CN117768020A - 光缆外破预警方法及装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种光缆外破预警方法、装置、电子设备及存储介质，涉及计算机技术领域。该方法包括：获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；根据光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置；获取多个预警类别的聚类中心特征，根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别；根据外破位置的外破预警类别进行预警。该方法可以减少人力物力的消耗，提升光缆外破识别的准确性和效率，进而提升整体的光缆运维效率。

Description

光缆外破预警方法及装置、存储介质及电子设备

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种光缆外破预警方法及装置、存储介质及电子设备。

背景技术

光缆网络的使用中，光缆有破损的可能性，需要及时处理以保证光缆网络的正常运行。

相关技术中，基于光缆外破会发生光缆振动的情况，一旦检测到光缆振动则会上报告警，但光缆正常运行时发生的正常扰动也可能会导致光缆振动因此在上报告警后，还需要相关运维人员逐段巡检进行二次排查，导致运维效率低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种光缆外破预警方法、装置、电子设备及存储介质，以准确且自动化地识别出待检测光缆上的外破位置，并确定外破位置的外破预警类别然后进行预警，提升光缆运维效率。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种光缆外破预警方法，包括：获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；根据光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置；获取多个预警类别的聚类中心特征，根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别；根据外破位置的外破预警类别进行预警。

在本公开一个实施例中，待检测光缆上设置有多个采样位置；待检测光缆的光缆振动数据包括在多个采样位置上采集的多个探测时段内的光缆振动信号；其中，根据光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置，包括：根据光缆振动信号从多个采样位置中确定振动发生位置；根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断振动发生位置是否出现外破；将出现外破的振动发生位置确定为待检测光缆上出现外破的外破位置。

在本公开一个实施例中，根据光缆振动信号从多个采样位置中确定振动发生位置，包括：将光缆振动信号分解为同相分量和正交分量；确定同相分量的同相分量窗口均值和正交分量的正交分量窗口均值；根据同相分量窗口均值和正交分量窗口均值确定光缆振动信号对应的光缆振动强度；对多个采样位置在同一探测时段内的光缆振动强度进行差分处理，得到空域差分处理结果，进而根据空域差分处理结果从多个采样位置中确定振动发生位置。

在本公开一个实施例中，根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断振动发生位置是否出现外破，包括：根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号对应的光缆振动强度，确定振动发生位置的多个时域信号强度均值；对多个时域信号均值进行累加，得到振动发生位置的时域信号强度累加值；若时域信号强度累加值大于强度阈值，则确定振动发生位置出现外破。

在本公开一个实施例中，根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别，包括：根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据确定外破位置的光缆外破特征；确定光缆外破特征和各个聚类中心特征之间的距离；将距离最小的聚类中心特征所对应的预警类别作为外破位置的外破预警类别。

在本公开一个实施例中，光缆外破预警方法还包括：获取历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据；根据历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定历史外破位置的历史光缆外破特征；基于预设的预警类别数量对历史外破位置的历史光缆外破特征进行聚类处理，得到多个预警类别的聚类中心特征；其中，预警类别所包含的历史光缆外破特征的误差平方和越大，则预警类别的预警紧急程度越高。

在本公开一个实施例中，根据外破位置的外破预警类别进行预警，包括：获取外破位置的坐标信息；根据坐标信息和外破预警类别生成预警工单和预警提示信息；下发预警工单并展示预警提示信息，以对外破位置进行预警。

根据本公开的另一个方面，提供一种光缆外破预警装置，包括：获取模块，用于获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；位置确定模块，用于根据所述光缆振动数据确定所述待检测光缆上的外破位置；预警确定模块，用于根据所述外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定所述外破位置的外破预警类别；其中，所述多个预警类别的聚类中心特征是根据历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定的；预警模块，用于根据所述外破位置的外破预警类别进行预警。

