构示意图。
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做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。
本实施例公开一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，具体包括以下步骤：
S1、在需要监测的光纤通信设备区域安装物联网设备，并基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网；所述物联网设备包括：光时域反射仪OTDR、光纤光栅传感器FBG和GPS采集传输装置；
进一步地，基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网包括：
S11、对需要监测光纤通信设备的区域进行划分并在每个划分的区域中心设置一个监测站；
S12、每个监测站在需要监测光纤通信线路的开始端安装OTDR设备，同时在需要监测光纤通信线路中设定距离间隔阈值，并根据距离间隔阈值设置n个监测点，并在每个监测点上安装FBG、信号波长监测设备和GPS采集传输装置；
S13、巡线人员会基于光纤通信线路的路线采集每条光纤通信线路的地理位置信息并实时上传；
S14、基于采集的每条光纤通信线路的地理位置信息和设置监测点的位置信息建立光纤网络拓扑并保存；
设置一个三元组保存建立光纤网络拓扑；
e=(A，N，D)
其中，A表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点的所属地区的序号；N表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点的序号；D表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点与所属监测站之间的距离；
S2、配置物联网设备的运行模式，并通过运行的物联网设备收集并监测光纤通信线路中的数据；
S21、设置监测时间及测试优先级，并基于数字信号状态估计光纤通信线路状态；
S22、设定光纤通信线路中数字信号的状态量阈值，当得出的估计光纤通信线路中数字信号的状态量超出设定的阈值时，通过信号波长监测设备读取FBG的中心波长；
FBG的中心波长为：
（1）
其中，σ为光纤对中心波长的折射率，为波长周期，λ表示FBG的中心波长；
S23、基于读取FBG的中心波长状态启动OTDR测试命令；
设置FBG的中心波长接收时间阈值，当FBG中心波长出现长于设置阈值时间段的中断，表示该FBG中心波长丢失，并对丢失FBG中心波长通道启动OTDR测试命令；
S24、基于启动的OTDR测试命令测试光纤通信线路；
基于光纤的监测时间，光纤的测试方法包括手动测试、定期测试、告警联动测试中的至少一种；
所述手动测试：通过管理人员输入的监测命令对光纤进行的即时测试；
所述定期测试：根据用户对光纤通信线路的维护要求，设置监测时间间隔，定期对光纤通信线路进行测试，自动上报测试结果并提供光纤通信线路的性能分析报告；
进一步地，所述数字信号包括：功率、信噪比；
所述数字信号状态估计方法，状态量X与监测量Y之间的关系为：
（2）
其中，X为输出时的数字信号的状态量，Y为接收时数字信号的监测量，k为误差矩阵，H为光纤信道传输矩阵，△Y为接收时数字信号的监测量的变化量，△X为输出时的数字信号的状态量的变化量；
进一步地，采用最小二乘法对状态进行估计，使整体误差最小，目标函数为：
（3）
其中，R表示权重矩阵；J表示数字信号状态误差函数；
进一步地，通过最小二乘法进行迭代计算得出网络的状态估计结果：
设定误差阈值，当计算的估计结果超过误差阈值，启动告警联动测试；
进一步的，所述告警联动测试：基于实时估计光纤通信线路状态，在通信过程中，当计算的估计结果超过误差阈值时，对光纤通信线路进行监测；
S3、对实时收集到的光纤通信线路中的数据进行分析，并将分析后的结果通过组建的聚合局域网进行实时上传；
进一步地，光纤通信线路中的数据进行分析包括：对光信号的菲涅尔反射信号分析和瑞利散射信号分析；
