CN1265183C

CN1265183C - 光缆线路故障点精确定位方法

Info

Publication number: CN1265183C
Application number: CNB2004100138588A
Authority: CN
Inventors: 张旭苹; 董玉明; 刘跃辉; 黄金源
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: CN1556384A

Abstract

本发明公开了一种操作简单且故障定位准确及时的光缆线路故障点精确定位方法，它采用布里渊光时域反射技术，提取反射光功率携带的位置信息和温度变化引起的布里渊频率的漂移携带的应变信息，利用绝对定位和相对定位相结合的方法，逐次逼近最终达到精确定位。与现有技术相比，本发明省去了繁琐的计算和额外的资料记录，缩短了寻找光缆线路故障点的时间，节省了维修费用，它不仅能够定位直埋、架空、管道光缆线路的故障点，而且能够定位海底光缆的故障点，是一个普遍适用的定位方法。

Description

光缆线路故障点精确定位方法

一、技术领域

本发明涉及一种光缆线路故障点的定位方法，具体地说是一种利用布里渊光时域反射技术(BOTDR)，采取绝对定位和相对定位想结合，逐次逼近的方法，最终实现光缆故障点的精确定位。

二、背景技术

随着我国通信光缆线路建设规模的扩大以及已建光缆线路随时间推移发生老化现象的日益严重，光缆线路产生故障的可能性也在不断增加。据统计，光通信系统发生故障中线路部分占74.8％，每年由于光缆线路中断而造成的直接经济损失有7～8亿元，对国民经济及国防通信造成的损失是惊人的。现有的光缆线路维护方法中对光缆故障点的定位方法存在较大缺陷，致使光缆故障点的定位过程比较繁琐且定位能力不高，特别是对海底光缆故障点的定位尤其困难。故障点定位的不准确会直接导致整个光缆线路在维护过程中费用的急剧增加。因此，寻找一种快速准确判定光缆线路故障点的新方法，最大限度的减小通信失败所造成的经济损失，成为当前急迫需要解决的问题。

利用OTDR(光时域反射仪)进行光缆故障点的定位是现在使用的主要方法，但在该方法中，OTDR能测量的只是光纤故障点的位置，要想得到具体的光缆故障点的位置，需要所测试光缆的具体资料和繁琐的公式运算，陆地光缆的定位精确度可达到40～50米，海底光缆的定位精确度只能达到几百～几千米。目前利用OTDR进行光缆故障点定位的主要方法有以下两种：

方法一，

所需资料如下：光缆路由竣工图(路由地形图、路由标石图)、中继段光纤衰减统计表、中继段光纤接头损耗测试记录、中继段配盘图表。

确定故障点的步骤如下：

当光纤发生故障时，先用OTDR测出故障光纤长度，然后对照路由标石图、中继段光纤接头损耗测试记录和中继段光纤衰减统计表，查出故障点是发生在哪两个接头(或接头标石)之间；再把测试的故障光纤长度按下式换算为测试端至故障点的地面长度，

L = \frac{(L_{1} - n L_{2}) / (1 + P) - n L_{3} - Σ L_{4} - Σ L_{5}}{1 + r}

式中L为测试端至故障点的地面长度，长度单位为米，L₁为OTDR测出的测试端至故障点的光纤长度，L₂为每个接头盒内盘留的光纤长度，n为测试端至故障点之间的接头数目，P为光纤在光缆中的绞缩率(或富余度)，L₃为每个接头处光缆盘留长度，L₄为测试端至故障点之间光缆各种盘留长度的总和，不含接头处盘留长度。Ls为测试端至故障点之间光缆S形敷设增加长度的总和，r为光缆敷设的自然弯曲率(一般取0.5％～1％，管道或架空敷设可取0.5％，直埋敷设可取0.7％～1％)。对于层绞型和骨架型结构的光缆，光纤富余度已包含在光缆绞缩率中；对于中心束管型结构的光缆，只计光纤在管中自然弯曲的富余度。而不计绞缩率。

由于L₃、L₄、L_S、r在资料中不可能做出准确的标注，这种维护方法对故障点判断而带来的不准确性，给光缆线路的维护带来极大的困难。一旦光缆线路发生故障，故障点地面定位误差一般在40～50米范围内，最大误差可达100米以上，当测试距离增加，误差会更大，同时大量维护人员被派出查接故障点，并实施长距离的线路开挖等工作，严重影响了通信恢复时限。造成的经济损失按下式计算，