根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的光缆外破预警方法。

根据本公开的再一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的光缆外破预警方法。

本公开的实施例所提供的光缆外破预警方法，能够根据采集到的光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置，并根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别，然后根据外破位置的外破预警类别进行预警。可见，一方面，本方法可以准确且自动化地识别出待检测光缆上的外破位置，另一方面，本方法中还可以基于多个预警类别的聚类中心确定出外破位置的外破预警类别，并以此为依据进行预警，减少了人力物力的消耗，提升了光缆外破识别的准确性和效率，进而提升了整体的光缆运维效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出了可以应用本公开实施例的光缆外破预警方法的示例性系统架构的示意图；

图2示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法的流程图；

图3示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中确定外破位置的流程图；

图4示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中确定振动发生位置的流程图；

图5示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中判断振动发生位置是否出现外破的流程图；

图6示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中确定外破位置的外破预警类别的流程图；

图7示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中训练聚类模型的流程图；

图8示出了本公开一个实施例的光缆外破预警装置的框图；和

图9示出本公开实施例中一种光缆外破预警计算机设备的结构框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

图1示出了可以应用本公开实施例的光缆外破预警方法的示例性系统架构的示意图。

如图1所示，该系统架构可以包括服务器101、网络102和客户端103。网络102用以在客户端103和服务器101之间提供通信链路的介质。网络102可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

在示例性实施例中，与服务器101进行数据传输的客户端103可以包括但不限于智能手机、台式计算机、平板电脑、笔记本电脑、智能音箱、数字助理、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备、智能可穿戴设备等类型的电子设备。可选的，电子设备上运行的操作系统可以包括但不限于安卓系统、IOS系统、linux系统、windows系统等。

服务器101可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。在一些实际应用中，服务器101也可以是网络平台的服务器，网络平台例如可以是交易平台、直播平台、社交平台或者音乐平台等，本公开实施例对此不作限定。其中，服务器可以是一台服务器，也可以是多台服务器形成的集群，本公开对于服务器的具体架构不做限定。

在示例性实施例中，服务器101可以控制光传输网络控制器采集待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据，然后执行本公开提供的光缆外破预警方法，确定待检测光缆上的外破位置以及确定外破位置的外破预警类别，并根据外破位置的外破预警类别进行预警。服务器101还可以基于外破位置的外破预警类别生成预警工单和预警提示信息，并将预警工单和预警提示信息发送至客户端103，然后通过客户端103展示预警提示信息，以提示相关人员利用预警工单进行光缆运维。

在示例性实施例中，服务器101用于实现光缆外破预警方法的过程可以是：服务器101获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；服务器101根据光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置；服务器101获取多个预警类别的聚类中心特征，根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别；服务器101根据外破位置的外破预警类别进行预警。

此外，需要说明的是，图1所示的仅仅是本公开提供的光缆外破预警方法的一种应用环境。图1中的服务器101、网络102和客户端103的数目仅仅是示意性的，根据实际需要，可以具有任意数目的客户端、网络和服务器。

为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图及实施例对本公开示例实施例中的光缆外破预警方法的各个步骤进行更详细的说明。

图2示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法的流程图。本公开实施例提供的方法可以由如图1所示的服务器101或客户端103执行，但本公开并不限定于此。

在下面的举例说明中，以服务器101为执行主体进行示例说明。

如图2所示，本公开实施例提供的光缆外破预警方法可以包括以下步骤。

步骤S201，获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据。

本步骤中，待检测光缆可以是物理光缆网络中的光缆，光缆振动数据可以包括由光传输网络控制器采集的光缆振动信息，如振动信号，也可以包括由外部监测系统采集的光缆监控信息，如使用外部仪表采集的回波插损波形振动传感参数等。性能参数数据可以包括激光器功率、输入功率、输出功率等参数数据，也可以包括待检测光缆所负责业务的业务参数数据，如该业务允许的时延、业务重要性等信息。

步骤S203，根据光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置。

其中，光缆发生振动的原因包括正常扰动和外破引发的振动，其中外破属于光缆故障的一种，需要被识别出来。本步骤中可以对光缆振动数据进行拆解分析，准确且自动化地确定出待检测光缆上的振动发生位置，并准确且自动化地判别该振动发生位置的振动是否是由外破引发的，进而实现对待检测光缆上外破位置的确定。