菲涅尔反射信号分析：
在光源输入点测得的来自光纤上z点处的菲涅尔反射功率为：
（4）
其中，S为背向散射系数，Pi表示第i个监测点的光纤散射功率，e为自然常数，µ为菲涅尔反射系数，Pr(z)表示光纤上z点处的菲涅尔反射功率，Pr表示菲涅尔反射功率；
瑞利散射信号分析：
（5）
其中，S为背向散射系数，Pi表示第i个监测点的光纤散射功率，ϴ表示瑞利散射系数，η表示折射率，表示光脉冲宽度，c为光速；
S4、当实时上传的光纤通信线路中的数据中存在故障数据，定位光纤通信线路故障发生的具体位置并安排维护人员进行维修；
设定OTDR测试光功率为P(0)经过光纤的传输损耗后到达Z点的光功率P(Z)为：
（6）
进一步地，由于在Z点会发生瑞利散射，有少部分光将返回到OTDR测试端口；
（7）
其中，是Z处的背向散射系数，表示为：
（8）
其中W为背向散射功率与瑞利散射总功率的比值，ϴ表示瑞利散射系数，n1为Z处光纤纤芯的折射率；
Z=0处，背向散射功率为：
（9）
由式7和式9得出平均衰减系数为：
（10）
设定整条光纤理想为均匀连续的，此时，得出0-Z之间的实际的平均衰减系数：
（11）
对比实际的平均衰减系数和平均衰减系数，当实际的平均衰减系数大于平均衰减系数时，表示光纤通信传输过程中存在异常；
基于光速计算得出Z点到光源输入点的距离：
（12）
其中，η表示折射率，c为光速，t表示发出信号时间与接收到反射信号的时间间隔，dZ表示点Z到光源输入点的距离；
进一步地，基于计算的故障点到光源输入点的距离和所属光源输入点，通过建立的光纤网络拓扑确定故障点位置；
进一步地，通过建立的光纤网络拓扑确定故障点位置后，通过可视化地图的形式显示故障点的地理位置并发出警告信息，并通知维护人员进行检修；
S5、当光纤通信线路修复后，对修复的光纤通信线路进行测量监测，将最新测量的光纤通信线路中的数据录入，并同步对光纤网络拓扑的监测状态进行显示；
本实施例还公开一种基于大数据的光纤通信设备监测系统，具体包括三个部分：省监测中心、下属市级监测中心和监测站，三个部分之间通过计算机网络进行连接；其中，监测站为整个系统的核心部分；
所述省监测中心用于接收并保存来自下属市级监测中心的数据；
所述下属市级监测中心用于接收并保存来自监测站的数据；
所述监测站包括服务器、通信模块、客户端以及安装的物联网设备；
所述物联网设备包括：光时域反射仪（OTDR）、光纤光栅传感器（FBG）和GPS采集传输装置；
所述光时域反射仪用于对测试光纤发出测试信号，并观察分析返回信号，重复测试过程并对结果进行平均，将结果以轨迹的形式显示；
所述光纤光栅传感器用于根据光纤的光敏特性在纤芯内形成空间相位光栅并观察光信号通过后的波长变化情况；
所述GPS采集传输装置用于上传自身位置信息；
所述服务器包括：数据分析模块、系统配置模块、控制测试单元、网络拓扑模块、以及数据库；所述数据分析模块用于对采集到的测试信号进行分析；所述系统配置模块用于设置系统的测试间隔周期以及光纤阈值参数；所述控制测试单元用于产生测试命令对光纤进行测试；所述网络拓扑模块用于根据收集的位置信息建立光纤网络拓扑并将生成的光纤网络拓扑上传；所述数据库用于保存系统中产生的各项数据和实时采集的测试数据；
所述通信模块用于通过无线连接的方式实现系统内各个模块之间的通信；
所述客户端用于实时显示系统中的光纤网络状态情况并与用户进行交互。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在需要监测的光纤通信设备区域安装物联网设备，并基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网；
S2、配置物联网设备的运行模式，并通过运行的物联网设备收集并监测光纤通信线路中的数据；
S3、对实时收集到的光纤通信线路中的数据进行分析，并将分析后的结果通过组建的聚合局域网进行实时上传；
S4、当实时上传的光纤通信线路中的数据中存在故障数据，定位光纤通信线路故障发生的具体位置并安排维护人员进行维修；
