具有自學(xué)習(xí)功能的光纖故障檢測系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光纖故障檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，光纖通信是電力通信網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。但是，由于通信光纖在實(shí)際運(yùn)行中 常常因?yàn)槔纂姷茸匀画h(huán)境的影響或者安裝維護(hù)不當(dāng)?shù)热藶椴僮鞯挠绊懚鴮?dǎo)致出現(xiàn)故障。傳 統(tǒng)的光纖故障檢測多采用0TDR(光時(shí)域反射儀）進(jìn)行檢測，但是這種方式存在以下誤差：第 一種誤差、由于0TDR測試儀自身技術(shù)水平，具有不同參數(shù)的光纖型號的組合連接等原因造 成0TDR測試儀自身的誤差；第二種誤差、0TDR在理論上只能檢測故障點(diǎn)的光纖長度，但實(shí) 際工程中，因光纖繞彎、弧垂、余纜、接口損耗等多種因素，使得光纖長度不等于地理長度， 造成誤差。
[0003] 國家電網(wǎng)公司在公開號為CN104202086A的發(fā)明專利申請中提出了一種光纜故障 定位方法，將〇TDR、GIS(地理信息系統(tǒng)）和距離偏差知識庫有機(jī)結(jié)合，通過GIS獲取可能出 現(xiàn)故障的光纜與光纜段，使用0TDR測量故障光纜的故障點(diǎn)距離，再通過距離偏差知識庫確 定故障點(diǎn)的地理距離。該發(fā)明專利申請中的GIS能夠快速確定哪條光纖故障，距離偏差知 識庫能夠提供距離故障點(diǎn)附近的參照物，但是仍然不能解決0TDR所帶來的兩種誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問題，從而提供了一種光纖故障檢測系統(tǒng)，其所 采取的技術(shù)方案為：
[0005] 本發(fā)明公開了一種自學(xué)習(xí)的光纖故障測量系統(tǒng)，包括：光時(shí)域反射儀，數(shù)據(jù)庫和計(jì) 算設(shè)備，其中光時(shí)域反射儀與計(jì)算設(shè)備之間耦合，數(shù)據(jù)庫和計(jì)算設(shè)備之間耦合；光時(shí)域反射 儀用于檢測故障光纖長度；數(shù)據(jù)庫用于存儲歷史檢測數(shù)據(jù)和光纖參數(shù)；計(jì)算設(shè)備用于根據(jù) 檢測故障光纖長度和光纖參數(shù)計(jì)算發(fā)生故障的地理距離。本發(fā)明的光纖故障檢測系統(tǒng)能夠 有效降低測量誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 本發(fā)明提供的一種自學(xué)習(xí)的光纖故障測量系統(tǒng)包括：光時(shí)域反射儀，第一數(shù)據(jù)庫， 第二數(shù)據(jù)庫和計(jì)算設(shè)備，其中光時(shí)域反射儀與計(jì)算設(shè)備之間耦合，第一、第二數(shù)據(jù)庫和計(jì)算 設(shè)備之間耦合。優(yōu)選的，光時(shí)域反射儀為便攜式手持光時(shí)域反射儀。優(yōu)選的，計(jì)算設(shè)備包括 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC)、便攜式計(jì)算機(jī)或者移動終端，移動終端包括手機(jī)或者PDA。優(yōu)選的，耦合 可以理解為通過有線或者無線方式進(jìn)行連接。優(yōu)選的，第一和第二數(shù)據(jù)庫為位于云端的數(shù) 據(jù)庫。
[0007] 所述光時(shí)域反射儀用于檢測故障光纖長度，即光時(shí)域反射儀到故障點(diǎn)之間的光纖 長度，具體檢測方法為公知方法。所述第一數(shù)據(jù)庫用于存儲光纜的分段信息和各段光纖參 數(shù)，所述光纖參數(shù)包括：分段開始位置、分段結(jié)束位置、分段長度、折射率、余纜長度、繞彎和 弧度比例經(jīng)驗(yàn)值。一般來說，由于供應(yīng)廠家的不同，以及歷史檢修等因素導(dǎo)致光纜的型號不 同，因此在第一數(shù)據(jù)庫中根據(jù)光纖型號對各段光纖分段進(jìn)行記錄，對于每一段光纖，都分別 記錄有相應(yīng)的參數(shù)。特殊情況下，由于時(shí)間較早而沒有相應(yīng)參數(shù)的，記錄為空值。所述第二 數(shù)據(jù)庫用于存儲歷史檢測數(shù)據(jù)，所述歷史檢測數(shù)據(jù)包括故障點(diǎn)與光時(shí)域反射儀之間預(yù)測的 地理距離和實(shí)際的地理距離。所述計(jì)算設(shè)備用于根據(jù)檢測故障光纖長度和光纖參數(shù)計(jì)算發(fā) 生故障的地理距離。