在一些实际应用中，可以设置一个光缆外破预警模块，该模块中可以预置能够实现本步骤的方法程序，使得光缆外破预警模块可以根据该方法程序对光缆振动数据进行处理，得到待检测光缆上的外破位置。

步骤S205，获取多个预警类别的聚类中心特征，根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别。

本步骤中，多个预警类别的聚类中心特征可以是预先根据待检测光缆所在的物理光缆网络的历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定的。其中，若物理光缆网络所负责的业务不变，则可以持续使用这些预先确定出的多个预警类别的聚类中心特征，若物理光缆网络所负责的业务发生变化，则可以更新预警类别及其聚类中心特征。

其中，历史光缆振动数据和历史性能参数数据可以是与历史外破位置相关的，可以从中提取出历史外破位置的历史光缆外破特征；预警类别的数量可以是一个预设的超参数，可以基于该超参数，对历史外破位置的历史光缆外破特征进行聚类，得到多个预警类别的聚类中心特征。其中，可以使用K-means聚类算法进行聚类。

步骤S207，根据外破位置的外破预警类别进行预警。

本步骤中，可以生成预警工单和预警提示信息以进行预警。

在一些实施例中，步骤S207可以包括：获取外破位置的坐标信息；根据坐标信息和外破预警类别生成预警工单和预警提示信息；下发预警工单并展示预警提示信息，以对外破位置进行预警。

其中，外破位置的坐标信息可以包括外破位置所在的待检测光缆的位置信息以及该外破位置在待检测光缆上的具体位置，外破位置的坐标信息也可以是外破位置在地理环境中实际的坐标信息。可以将外破位置的坐标信息和外破预警类别发送至工单系统，由工单系统生成预警工单和预警提示信息然后将预警工单和预警提示信息发送至前端客户端，通过前端客户端展示预警提示信息以向维护节点(如相关运维人员或自动修复设备等)提示需要对光缆的外破位置进行维护，并通过前端客户端接收到的预警工单记录对外破位置的维护过程。

通过本公开提供的光缆外破预警方法，可以根据采集到的光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置，并根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别，然后根据外破位置的外破预警类别进行预警。可见，一方面，本方法可以准确且自动化地识别出待检测光缆上的外破位置，另一方面，本方法中还可以基于多个预警类别的聚类中心确定出外破位置的外破预警类别，并以此为依据进行预警，减少了人力物力的消耗，提升了光缆外破识别的准确性和效率，进而提升了整体的光缆运维效率。

在一些实施例中，待检测光缆上设置有多个采样位置；待检测光缆的光缆振动数据可以包括在多个采样位置上采集的多个探测时段内的光缆振动信号。

其中，每一采样位置具有位置标识信息，位置标识信息可以包括采样位置所在的待检测光缆的线路资源数据(如管线信息、光缆标签等)、与采样位置所在的待检测光缆相关的光缆线路设施的线路资源数据(如管线信息、光缆标签等)，以及采样位置在待检测光缆上的具体位置信息；外破位置的坐标信息也可以是外破位置在地理环境中实际的坐标信息。

图3示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中确定外破位置的流程图，如图3所示，在一些实施例中，步骤S203可以进一步包括以下步骤。

步骤S301，根据光缆振动信号从多个采样位置中确定振动发生位置。

其中，光缆振动信号可以是一个由时间信息、空间信息和幅度信息组成的3维数组。

图4示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中确定振动发生位置的流程图，如图4所示，在一些实施例中，步骤S301可以进一步包括以下步骤。

步骤S401，将光缆振动信号分解为同相分量和正交分量。

可以对每一个光缆振动信号进行分解。其中，一个光缆振动信号可以包括在一个探测时段t内发射的k次探测光(脉冲光)，通过相干解调可以将k条光信号分解为同相分量I_k(t)和正交分量Q_k(t)，同相分量I_k(t)可以表示为{I₁,I₂,...,I_k}，正交分量Q_k(t)可以表示为{Q₁,Q₂,...,Q_k}。

步骤S403，确定同相分量的同相分量窗口均值和正交分量的正交分量窗口均值。

本步骤中，光信号在光缆上传输时会存在一些噪声，可以通过空域平均的方式来滤除掉空域噪声。可以设置一个小于k的空域平均次数N，基于N计算出同相分量窗口均值和正交分量窗口均值。