S5、当光纤通信线路修复后，对修复的光纤通信线路进行测量监测，将最新测量的光纤通信线路中的数据录入，并同步对光纤网络拓扑的监测状态进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，所述基于安装的物联网设备和无线通信模式组建聚合局域网包括以下步骤：
S11、对需要监测光纤通信设备的区域进行划分并在每个划分的区域中心设置一个监测站；
S12、每个监测站在需要监测光纤通信线路的开始端安装OTDR设备，同时在需要监测光纤通信线路中设定距离间隔阈值，并根据距离间隔阈值设置n个监测点，并在每个监测点上安装FBG、信号波长监测设备和GPS采集传输装置；
S13、基于光纤通信线路的路线采集每条光纤通信线路的地理位置信息并实时上传；
S14、基于采集的每条光纤通信线路的地理位置信息和设置监测点的位置信息建立光纤网络拓扑并保存。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，所述基于采集的每条光纤通信线路的地理位置信息和设置监测点的位置信息建立光纤网络拓扑并保存包括：
设置一个三元组保存建立光纤网络拓扑；
e=(A，N，D)
其中，A表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点的所属地区的序号；N表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点的序号；D表示建立光纤网络拓扑中的当前监测点与所属监测站之间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，所述配置物联网设备的运行模式，并通过运行的物联网设备收集并监测光纤通信线路中的数据包括以下步骤：
S21、设置监测时间及测试优先级，并基于数字信号状态估计光纤通信线路状态；
基于光纤的监测时间，光纤的测试方法包括手动测试、定期测试、告警联动测试中的至少一种；
所述手动测试：通过输入的监测命令对光纤进行的即时测试；
所述定期测试：根据用户对光纤通信线路的维护要求，设置监测时间间隔，定期对光纤通信线路进行测试，自动上报测试结果并提供光纤通信线路的性能分析报告；
所述告警联动测试：基于实时估计光纤通信线路状态，在通信过程中，当计算的估计结果超过误差阈值时，对光纤通信线路进行监测；
S22、设定光纤通信线路中数字信号的状态量阈值，当得出的估计光纤通信线路中数字信号的状态量超出设定的阈值时，通过信号波长监测设备读取FBG的中心波长；
FBG的中心波长为：
（1）
其中，σ为光纤对中心波长的折射率，为波长周期，λ表示FBG的中心波长；
S23、基于读取FBG的中心波长状态启动OTDR测试命令；
设置FBG的中心波长接收时间阈值，当FBG中心波长出现长于设置阈值时间段的中断，表示该FBG中心波长丢失，并对丢失FBG中心波长通道启动OTDR测试命令；
S24、基于启动的OTDR测试命令测试光纤通信线路。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，所述基于数字信号状态估计光纤通信线路状态包括：
所述数字信号包括：功率、信噪比；
基于数字信号状态估计方法，状态量X与监测量Y之间的关系为：
（2）
其中，X为输出时的数字信号的状态量，Y为接收时数字信号的监测量，k为误差矩阵，H为光纤信道传输矩阵，△Y为接收时数字信号的监测量的变化量，△X为输出时的数字信号的状态量的变化量；
采用最小二乘法对状态进行估计，使整体误差最小，目标函数为：
（3）
其中，R表示权重矩阵；J表示数字信号状态误差函数；
通过最小二乘法进行迭代计算得出网络的状态估计结果：
设定误差阈值，当计算的估计结果超过误差阈值，启动告警联动测试。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，所述对实时收集到的光纤通信线路中的数据进行分析包括：
对光信号的菲涅尔反射信号分析和瑞利散射信号分析；
菲涅尔反射信号分析：
在光源输入点测得的来自光纤上z点处的菲涅尔反射功率为：
（4）
其中，S为背向散射系数，Pi表示第i个监测点的光纤散射功率，e为自然常数，µ为菲涅尔反射系数，Pr(z)表示光纤上z点处的菲涅尔反射功率，Pr表示菲涅尔反射功率；