直接经济损失＝光缆线路中断电路数×时间×价格/min

从上式可以看出损失的严重性。

方法二，

测试故障光纤距离，根据光纤绞缩率计算出故障光缆皮长长度。根据计算出的故障光缆皮长和竣工资料中新建的光缆路由标石，皮长记录表计算出故障点的地面位置。所需资料：竣工时现场记录的路由标石一皮长记录表。

光缆线路路由标石距离较短且对应着光缆皮长，其故障点位置可由以下公式来表达：

L = \frac{L_{1} - L_{6} - 1}{1 + P}

式中L为故障点至最近接头标石之间的光缆皮长，单位为米，L₁为OTDR测出的测试端至故障点的光纤长度米，P为光纤在光缆中的纹缩率(或富余度)，L₆为测试端至故障点最近接头标石之间的光纤累积长度米，式中“-1”为故障点至最近接头处接头盒内的光纤余留长度1米(实际操作中可作经验修正)。

该方法减少了由于原有维护体制在故障点定位时由L₃、L₄、L_S及r等数据掌握不准而带来的误差，部分提高了光缆线路故障定位的准确性。但是需要在光缆线路施工及竣工验收时，准确记录光缆线路的路由标石——皮长的对照表，并作为新建的竣工资料，同时对海底光缆的故障定位无能为力。

三、发明内容

本发明目的是提供一种采用布里渊光时域反射技术，通过简单易行的方案压缩寻找光缆线路故障点的时间，同时提高准确度的光缆线路故障点精确定位方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种光缆线路故障点精确定位方法，其特征是：它采用布里渊光时域反射技术，提取反射光功率携带的位置信息和温度变化引起的布里渊频率的漂移携带的应变信息，结合控温装置和布里渊光时域反射仪，利用绝对定位(粗定位)和相对定位(精定位)相结合的方法，逐次逼近最终达到精确定位；它包括以下步骤：

A)采用布里渊光时域反射技术，提取反射光携带的位置信息，初步确定光缆故障点M的大概位置；所述光缆故障点M的位置可为光纤故障点的位置坐标×95％。

B)在接近光缆故障点M的位置处设置一段长度为0.50～10米的第一段光缆S1作为已知点T1位置，将第一段光缆S1放入控温箱中，测量出当前的光缆线路状态并将结果作为光缆线路原始状态记录下来；所述第一段光缆S1的长度可为1米。

C)利用控温箱将第一段光缆S1加热至比原始温度高40～80℃，并保持S1段的温度在测量期间内平稳，测量出当前光缆线路的状态并将结果作为加热后状态记录下来；本发明中，控温箱可将第一段光缆S1加热至比原始温度高50℃。

D)比较加热后的状态记录与原始状态记录，用加热后的光缆线路状态记录减去光缆线路原始状态记录，得到已知点T1位置离真实故障点M位置的大概距离；

E)在已知点位T1置和真实故障点M位置之间靠近真实故障点M位置的方向上设置第二段光缆S2作为已知点T2位置；

F)重复步骤B)、C)、D)、E)，直到加热的已知点Tn位置被光缆真实故障点M的光反射信号所淹没，在加热后线路状态和原始线路状态的比较中找不出已知点的位置，此时已知点Tn位置与光缆真实故障点M位置相重合，最终达到光缆故障点M的精确定位。

与现有技术相比，本发明采用布里渊光时域反射技术(BOTDR)，提取反射光功率携带的位置信息和温度变化引起的布里渊频率的漂移携带的应变信息，结合控温装置和布里渊光时域反射仪，利用绝对定位和相对定位想结合的方法，逐次逼近最终达到精确定位。该方法省去了繁琐的计算和额外的资料记录，不仅能够定位直埋、架空、管道光缆线路的故障点，而且能够定位海底光缆的故障点，是一个普适的定位方法。同时本发明能够提供更好的定位准确度，方案简单易行，大大缩短了寻找光缆线路故障点的时间，节省了维修费用，提高了光缆线路抢代通的效率。