在一些实际应用中，可以将k个脉冲光信号分为个窗口，可以先通过以下公式计算同相分量单窗口均值I_i′和正交分量单窗口均值Q_i′：

其中，i表示第i个窗口。然后，可以根据所有的I_i′(i取尽所有的值)组成同相分量的同相分量窗口均值I′、根据所有的Q_i′组成正交分量的正交分量窗口均值Q′，也可以指定一个或多个i的值，形成同相分量窗口均值I′和正交分量窗口均值Q′。

步骤S405，根据同相分量窗口均值和正交分量窗口均值确定光缆振动信号对应的光缆振动强度。

在一些实际应用中，可以通过以下公式计算光缆振动幅度s(t)：

其中，t表示光缆振动信号所对应的探测时段。

通过计算同相分量窗口均值和正交分量窗口均值的平方和，可以得到信号在振动方向和垂直振动方向上的能量贡献，这可以提供关于光缆振动信号的能量分布和强度的信息。因此，同相分量和正交分量的平方和可以用来描述光缆振动信号的能量分布和振动方向上的强度，可以提供关于信号在光缆中的传播特性的信息。

步骤S407，对多个采样位置在同一探测时段内的光缆振动强度进行差分处理，得到空域差分处理结果，进而根据空域差分处理结果从多个采样位置中确定振动发生位置。

可以对光缆振动强度进行空域差分处理，得到差值曲线图像，然后根据差值曲线图像定位出振动发生位置。通过计算相邻采样位置的光缆振动强度之间的差值，可以得到一组空域差分处理结果，这些结果反映了振动信号在空间上的变化情况，根据这些空域差分处理结果可以确定振动发生的位置。其中，在没有振动发生的情况下，各位置的光缆振动强度之间的差值通常都较小，若某处与其周围位置的差值比别处的都大，那么可以认为该处发生了振动；也即，若没有振动，两个相邻的空域位置做差分之后得到的值通常很小，若发生振动，则做差分之后得到的值将会较大。

步骤S303，根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断振动发生位置是否出现外破。

可以继续针对振动发生位置的光缆振动数据进行分析，判断此处发生的振动是否是由光缆外破引起的。

图5示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中判断振动发生位置是否出现外破的流程图，如图5所示，在一些实施例中，步骤S303可以进一步包括以下步骤。

步骤S501，根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号对应的光缆振动强度，确定振动发生位置的多个时域信号强度均值。

通过计算振动发生位置在多个探测时段内的光缆振动强度的平均值，可以平滑数据，消除短期波动。在一些实际应用中，可以通过以下公式计算时域信号强度均值S(t)：

其中，a∈[1,K-M+1]；K是一个振动发生位置上待计算均值的光缆振动信号的数量；M是预设的时域移动差分数；求出的S_a(t)可以看作是K条信号中连续的M条信号的平均值，这连续M条信号的起始信号对应的光缆振动强度是s_a(t)。

步骤S503，对多个时域信号均值进行累加，得到振动发生位置的时域信号强度累加值。

本步骤中，对时域信号强度(即时域信号均值)进行累加计算，可以使得振动发生位置的振动情况更突出更明显，更容易反映出该位置的振动强度是否异于正常扰动导致的振动强度，进而判断出该位置的振动是否是由破损而导致的。

在一些实际应用中，可以对T帧的S_a(t)进行累加，得到时域信号强度累加值E(T)，具体可以通过以下公式计算E(T)：

其中，可以求出T个光缆振动强度的累加值，这T个光缆振动强度的起始值是S_p(t)。

步骤S505，若时域信号强度累加值大于强度阈值，则确定振动发生位置出现外破。

本步骤中，强度阈值可以是根据统计出的历史情况预先设置的，例如，可以统计历史外破位置的时域信号强度累加值的平均值，将该平均值的一定比例(如90％、95％等)的值确定为强度阈值。若时域信号强度累加值大于该强度阈值，意味着振动发生位置的振动情况与真正发生破损的历史外破位置的振动情况接近，则可以确定振动发生位置出现外破。