[0008] 當(dāng)發(fā)現(xiàn)某段光纖出現(xiàn)斷點(diǎn)故障時(shí)，可以使用本發(fā)明提供的自學(xué)習(xí)光纖故障檢測方 法進(jìn)行檢測以確定故障的位置，具體檢測方法包括以下步驟：
[0009] 步驟S1 :獲取光時(shí)域反射儀的位置，并使用光時(shí)域反射儀獲取第一故障光纖長度 DUD1作為故障光纖長度，而無法作為實(shí)際的地理距離，因?yàn)槎咧g存在著較為明顯的誤 差。因此，需要對D1進(jìn)行優(yōu)化，獲得相對準(zhǔn)確的地理距離。
[0010] 步驟S2 :根據(jù)光時(shí)域反射儀的位置和第一光纖長度D1，從第一數(shù)據(jù)庫中查詢所有 分段的光纖折射率和長度，如果超過1種分段，則使用以下公式計(jì)算第二故障光纖長度D;
[0014] 其中，C為真空中光速，t為測量時(shí)間，IORi為第i種型號光纖的折射率，Wi為第i段光纖的長度；Wj為第一數(shù)據(jù)庫中沒有記錄折射率數(shù)據(jù)的第j段光纖的長度；n為光纖分 段數(shù)量；P為沒有記錄折射率數(shù)據(jù)的光纖分段數(shù)量。通過步驟2的計(jì)算，使得D相較于D1有 效克服了因?yàn)椴煌饫w段的折射率所導(dǎo)致的光纖長度的計(jì)算誤差。
[0015] 步驟S3:從第一數(shù)據(jù)庫中查詢，根據(jù)第二故障光纖長度D，使用以下公式計(jì)算第一 地理距離L1 ;
[0016]
[0017] 其中，Rj為第i段光纖余纜的長度，Ti為第i段光纖的繞彎和弧垂比例經(jīng)驗(yàn)值； n為光纖分段數(shù)量；m為有第一數(shù)據(jù)庫中具有繞彎和弧垂比例經(jīng)驗(yàn)值數(shù)據(jù)的光纖分段數(shù)量。 光纖余纜為某一段光纖預(yù)留出來的光纖長度，光纖在鋪設(shè)過程中并不是繃緊的，而是有一 定的繞彎，在懸架的情況下，還會有一定的弧垂，因此在計(jì)算實(shí)際地理距離時(shí)，本發(fā)明充分 考慮剔除上述誤差。通過步驟S3,獲得的地理距離L1正是消除了上述因素所導(dǎo)致的D所固 有的誤差，從而獲得了相對準(zhǔn)確的地理位置。
[0018] 步驟S4 :從第二數(shù)據(jù)庫中查詢歷史檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)通過最小二乘法擬合的歷史 檢測數(shù)據(jù)而獲得的以下公式計(jì)算第二地理距離L2 ;
[0019]
[0020] 其中，PLi和FLi分別為第二數(shù)據(jù)庫中存儲的第i次測量的預(yù)測的地理距離和實(shí) 際的地理距離。理論上L1應(yīng)該為較為準(zhǔn)確的地理距離，但是由于數(shù)據(jù)庫建設(shè)初期數(shù)據(jù)量不 全面和不準(zhǔn)確等因素，在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)L1和實(shí)際地理距離之間仍然存在一定誤差，因此 采用最小二乘法對你L1進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，獲得較L1更為精確的第二地理距離L2。
[0021] 步驟S5 :在距離光時(shí)域反射儀L2的位置處，通過人工獲取實(shí)際地理距離L。
[0022] 步驟S6 :將L2作為預(yù)測的地理距離，將L作為實(shí)際的地理距離添加到第二數(shù)據(jù)庫 中。