[发明专利]一种基于OTDR和GIS的光缆故障监控方法

权利要求书

1.一种基于OTDR和GIS的光缆故障监控方法，其特征是应用于由多个机房与一个监测站之间通过光缆以及光缆接头盒连接所组成的网络环境中，其步骤包括：

步骤1、在监测站中部署服务器；

所述服务器包括：数据接收服务接口、数据存储服务接口、数据分析处理服务接口；

步骤2、在所述监测站安装N个OTDR监测板；

所述OTDR监测板包括：s个网口和一个WIFI芯片，用于同时监测s根光纤；且N＝X/s的全进位整数；

步骤3、数据初始化；

将多个机房、一个监测站、N个OTDR监测板、所有光纤和光缆接头盒的数据通过所述数据存储服务接口传输至所述服务器；

机房数据包括：机房ID、与监测站的距离、机房名称和机房GIS经纬度；

监测站数据包括：监测站GIS经纬度；

OTDR板数据包括：OTDR板ID、OTDR板名称、OTDR板各网口绑定的光纤ID、以及OTDR板GIS经纬度；

光纤数据包括：光纤ID、光纤名称、光缆接头盒ID和光纤长度；

光缆接头盒数据包括：光缆接头盒ID、光缆预留光缆长度和GIS经纬度；

步骤4、采集OTDR曲线数据；

在监测被测光纤时，OTDR监测板的发射端产生光脉冲，并经过耦合后发送到被测光纤，所述被测光纤的连接处、断裂处或者尾部将所述光脉冲的部分信号反射回OTDR监测板的接收端，再经过光/电转换、放大、去噪处理后，得到所述被测光纤的OTDR曲线监测数据，并将所述OTDR曲线监测数据通过所述数据接收服务接口上传给所述服务器；

步骤5、所述服务器对所述OTDR曲线监测数据采用故障定位算法进行数据分析，得到故障点的GIS经纬度坐标值并通过所述数据存储服务接口发给用户端；

步骤6、所述用户端将所述故障点的GIS经纬度坐标值在数字地图中显示。

2.根据权利要求1所述的基于OTDR和GIS的光缆故障监控方法，其特征是，所述OTDR曲线监测数据是按如下步骤获得：

步骤a、利用式(1)得到光纤在距离OTDR监测板L处的反射光功率Ρ_f：

P_f＝δP₀e^-βL (1)

式(1)中，P₀为OTDR监测板所产生的光脉冲的功率，β为光纤传输损耗系数，δ为光纤反射系数；L为光纤与OTDR监测板之间的距离，并有：

式(2)中，γ为在实际测量中光纤的折射率；t为与OTDR监测板从发射光脉冲至接收到反射光功率所用的时间，c为光在真空中的传播速度；

步骤b、利用式(3)得到光纤在距离OTDR监测板L处的反射光返回到OTDR监测板的接收端时的反射功率Ρ_rf：

P_rf＝P_fe^-βL (3)

步骤c、利用式(4)得到OTDR监测板接收到反射功率P_rf相对于入射光脉冲的功率P₀的相对功率P′_OTDR：

步骤d、利用式(5)将式(4)转换为分贝形式，记为P_OTDR：

步骤e、所述OTDR监测板以一定的时间间隔对返回的反射光功率进行采样，从而得到反射光的相对功率与光纤到OTDR监测板之间的距离的线性关系曲线即为OTDR曲线监测数据。

3.根据权利要求2所述的基于OTDR和GIS的光缆故障监控方法，其特征是，所述步骤5中的数据分析是按如下过程进行：

步骤5.1、根据所述OTDR曲线监测数据以所述反射光的相对功率为Y轴，以光纤到OTDR监测板之间的距离为X轴，在坐标系中绘制OTDR曲线，并得到曲线在采样点处与X轴的各个角度值θ_x，剔除差异较大的值后，计算出角度均值θ；

步骤5.2、将剔除后的各个角度值分别与所述角度均值θ进行比对，若差值的绝对值大于所设定的阈值时，则表示相应的反射光是由光缆接头盒处反射回的，并获得光缆接头盒与OTDR监测板的距离，再通过比对所述服务器中各个机房的光缆接头盒与监测站的距离，并选择距离最近的光缆接头盒所在的机房；

步骤5.3、在OTDR曲线中，故障点为光脉冲所能抵达的最远距离，从而通过OTDR曲线，得到故障点距离OTDR监测板的长度为d_f；

步骤5.4、将故障点定位到两个机房之前的光缆上；

若机房A与OTDR监测板的距离为d_A，机房B与OTDR监测板的距离为d_B，且d_ad_fd_b，则判断故障点在机房a和机房b之间的光缆上；

步骤5.5、故障点精确定位；

步骤5.5.1、若故障点定位到光缆接头盒A和光缆接头盒B之间，令光缆接头盒A的纬度为x_A、经度为y_A，且光缆距离OTDR监测板的长度为d_jA，预留光缆长度为L_pA；令光缆接头盒B的纬度为x_B、经度为y_B，且光缆距离OTDR监测板的长度为d_jB，预留光缆长度为L_pB；

步骤5.5.2、利用式(6)计算光缆接头盒A与B的纬度差Δx、经度差Δy：

步骤5.5.3、利用式(7)和式(8)分别计算光缆接头盒A与B之间的空间距离S_AB和光缆长度L_AB：

L_AB＝S_AB+L_pA+L_pB (8)

式(7)，R为地球半径；

步骤5.5.4、利用式(9)计算故障点距离光缆接头盒A的光缆长度L_f：

步骤5.5.5、根据数据得出故障点的经纬度坐标：

当L_fL_pA时，则表示故障点发生在光缆接头盒A处，故障点的GIS经纬度坐标值即为光缆接头盒A的经纬度；

当L_fL_pA+S_AB时，则表示故障点发生在光缆接头盒B处，故障点的GIS经纬度坐标值即为光缆接头盒B的GIS经纬度。