步骤S305，将出现外破的振动发生位置确定为待检测光缆上出现外破的外破位置。

通过如图3所示的确定外破位置的方法，可以对光缆振动信号进行全面的处理和分析，准确识别出待检测光缆上的振动发生位置，并准确识别该位置的振动是否是由外破而导致的。

图6示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中确定外破位置的外破预警类别的流程图，如图6所示，在一些实施例中，步骤S205中的“根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别”可以包括以下步骤。

步骤S601，根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据确定外破位置的光缆外破特征。

本步骤中，可以先根据外破位置对应的光缆振动数据确定外破位置的光缆振动强度、光缆振动相位，并根据外破位置对应的性能参数数据确定外破位置的业务时延类别、光信噪比和光功率；然后根据外破位置的光缆振动强度、光缆振动相位、业务时延类别、光信噪比和光功率组成外破位置的光缆外破特征。其中，业务时延类别可以使用业务允许的时延数据来表示，如5ms、10ms、100ms、500ms等，其中，时延数据越低，可以意味着相应业务的业务重要性越高。在一些实际应用中，光缆外破特征中可以包含光缆振动强度、光缆振动相位、业务的重要性、光信噪比和光功率这5个维度的信息。

步骤S603，确定光缆外破特征和各个聚类中心特征之间的距离。

本步骤中，距离可以是欧氏距离、切比雪夫距离、余弦相似度等数据，光缆外破特征和各个聚类中心特征之间的距离可以表示该外破位置的外破情况与各个预警类别的聚类中心所代表的外破情况的相似程度，距离越小表示越相似。

步骤S605，将距离最小的聚类中心特征所对应的预警类别作为外破位置的外破预警类别。

在一些实施例中，光缆外破预警方法还包括：获取历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据；根据历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定历史外破位置的历史光缆外破特征；基于预设的预警类别数量对历史外破位置的历史光缆外破特征进行聚类处理，得到多个预警类别的聚类中心特征。其中，聚类中心特征可以是每个预警类别的代表点，可以用于描述相应预警类别的特征。

在一些实际应用中，可以设置一个包含有聚类模型的智能告警定级模块，可以基于历史光缆振动数据和历史性能参数数据训练聚类模型，在训练完成后，可以通过访问聚类模型的属性或方法来获取多个预警类别的聚类中心特征，使得包含有聚类模型的智能告警定级模块可以基于一个新的外破位置的光缆振动数据和性能参数数据对该外破位置进行分类，得到该外破位置的预警类别。

在一些实施例中，在聚类模型训练完成后，预警类别所包含的历史光缆外破特征的误差平方和越大，则预警类别的预警紧急程度越高。

误差平方和越大，说明存在某些样本(即历史光缆外破特征)距离聚类中心越远，则可以认为该样本的某些属性存在突变，更需要被关注，所以误差平方和越大的预警类别，其预警紧急程度越高。基于此，还可以基于预警紧急程度进行预警，例如，对于预警紧急程度较高的外破位置，可以使用更引人注目的提醒方式或使用更多类型的提醒方式进行预警。

图7示出了本公开一个实施例的光缆外破预警方法中训练聚类模型的流程图，如图7所示，可以包括以下步骤。

步骤S701，输入历史外破位置的历史光缆外破特征，以作为样本。其中，历史外破位置可以存在于不同业务重要性的业务所涉及的多个光缆上。

步骤S703，随机选取q个样本作为q个预警类别的聚类中心。其中，q为超参数，即预设的预警类别的数量。

步骤S705，计算每一样本X到聚类中心Q_q的距离d(X,Q_q)，并将样本分到与其距离最小的聚类中心所对应的类中。

距离d(X,Q_q)的计算方式可以是：

其中，Q_q为第q个聚类中心，m为样本的维度数量；X_j为样本X的第j个属性值，Q_qj为Q_q的第j个属性值。各个属性值还可以对应有各自的权重，初始时各个属性值的权重可以均等，随着对聚类模型的训练，可以调整各个属性值的权重。