四、说明书附图

图1是光缆与光纤的关系图；

图2是布里渊散射光功率与光纤位置点的距离坐标图；

图3是大概估计光缆故障点位置在M×95％处图；

图4是光缆原始状态记录图；

图5是光缆加热后状态记录图；

图6是加热后的状态记录和原始状态记录之差图；

图7是在前一已知点位置和真实故障点位置之间靠近真实故障点位置的方向上再找一段光缆作为新已知点位置图；

图8是已知点Tn位置同光缆真实故障点M位置相重合时，加热后的状态记录和原始状态记录之差图。

五、具体实施方式：

一种本发明所述的光缆线路故障点精确定位方法，它采取布里渊光时域反射技术，首先，提取反射光携带的位置信息，大概确定光缆故障点的位置，同时提取光缆线路的原始应变信息；其次，对光缆故障点的位置做初步估计，利用控温箱在接近故障点的大概位置对某已知位置的光缆进行加热，提取位置和应变信息；然后比较初次测量值和二次测量值的不同，确定光缆加热点离光缆故障点的距离；最后通过多次测量，逐次逼近达到对线路故障点的定位。光缆与光纤的关系见图1，其中，1是光缆中的光纤、2是光缆，它包括以下步骤：

第一步：用布里渊光时域反射仪测量光纤故障点M的位置，见图2，然后对光缆故障点的位置做大概估计(光纤故障点的位置坐标×95％)，见图3，其中，3是测试端、4是控温箱；

第二步：在已作大概估计的光缆故障点T1位置处设置第一段光缆S1，长度为1米，将第一段光缆S1放入控温箱中，然后对当前的光缆线路状态进行测量，测量结果作为光缆线路原始状态记录下来，见图4；

第三步：对已知点位置处第一段光缆S1进行加热，加热至第一段光缆S1温度比原始温度高50℃，并保持第一段光缆S1的温度在一段时间平稳，测量当前光缆线路的状态作为加热后状态记录下来，见图5；

第四步：比较加热后的状态记录和原始状态记录，用加热后的光缆线路状态记录减去光缆线路原始状态记录，得到已知点T1位置离真实故障点M位置的大概距离，见图6；

第五步：在已知点T1位置和真实故障点M位置之间靠近真实故障点位置的方向上设置第二段光缆S2作为已知点T2位置，见图7；

第六步：重复第二、三、四、五步，直到加热的已知点位置被光缆真实故障点M的光反射信号所淹没，在加热后线路状态和原始线路状态的比较中找不出已知点的位置，既此时已知点位置同光缆真实故障点M位置相重合，见图8，通过以上方法，最终达到光缆故障点的精确定位，定位精度可达1米。

实践证明，本发明省去了繁琐的计算和额外的资料记录，不仅能够定位直埋、架空、管道光缆线路的故障点，而且能够定位海底光缆的故障点，是一个普适的定位方法。同时本发明能够提供更好的定位准确度，方案简单易行，大大缩短了寻找光缆线路故障点的时间，节省了维修费用，提高了工作效率，减少了光缆线路中断而造成的经济损失。

Claims

1、一种光缆线路故障点精确定位方法，其特征是：它采用布里渊光时域反射技术，提取反射光功率携带的位置信息和温度变化引起的布里渊频率的漂移携带的应变信息，结合控温装置和布里渊光时域反射仪，利用绝对定位和相对定位相结合的方法，逐次逼近最终达到精确定位；它包括以下步骤：

A)采用布里渊光时域反射技术，提取反射光携带的位置信息，初步确定光缆故障点M的大概位置；

B)在接近光缆故障点M的位置处设置一段长度为0.50～10米的第一段光缆(S1)作为已知点T1位置，将第一段光缆(S1)放入控温箱中，测量出当前的光缆线路状态并将结果作为光缆线路原始状态记录下来；

C)利用控温箱将第一段光缆(S1)加热至比原始温度高40～80℃，并保持第一段光缆(S1)的温度在测量期间内平稳，测量出当前光缆线路的状态并将结果作为加热后状态记录下来；

E)在已知点位T1置和真实故障点M位置之间靠近真实故障点M位置的方向上设置第二段光缆(S2)作为已知点T2位置；

F)重复B)、C)、D)、E)步骤，直到加热的已知点位置被光缆真实故障点M的光反射信号所淹没，在加热后线路状态和原始线路状态的比较中找不出已知点的位置，此时已知点位置与光缆真实故障点M位置相重合，最终达到光缆故障点M的精确定位。

2、根据权利要求1所述的光缆线路故障点精确定位方法，其特征是：所述光缆故障点M的位置为光纤故障点的位置坐标×95％。

3、根据权利要求1所述的光缆线路故障点精确定位方法，其特征是：步骤B)和C)中所述第一段光缆(S1)的长度为1米。

4、根据权利要求1所述的光缆线路故障点精确定位方法，其特征是：步骤C)中控温箱将第一段光缆(S1)缆加热至比原始温度高50℃。