一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位的系統的制作方法

本發明專利涉及檢測技術領域,尤其涉及一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位系統及方法。

背景技術：

目前，在光纜故障點的定位和查找過程中，常采用OTDR儀表進行故障位置測量。

OTDR又稱光時域反射技術，該技術通過對測量光纖發射光脈沖，利用光脈沖在光纖中傳播時遇到故障點引發的瑞利散射和和菲涅爾反射現象，實現對光纖衰減和斷點的檢測，并根據脈沖發射時間到檢測到異常散射或反射光信號所消耗的時間實現光纖中衰減點、斷點位置的距離測量。該OTDR系統是光纜施工、維護及監測中必不可少的工具。

但由于OTDR儀表給出的數值為光纜中光纖的長度，然而，光纖的長度并不是等于光纜路由實際地面的長度，原因如下：其一，由于光纖在光纜中的保護塑管中有一定彎曲，因此光纖的長度大于光纜的長度，其二，光纜施工過程中，光纜在溝中隨機彎曲，因此光纜的長度大于光纜溝的長度，其三，光纜在施工中，光纜接頭位置往往存有一定長度的盤留。因此OTDR儀表給出的光路長度(也就是光纖的實際長度)數值大于光纜埋設路由的實際地面長度，對于光纜線路維護 人員來說，通過OTDR儀表測量光纖故障點的長度，不可能精確地確定光纜故障點對應的地面實際位置，而進一步的故障點地面位置查找，就需要根據OTDR儀表給出的光纖長度數值估計一個地面位置，估算誤差一般都在幾十米到幾百米，也就是說，要想挖出光纜故障點，需要開挖幾十米到幾百米的地面溝，這種查找方法，施工量大，并大量破壞地面植被和農作物，造成大量的施工賠補，施工成本高，施工周期長(找到一個故障點的時間一般是十幾個小時、幾天到幾十天不等)，整改效率非常低下，嚴重影響光纜通信網絡通信質量。

相干光振動檢測技術是一種基于光干涉的振動檢測技術，該技術利用超窄線寬激光脈沖在光纖中發生的散射對振動敏感產生干涉的現象，可以實現對光纖沿線的振動環境的分布式傳感，通過光時域反射技術實現振動事件的定位。使用相干光振動檢測技術能夠對光纜附近的振動信號進行準確檢測和定位，特別是對于埋地光纜，通過在光纜溝地表施加人工振動，根據系統對振動事件的定位估計出當前點的光纜長度。但相干瑞利振動檢測技術并不能檢測靜態的光纜故障點或斷點，因此不能用于光纜故障點的查找和定位。

針對現有相干光振動檢測技術和傳統OTDR應用于光纜故障位置檢測遇到的問題，在通過在現有的相干光振動檢測技術系統和傳統OTDR系統進行改造的基礎上，可以實現對地表振動、光纜故障點位置的同時檢測，本發明方法提供一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位系統及方法，根據該系統已經利用該系統的查找和定位方法能查找出故障點的地面精確位置，實現通信光纜故障點的非開挖 方式快速高效的查找。

技術實現要素：

本發明為了能夠給出故障點的地面精確位置，實現通信光纜故障點的非開挖方式快速高效的查找。

具體的采用以下的技術方案：

該種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位的系統,該系統包括依次相連的電源裝置、故障點位置測量裝置與數據接收與顯示裝置，所述故障點位置測量裝置由寬譜光源、超窄線寬光源、光路切換裝置、脈沖調制器、光放大模塊、光路環形器、光電轉換裝置和數據采集與信號處理模塊構成，寬譜光源和超窄線寬光源連接光路切換裝置，光路切換裝置、脈沖調制器、光放大模塊、光路環形器、光電轉換裝置和數據采集與信號處理模塊依次相連接，光路環形器接測量光纖，所述數據采集與信號處理模塊還與脈沖調制器相連。

以上設計，電源裝置是對整個系統進行的電力的供應，包括對故障點位置測量裝置與數據接收與顯示裝置等。

故障點位置測量裝置是該系統的核心部件，主要實現對故障點位置的測量和分析。

優選的，所述系統還包括數據發射裝置，數據發射裝置連接在故障檢測裝置和數據接收與顯示裝置之間，所述發射裝置由GPRS、3G或者4G通信模塊構成。

優選的，所述數據接收與顯示裝置由電腦軟件或者手機APP組成, 所述電源裝置可以采用蓄電池或者交流適配器。該裝置的目的對實現測量的結果數據的接收并且將接收的結構進行顯示。

基于上述一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位的系統的一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位的方法，方法為如下步驟：

步驟一、電源裝置給故障點位置測量裝置與數據接收與顯示裝置進行供電，光路切換裝置置于寬譜光源連通狀態，此時寬譜光源發出連續激光，進入脈沖調制器實現光信號的脈沖調制，之后進入數據采集與信號處理模塊，數據采集與信號處理模塊輸出脈沖同步信號取得脈沖調制器將連接激光調制成一定規律排列的脈沖激光，脈沖激光經光放大模塊完成功率放大后經過放大后經光路環形器進入測量光纖；

步驟二、在測量光纖中，脈沖光遇到光纜故障點形成后向散射瑞利光的光強變化，多個脈沖重復測量并通過數據采集與信號處理模塊降噪算法后得到一條光纖損耗特征有關的光功率曲線，對該曲線進行記錄；

步驟三、光路切換裝置置于超窄線寬光源連通狀態，進入脈沖調制器實現光信號的脈沖調制，之后進入數據采集與信號處理模塊，數據采集與信號處理模塊輸出脈沖同步信號取得脈沖調制器將連接激光調制成一定規律排列的脈沖激光，脈沖激光經光放大模塊完成功率放大后經過放大后經光路環形器進入測量光纖；