步骤S707，根据每个预警类别所包含的样本，重新计算该预警类别的聚类中心。

步骤S709，计算每个预警类别的SSE(Sum of Squared Error，误差平方和)。

步骤S711，判断各个预警类别的SSE是否均满足稳定条件(例如判断本次计算的SSE与上一次计算的SSE之间的差值是否都小于差值阈值)；若不满足，则重新执行步骤S705；若满足，则可以确定聚类模型收敛，执行步骤S711。

步骤S713，得到训练完成的聚类模型，并确定告警分级完成，可以根据各个预警类别的SSE确定预警类别的预警紧急程度。其中，SSE越大，可以说明相应预警类别的预警紧急程度越高(即越危险)。

需要注意的是，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

图8示出了本公开一个实施例的光缆外破预警装置800的框图；如图8所示，包括：获取模块801，用于获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；位置确定模块802，用于根据所述光缆振动数据确定所述待检测光缆上的外破位置；预警确定模块803，用于根据所述外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定所述外破位置的外破预警类别；其中，所述多个预警类别的聚类中心特征是根据历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定的；预警模块804，用于根据所述外破位置的外破预警类别进行预警。

通过本公开提供的光缆外破预警装置，可以根据采集到的光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置，并根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别，然后根据外破位置的外破预警类别进行预警。可见，一方面，本方法可以准确且自动化地识别出待检测光缆上的外破位置，另一方面，本方法中还可以基于多个预警类别的聚类中心确定出外破位置的外破预警类别，并以此为依据进行预警，减少了人力物力的消耗，提升了光缆外破识别的准确性和效率，进而提升了整体的光缆运维效率。

在一些实施例中，待检测光缆上设置有多个采样位置；待检测光缆的光缆振动数据包括在多个采样位置上采集的多个探测时段内的光缆振动信号；其中，位置确定模块802根据光缆振动数据确定待检测光缆上的外破位置，包括：根据光缆振动信号从多个采样位置中确定振动发生位置；根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断振动发生位置是否出现外破；将出现外破的振动发生位置确定为待检测光缆上出现外破的外破位置。

在一些实施例中，位置确定模块802根据光缆振动信号从多个采样位置中确定振动发生位置，包括：将光缆振动信号分解为同相分量和正交分量；确定同相分量的同相分量窗口均值和正交分量的正交分量窗口均值；根据同相分量窗口均值和正交分量窗口均值确定光缆振动信号对应的光缆振动强度；对多个采样位置在同一探测时段内的光缆振动强度进行差分处理，得到空域差分处理结果，进而根据空域差分处理结果从多个采样位置中确定振动发生位置。

在一些实施例中，位置确定模块802根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断振动发生位置是否出现外破，包括：根据在振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号对应的光缆振动强度，确定振动发生位置的多个时域信号强度均值；对多个时域信号均值进行累加，得到振动发生位置的时域信号强度累加值；若时域信号强度累加值大于强度阈值，则确定振动发生位置出现外破。

在一些实施例中，预警确定模块803根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定外破位置的外破预警类别，包括：根据外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据确定外破位置的光缆外破特征；确定光缆外破特征和各个聚类中心特征之间的距离；将距离最小的聚类中心特征所对应的预警类别作为外破位置的外破预警类别。

在一些实施例中，光缆外破预警装置800还包括训练模块805，用于获取历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据；根据历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定历史外破位置的历史光缆外破特征；基于预设的预警类别数量对历史外破位置的历史光缆外破特征进行聚类处理，得到多个预警类别的聚类中心特征；其中，预警类别所包含的历史光缆外破特征的误差平方和越大，则预警类别的预警紧急程度越高。

在一些实施例中，预警模块804根据外破位置的外破预警类别进行预警，包括：获取外破位置的坐标信息；根据坐标信息和外破预警类别生成预警工单和预警提示信息；下发预警工单并展示预警提示信息，以对外破位置进行预警。

图8实施例的其它内容可以参照上述其它实施例。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

图9示出本公开实施例中一种光缆外破预警计算机设备的结构框图。需要说明的是，图示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

