[发明专利]一种基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统，包括光缆运行状态监测模块(1)、光缆故障检测模块(2)、带LED应答RFID标签(3)、RFID读卡器(4)、NB-IoT基站(5)、NB-IoT终端(6)、NB-IoT核心网络(7)、远程移动监控端(8)、以及各设备和模块的供电模块(9)，其特征在于所述光缆运行状态监测模块(1)与光缆故障检测模块(2)和NB-IoT核心网络(7)连接，所述光缆运行状态监测模块(1)和光缆故障检测模块(2)设置于远程的监控中心，所述光缆运行状态监测模块(1)包括服务器集群(10)、显示终端模块(11)，所述的光缆故障检测模块(2)为一个或者多个光波时域反射计(OTDR)(12)，所述的带LED应答RFID标签(3)、RFID读卡器(4)、NB-IoT基站(5)、NB-IoT终端(6)设置于电力沟道内，带LED应答RFID标签(3)按照一定的间隔连接于光缆的表面、接头盒、终端盒、ODF架、竖井、特殊走径敷设点、入室点，RFID读卡器(4)与NB-IoT终端(6)连接，再通过NB-IoT基站(5)和NB-IoT核心网络(7)接收光缆运行状态监测模块(1)发出的读取RFID的信号，控制故障点附近光缆上带LED应答RFID标签(3)的LED进行状态转换，实现故障位置的可视化指引，所述远程移动监控端(8)与NB-IoT终端(6)连接，再通过NB-IoT基站(5)和NB-IoT核心网络(7)接收光缆运行状态监测模块(1)发出的指令信息，并上报排故和检测信息。

2.根据权利要求1的一种基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统，其特征在于所述的服务器集群(10)包括GIS服务器(13)、运维监控台账数据服务器(14)、电子标签管理服务器(15)、APP管理服务器(16)。

3.根据权利要求1的一种基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统，其特征在于所述远程移动监控端(8)为移动智能通信设备(17)、或平板电脑(18)、或笔记本电脑(19)。

4.根据权利要求1的一种基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统，其特征在于所述远程移动监控端(8)还包括RFID读取模块(20)和/或光波频域反射计(OFDR)模块(21)，所述远程移动监控端(8)通过串行通信总线或WIFI与RFID读取模块(20)、光波频域反射计(OFDR)模块(21)相连。

5.根据权利要求1的一种基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统，其特征在于所述NB-IoT终端(6)为BC28(22)，BC28(22)包括基带、射频电源管理、外围接口电路。

6.一种用于上述基于NB-IoT技术的电力沟道内光缆故障定位系统的拟合算法，结合光缆走径信息与实际地理位置，能够将光缆的故障距离信息转化为沟道内光缆的实际位置信息，其特征在于包括以下实施步骤：

步骤1：建立光缆走径数据库，包括接头盒表示为第o条光缆的第i个接头盒；终端盒表示为第o条光缆的第j个终端盒；ODF架表示为第o条光缆的第k个ODF架；竖井表示为第o条光缆的第l个竖井；特殊走径敷设点表示为第o条光缆的第m个特殊走径敷设点；入室点表示为第o条光缆的第n个入室点；以及接头盒光缆长度表示为第o条光缆的第i个接头盒的光缆盘留长度；终端盒光缆长度表示为第o条光缆的第j个终端盒的光缆盘留长度；ODF架光缆长度表示为第o条光缆的第k个ODF架的光缆盘留长度；竖井光缆长度表示为第o条光缆的第l个竖井的光缆盘留长度；特殊走径敷设点光缆长度表示为第o条光缆的第m个特殊走径敷设点的光缆盘留长度；入室光缆长度表示为第o条光缆的第n个入室点光缆盘留长度信息；

步骤2：在光缆的走径上的每个接头盒、终端盒、ODF架、竖井、特殊走径敷设点、入室点上设置带LED应答RFID标签，同时，在每条光缆的上结合光波时域反射计(OTDR)的检测精度确定标签设置的间隔长度，并在间隔点上设置带LED应答RFID标签，根据设置的标签建立相应电子标签的数据库RFID_or，表示为第o条光缆的第r个带LED应答RFID标签的设置点，以及相邻两个电子标签标定点之间的长度数据库表示为第o条光缆的第r个带LED应答RFID标签与相邻第r+1个带LED应答RFID标签之间的长度；

步骤3：测定光缆接头盒终端盒入室点竖井的经纬坐标，建立实际地理位置与GIS关联的数据库，包括：接头盒终端盒入室点竖井

步骤4：建立业务T_s与接头盒终端盒ODF架竖井特殊走径敷设点入室点以及带LED应答RFID标签RFID_or的对应关系数据库；

步骤5：计算并储存每个业务所对应的光缆上每个带LED应答RFID标签RFID_or到业务发出点接头盒的长度表示为第S项业务在第o条光缆上从第r个电子标签到第一个接头盒的长度，

其中，为该业务所经过所有接头盒光缆的长度和，为该业务所经过所有终端盒光缆的长度和，为该业务所经过所有终端盒光缆的长度和，为该业务所经过所有ODF架光缆的长度和，为该业务所经过所有特殊走径敷设点光缆的长度和，为该业务所经过所有入室点光缆的长度和，为该业务所经过所有带LED应答RFID标签相邻之间的长度和，a为光缆自然弯曲率；

步骤6：将上述带LED应答RFID标签RFID_or所对应的竖井的标签RFID_or到业务发出点接头盒的长度转化为竖井到业务发出点接头盒的长度并储存；

步骤7：对业务运行状态进行循环检查，如果业务数据交互出现全面中断，或者同缆的多个业务出现中断则转至步骤7；如果是单业务中断或业务数据交互出现了偶发性的故障，转至步骤13；

步骤8：用光波时域反射计(OTDR)测量故障光缆数值长度L1，计算测量实际长度L2，

L2＝L1/(1+p) (2)

其中p为光纤在光缆中的绞缩率，p值随光缆结构的不同而有所变化；

步骤9：计算并确定距离故障点最近的竖井并确定对应的竖井

步骤10：计算并确定距离故障点最近，且长度大于L2的带LED应答RFID标签并确定对应的带LED应答RFID标签minRFID_or，并控制LED灯亮或者闪烁，

且

步骤11：如果说明故障点从最近的竖井向终端盒方向，如果说明故障点从最近的竖井向接头盒方向，运维人员根据远程移动监控端可以接受检测方向信息，并且在带LED应答RFID标签指引下找到并对故障点进行排除；

步骤12：上报排除结果，并通知光缆故障检测模块进行恢复测试，并转到步骤7。