瑞利散射信号分析：
（5）
其中，S为背向散射系数，Pi表示第i个监测点的光纤散射功率，ϴ表示瑞利散射系数，η表示折射率，表示光脉冲宽度，c为光速。
7.根据权利要求1所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测方法，其特征在于，
所述当实时上传的数据中存在故障数据，定位光纤通信线路故障发生的具体位置并进行维修包括：
设定OTDR测试光功率为P(0)经过光纤的传输损耗后到达Z点的光功率P(Z)为：
（6）
由于在Z点会发生瑞利散射，有少部分光将返回到OTDR测试端口；
（7）
其中，是Z处的背向散射系数，表示为：
（8）
其中W为背向散射功率与瑞利散射总功率的比值，ϴ表示瑞利散射系数，n1为Z处光纤纤芯的折射率；
Z=0处，背向散射功率为：
（9）
由式7和式9得出平均衰减系数为：
（10）
设定整条光纤理想为均匀连续的，此时，得出0-Z之间的实际的平均衰减系数：
（11）
对比实际的平均衰减系数和平均衰减系数，当实际的平均衰减系数大于平均衰减系数时，表示光纤通信传输过程中存在异常；
基于光速计算得出Z点到光源输入点的距离：
（12）
其中，η表示折射率，c为光速，t表示发出信号时间与接收到反射信号的时间间隔，dZ表示点Z到光源输入点的距离；
基于计算的故障点到光源输入点的距离和所属光源输入点，通过建立的光纤网络拓扑确定故障点位置；
通过建立的光纤网络拓扑确定故障点位置后，通过可视化地图的形式显示故障点的地理位置并发出警告信息，并进行检修。
8.一种实现权利要求1-7任一项所述的基于大数据的光纤通信设备监测方法的基于大数据的光纤通信设备监测系统，其特征在于，包括：监测中心、下属监测中心和监测站，三个部分之间通过计算机网络进行连接；其中，监测站为整个系统的核心部分；
所述监测中心用于接收并保存来自下属监测中心的数据；
所述下属监测中心用于接收并保存来自监测站的数据；
所述监测站包括服务器、通信模块、客户端以及安装的物联网设备；
所述物联网设备包括：光时域反射仪、光纤光栅传感器和GPS采集传输装置；
所述光时域反射仪用于对测试光纤发出测试信号，并观察分析返回信号，重复测试过程并对结果进行平均，将结果以轨迹的形式显示；
所述光纤光栅传感器用于根据光纤的光敏特性在纤芯内形成空间相位光栅并观察光信号通过后的波长变化情况；
所述GPS采集传输装置用于上传自身位置信息；
所述服务器包括：数据分析模块、系统配置模块、控制测试单元、网络拓扑模块、以及数据库，所述数据分析模块用于对采集到的测试信号进行分析，所述系统配置模块用于设置系统的测试间隔周期以及光纤阈值参数，所述控制测试单元用于产生测试命令对光纤进行测试，所述网络拓扑模块用于根据收集的位置信息建立光纤网络拓扑并将生成的光纤网络拓扑上传，所述数据库用于保存系统中产生的各项数据和实时采集的测试数据；
所述通信模块用于通过无线连接的方式实现系统内各个模块之间的通信。
9.根据权利要求8所述的一种基于大数据的光纤通信设备监测系统，其特征在于，所述客户端用于实时显示系统中的光纤网络状态情况并与用户进行交互。
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| CN202410012800.9A CN117527058B (zh) | 2024-01-04 | 2024-01-04 | 一种基于大数据的光纤通信设备监测方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117811844A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 深圳市飞思卓科技有限公司 | 一种分布式多点光纤通信信号异常监测方法及系统 |
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2024
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