下面参照图9来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备900。图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图9所示，电子设备900以通用计算设备的形式表现。电子设备900的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元910、上述至少一个存储单元920、连接不同系统组件(包括存储单元920和处理单元910)的总线930。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元910执行，使得所述处理单元910执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元910可以执行如图2中所示的方法。

存储单元920可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)9201和/或高速缓存存储单元9202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)9203。

存储单元920还可以包括具有一组(至少一个)程序模块9205的程序/实用工具9204，这样的程序模块9205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线930可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备900也可以与一个或多个外部设备1000(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备900交互的设备通信，和/或与使得该电子设备900能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口950进行。并且，电子设备900还可以通过网络适配器960与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器960通过总线930与电子设备900的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备900使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

根据本发明实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例的各种可选实现方式中提供的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种光缆外破预警方法，其特征在于，包括：

获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；

根据所述光缆振动数据确定所述待检测光缆上的外破位置；

获取多个预警类别的聚类中心特征，根据所述外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和所述多个预警类别的聚类中心特征确定所述外破位置的外破预警类别；

根据所述外破位置的外破预警类别进行预警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待检测光缆上设置有多个采样位置；所述待检测光缆的光缆振动数据包括在所述多个采样位置上采集的多个探测时段内的光缆振动信号；

其中，根据所述光缆振动数据确定所述待检测光缆上的外破位置，包括：

根据所述光缆振动信号从所述多个采样位置中确定振动发生位置；

根据在所述振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断所述振动发生位置是否出现外破；

将出现外破的振动发生位置确定为所述待检测光缆上出现外破的外破位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述光缆振动信号从所述多个采样位置中确定振动发生位置，包括：

将所述光缆振动信号分解为同相分量和正交分量；

确定所述同相分量的同相分量窗口均值和所述正交分量的正交分量窗口均值；

根据所述同相分量窗口均值和所述正交分量窗口均值确定所述光缆振动信号对应的光缆振动强度；

对多个采样位置在同一探测时段内的光缆振动强度进行差分处理，得到空域差分处理结果，进而根据所述空域差分处理结果从所述多个采样位置中确定振动发生位置。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据在所述振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号，判断所述振动发生位置是否出现外破，包括：

根据在所述振动发生位置采集的多个探测时段内的光缆振动信号对应的光缆振动强度，确定所述振动发生位置的多个时域信号强度均值；

对所述多个时域信号均值进行累加，得到所述振动发生位置的时域信号强度累加值；

若所述时域信号强度累加值大于强度阈值，则确定所述振动发生位置出现外破。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和所述多个预警类别的聚类中心特征确定所述外破位置的外破预警类别，包括：

根据所述外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据确定所述外破位置的光缆外破特征；

确定所述光缆外破特征和各个聚类中心特征之间的距离；

将距离最小的聚类中心特征所对应的预警类别作为所述外破位置的外破预警类别。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，还包括：

获取历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据；

根据所述历史外破位置的历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定所述历史外破位置的历史光缆外破特征；

基于预设的预警类别数量对所述历史外破位置的历史光缆外破特征进行聚类处理，得到多个预警类别的聚类中心特征；

其中，所述预警类别所包含的历史光缆外破特征的误差平方和越大，则所述预警类别的预警紧急程度越高。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述外破位置的外破预警类别进行预警，包括：

获取所述外破位置的坐标信息；

根据所述坐标信息和所述外破预警类别生成预警工单和预警提示信息；

下发所述预警工单并展示所述预警提示信息，以对所述外破位置进行预警。

8.一种光缆外破预警装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取待检测光缆的光缆振动数据和性能参数数据；

位置确定模块，用于根据所述光缆振动数据确定所述待检测光缆上的外破位置；

预警确定模块，用于根据所述外破位置对应的光缆振动数据、性能参数数据和多个预警类别的聚类中心特征确定所述外破位置的外破预警类别；其中，所述多个预警类别的聚类中心特征是根据历史光缆振动数据和历史性能参数数据确定的；

预警模块，用于根据所述外破位置的外破预警类别进行预警。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的光缆外破预警方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7任一项所述的光缆外破预警方法。