因此，在下一次出現(xiàn)斷點(diǎn)故障時(shí)，L2和L將作為參數(shù)參與斷點(diǎn)故障的計(jì)算，從而使得所 有"下一次"的計(jì)算距離更為精確，因?yàn)闇y試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量更為豐富，從而實(shí)現(xiàn)了自學(xué)習(xí)的 目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自學(xué)習(xí)的光纖故障測量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 光時(shí)域反射儀，第一數(shù)據(jù)庫，第二數(shù)據(jù)庫和計(jì)算設(shè)備，其中光時(shí)域反射儀與計(jì)算設(shè)備之 間耦合，第一、第二數(shù)據(jù)庫和計(jì)算設(shè)備之間耦合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖故障檢測系統(tǒng)，其特征在于： 所述光時(shí)域反射儀用于檢測故障光纖長度； 所述第一數(shù)據(jù)庫用于存儲光纜的分段信息和各段光纖參數(shù)，所述光纖參數(shù)包括：分段 開始位置、分段結(jié)束位置、分段長度、折射率、余纜長度、繞彎和弧度比例經(jīng)驗(yàn)值； 所述第二數(shù)據(jù)庫用于存儲歷史檢測數(shù)據(jù)，所述歷史檢測數(shù)據(jù)包括故障點(diǎn)與光時(shí)域反射 儀之間預(yù)測的地理距離和實(shí)際的地理距離； 所述計(jì)算設(shè)備用于根據(jù)檢測故障光纖長度和光纖參數(shù)計(jì)算發(fā)生故障的地理距離。3. -種使用如權(quán)利要求1或2所述的光纖故障檢測系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)光纖故障檢測方法， 其特征在于，包括以下步驟： 步驟Sl :獲取光時(shí)域反射儀的位置，并使用光時(shí)域反射儀獲取第一故障光纖長度Dl ; 步驟S2 :根據(jù)光時(shí)域反射儀的位置和第一光纖長度D1，從第一數(shù)據(jù)庫中查詢所有分段 的光纖折射率和長度，如果超過1種分段，則使用以下公式計(jì)算第二故障光纖長度D ;其中，C為真空中光速，t為測量時(shí)間，IORi為第i種型號光纖的折射率，Wi為第i段 光纖的長度；Wj為第一數(shù)據(jù)庫中沒有記錄折射率數(shù)據(jù)的第j段光纖的長度；η為光纖分段 數(shù)量； 步驟S3:從第一數(shù)據(jù)庫中查詢，根據(jù)第二故障光纖長度D，使用以下公式計(jì)算第一地理 距離Ll :其中，Rj為第i段光纖余纜的長度，Ti為第i段光纖的繞彎和弧垂比例經(jīng)驗(yàn)值；η為光 纖分段數(shù)量;m為有第一數(shù)據(jù)庫中具有繞彎和弧垂比例經(jīng)驗(yàn)值數(shù)據(jù)的光纖分段數(shù)量； 步驟S4:從第二數(shù)據(jù)庫中查詢歷史檢測數(shù)據(jù)，并根據(jù)通過最小二乘法擬合的歷史檢測 數(shù)據(jù)而獲得的以下公式計(jì)算第二地理距離L2 ;其中，PLi和FLi分別為第二數(shù)據(jù)庫中存儲的第i次測量的預(yù)測的地理距離和實(shí)際的 地理距離； 步驟S5 :在距離光時(shí)域反射儀L2的位置處，通過人工獲取實(shí)際地理距離L ; 步驟S6 :將L2作為預(yù)測的地理距離，將L作為實(shí)際的地理距離添加到第二數(shù)據(jù)庫中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自學(xué)習(xí)的光纖故障測量系統(tǒng)，包括：光時(shí)域反射儀，數(shù)據(jù)庫和計(jì)算設(shè)備，其中光時(shí)域反射儀與計(jì)算設(shè)備之間耦合，數(shù)據(jù)庫和計(jì)算設(shè)備之間耦合；光時(shí)域反射儀用于檢測故障光纖長度；數(shù)據(jù)庫用于存儲歷史檢測數(shù)據(jù)和光纖參數(shù)；計(jì)算設(shè)備用于根據(jù)檢測故障光纖長度和光纖參數(shù)計(jì)算發(fā)生故障的地理距離。本發(fā)明的光纖故障檢測系統(tǒng)能夠有效降低測量誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】H04B10/077, H04B10/075
【公開號】CN104980212
【申請?zhí)枴緾N201510355861
【發(fā)明人】苑超, 馮希軍, 李偉, 孫麗玲, 李洋
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司萊蕪供電公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年6月24日