步驟四、在測量光纖中，一個超窄線寬脈沖光內部空間上不同的部分發生的散射同時到達光電轉換裝置時發生干涉現象，形成能夠反 映光纜沿線振動情況的后向散射瑞利光的光強變化曲線，通過對該曲線進行分析可以獲得光纜沿線振動信號強度圖，準確給出振動發生的位置點；

步驟五、測量脈沖發出時間與探測到光強變化的時間差，通過光纖折射率求出光纖中的光速值，結合時間差和光速值可以準確得到光纜故障點的光路長度值；

步驟六、將光纜沿線振動信號強度圖與此前記錄的光纖損耗特征有關的光功率曲線放置于同坐標系內進行比較，根據損耗測定的光纜故障點與當前振動事件發生位置直接的相互偏差，可以清楚地指導振動測試人員逼近和定位光纜故障點；

故障點位置測量裝置將測量到的實測結果通過數據接收與顯示裝置進行展示。

優選的、在上述步驟六中的故障點位置測量裝置將測量到的實測結果，通過數據發射裝置遠程發送或服務器上傳，數據接收與顯示裝置進行遠程的接收，并且進行展示。

在上述系統和方法中采用的寬譜光源發出寬譜激光實現所連接光纖波導的散射光衰減、斷點反射信號的檢測，經數據采集與信號處理模塊進行信號處理后實現衰減和斷點發射發生位置的準確測量。超窄線寬光源發出超窄線寬波長激光實現傳感光纖波導一定距離范圍內的振動信號檢測，經數據采集與信號處理模塊進行信號處理后實現振動發射位置的準確測量。

本發明的有益效果在于：通過使用不同的光源，在完成光纜故障點光路距離測試的同時，可以通過在地面制造人為振動的方式實現振動位置和故障位置的逐漸逼近，特別對于埋地光纜，在不進行地面開挖的情況下能夠快速準確的實現光纜故障點的查找，查找效率高、定位誤差小。特別是該系統和方法操作方便，查找與定位精準。

附圖說明

圖1是本發明實施例的一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位系統結構示意圖；

圖2是本發明實施例的一種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位系統中故障點位置測量裝置的具體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

從圖1和圖2，可以得知，

該種通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位的系統,包括依次相連的電源裝置1、故障點位置測量裝置2與數據接收與顯示裝置3，所述故障點位置測量裝置由寬譜光源4、超窄線寬光源5、光路切換裝置6、脈沖調制器7、光放大模塊8、光路環形器9、光電轉換裝置10和數據采集與信號處理模塊11構成，寬譜光源4和超窄線寬光源5連接光路切換裝置6，光路切換裝置6、脈沖調制器7、光放大模塊8、光路環形器9、光電轉換裝置10和數據采集與信號處理 模塊11依次相連接，光路環形器9接測量光纖12，所述數據采集與信號處理模塊11還與脈沖調制器7相連。

本實施例中，數據發射裝置13采用4G通信模塊，數據發射裝置14連接在故障檢測裝置2和數據接收與顯示裝置3之間。所述數據接收與顯示裝置3由電腦軟件組成,所述電源裝置1可以采用蓄電池。光路切換裝置6采用光開關。

將上述的通信光纜故障點地面位置快速查找和精確定位的系統的進行使用，其具體的方法為如下步驟：

步驟一、電源裝置1給故障點位置測量裝置2與數據接收與顯示裝置3進行供電，光路切換裝置10置于寬譜光源4連通狀態，此時寬譜光源4發出連續激光，進入脈沖調制器7實現光信號的脈沖調制，之后進入數據采集與信號處理模塊11，數據采集與信號處理模塊11輸出脈沖同步信號取得脈沖調制器7將連接激光調制成一定規律排列的脈沖激光，脈沖激光經光放大模塊8完成功率放大后經過放大后經光路環形器9進入測量光纖12；

步驟二、在測量光纖12中，脈沖光遇到光纜故障點形成后向散射瑞利光的光強變化，多個脈沖重復測量并通過數據采集與信號處理模塊11降噪算法后得到一條光纖損耗特征有關的光功率曲線，對該曲線進行記錄；

步驟三、光路切換裝置10置于超窄線寬光源5連通狀態，進入脈沖調制器7實現光信號的脈沖調制，之后進入數據采集與信號處理模塊11，數據采集與信號處理模塊11輸出脈沖同步信號取得脈沖調 制器7將連接激光調制成一定規律排列的脈沖激光，脈沖激光經光放大模塊8完成功率放大后經過放大后經光路環形器9進入測量光纖12；

步驟四、在測量光纖12中，一個超窄線寬脈沖光內部空間上不同的部分發生的散射同時到達光電轉換裝置時發生干涉現象，形成能夠反映光纜沿線振動情況的后向散射瑞利光的光強變化曲線，通過對該曲線進行分析可以獲得光纜沿線振動信號強度圖，準確給出振動發生的位置點；

步驟五、測量脈沖發出時間與探測到光強變化的時間差，通過光纖折射率求出光纖中的光速值，結合時間差和光速值可以準確得到光纜故障點的光路長度值；

步驟六、將光纜沿線振動信號強度圖與此前記錄的光纖損耗特征有關的光功率曲線放置于同坐標系內進行比較，根據損耗測定的光纜故障點與當前振動事件發生位置直接的相互偏差，可以清楚地指導振動測試人員逼近和定位光纜故障點；

故障點位置測量裝置2將測量到的實測結果，通過數據發射裝置13遠程發送或服務器上傳，數據接收與顯示裝置3進行遠程的接收，并且進行展示。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。